鎂碳磚與鋼液和爐渣接觸時，爐渣侵蝕鎂碳磚，由此導致轉爐鎂碳磚熱震穩定性差，出現(xian)剝落損毀(hui)現(xian)象，縮短了(le)渣(zha)線鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的使(shi)用壽命(ming)，影(ying)響LF爐(lu)(lu)精(jing)煉生(sheng)產。為延長(chang)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的使(shi)用壽命(ming)，研(yan)究者研(yan)究了(le)LF爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)的抗侵蝕性能的影(ying)響，探討了(le)延長(chang)LF爐(lu)(lu)渣(zha)線用鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)壽命(ming)的途徑。

實驗原料與過程

實(shi)驗選用(yong)LF爐用(yong)的低鐵爐渣和高鐵爐渣，其成分見附表。鎂(mei)碳磚選用(yong)鞍鋼目前使用(yong)的渣線鎂(mei)碳磚MT-14。

研究者將渣線鎂碳磚制成內徑為ф60mm×50mm，外徑為ф120mm×100mm的坩堝試樣后，將LF低鐵渣和高鐵渣分別裝入制得的坩堝中，于1600℃保溫3h，采用靜態坩堝法進行鎂碳磚的抗渣侵蝕實驗。他們將兩種LF爐爐渣研磨成200目細粉，以熱塑性酚醛樹脂作為結合劑，將其壓制成ф6mm×5mm的圓柱試樣，放于渣線鎂碳磚制成的墊片上，將其置于耐火度檢測儀DRH-III中，觀察試樣達到半球溫度時，熔渣與鎂碳磚的潤濕角，以此表征熔渣對鎂碳磚的潤濕性能。

鎂碳磚

實驗結果及分析

潤濕(shi)角(jiao)(jiao)檢測。根(gen)據LF爐(lu)(lu)兩(liang)種(zhong)爐(lu)(lu)渣(zha)(zha)對鎂碳磚(zhuan)的潤濕(shi)角(jiao)(jiao)示意圖，研究者計算得出，鐵少(shao)(shao)的LF爐(lu)(lu)渣(zha)(zha)對鎂碳磚(zhuan)的潤濕(shi)角(jiao)(jiao)為(wei)45°，鐵多的LF爐(lu)(lu)渣(zha)(zha)對鎂碳磚(zhuan)的潤濕(shi)角(jiao)(jiao)為(wei)58°。由(you)此可見，LF爐(lu)(lu)的兩(liang)種(zhong)熔渣(zha)(zha)均(jun)能(neng)潤濕(shi)鎂碳磚(zhuan)，且鐵少(shao)(shao)的熔渣(zha)(zha)潤濕(shi)現象更明(ming)顯，對磚(zhuan)的侵蝕更明(ming)顯。因此，可在一定范圍內調節LF爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)渣(zha)(zha)成分，增(zeng)大熔渣(zha)(zha)對制品的潤濕(shi)角(jiao)(jiao)度，從而(er)提(ti)高鎂碳磚(zhuan)的抗(kang)侵蝕性能(neng)。

抗渣(zha)(zha)(zha)侵(qin)蝕(shi)分析。鐵少(shao)和(he)鐵多的(de)(de)(de)(de)(de)LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)對(dui)鎂(mei)碳(tan)磚坩堝侵(qin)蝕(shi)后的(de)(de)(de)(de)(de)SEM形貌圖顯示，被LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)侵(qin)蝕(shi)后，鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)均形成一薄(bo)薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)掛渣(zha)(zha)(zha)層(ceng)，且(qie)鐵少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)試樣掛渣(zha)(zha)(zha)層(ceng)相(xiang)對(dui)明(ming)顯。由于侵(qin)蝕(shi)時(shi)間短，被兩種熔(rong)渣(zha)(zha)(zha)侵(qin)蝕(shi)后，鎂(mei)碳(tan)磚表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)侵(qin)蝕(shi)層(ceng)均較(jiao)薄(bo)，同(tong)時(shi)，與熔(rong)渣(zha)(zha)(zha)接觸的(de)(de)(de)(de)(de)鎂(mei)碳(tan)磚表面(mian)處鱗片狀石墨發生氧化，基質(zhi)較(jiao)疏松。而且(qie)，低(di)鐵LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)對(dui)鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)(de)侵(qin)蝕(shi)明(ming)顯強于高(gao)鐵LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)，侵(qin)蝕(shi)層(ceng)相(xiang)對(dui)較(jiao)深。這(zhe)是由于低(di)鐵渣(zha)(zha)(zha)對(dui)鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)角相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)，相(xiang)同(tong)條件下對(dui)鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)速率快，從而加速了鎂(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)蝕(shi)。

研(yan)究者進一步(bu)研(yan)究發(fa)現，LF爐渣(zha)(zha)首先潤濕鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)表面(mian)(mian)，然后(hou)(hou)沿著石(shi)墨氧(yang)化后(hou)(hou)留(liu)下的(de)(de)氣孔(kong)侵入鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)的(de)(de)基質中(zhong)(zhong)，充填在鎂(mei)(mei)砂(sha)顆(ke)(ke)粒周圍，與(yu)(yu)鎂(mei)(mei)砂(sha)顆(ke)(ke)粒進行(xing)化學侵蝕熔蝕，生成(cheng)含有Ca、Si、Al的(de)(de)低(di)(di)熔點液(ye)相，從(cong)而逐步(bu)蠶食鎂(mei)(mei)砂(sha)顆(ke)(ke)粒。由(you)此可以推測，隨(sui)著反應時(shi)間(jian)延長(chang)，鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)中(zhong)(zhong)將(jiang)形(xing)成(cheng)膠(jiao)結(jie)結(jie)構，鎂(mei)(mei)砂(sha)顆(ke)(ke)粒將(jiang)鑲嵌于(yu)液(ye)相中(zhong)(zhong)，鎂(mei)(mei)砂(sha)顆(ke)(ke)粒邊(bian)角將(jiang)被(bei)熔渣(zha)(zha)熔蝕，變得圓滑，從(cong)而使鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)的(de)(de)侵蝕層和(he)原磚(zhuan)層的(de)(de)組成(cheng)與(yu)(yu)性能，特別(bie)是熱(re)膨脹系數有很(hen)大(da)差別(bie)。當在使用過程(cheng)中(zhong)(zhong)受到(dao)熱(re)震(zhen)作用和(he)熱(re)沖擊時(shi)，鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)的(de)(de)工(gong)作面(mian)(mian)將(jiang)發(fa)生剝落掉片(pian)損毀，在LF爐外精(jing)(jing)煉的(de)(de)條(tiao)件下，由(you)于(yu)精(jing)(jing)煉溫(wen)度(du)高，爐渣(zha)(zha)的(de)(de)黏度(du)降低(di)(di)，加(jia)上爐襯(chen)內部溫(wen)度(du)也較高，爐渣(zha)(zha)可以滲(shen)入到(dao)耐火材料內部更深的(de)(de)部位，形(xing)成(cheng)更厚(hou)的(de)(de)反應層，這將(jiang)加(jia)劇鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)內襯(chen)的(de)(de)熔損，出現嚴重的(de)(de)剝落掉片(pian)損毀。因此，LF爐渣(zha)(zha)對鎂(mei)(mei)碳磚(zhuan)的(de)(de)影(ying)響主要表現為化學侵蝕及由(you)此產生的(de)(de)熱(re)震(zhen)穩定性差，出現剝落損毀。

延長渣線用鎂碳磚壽命的途徑

綜(zong)上所述(shu)，兩種(zhong)LF爐(lu)熔渣(zha)對(dui)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)潤(run)濕角均小于(yu)90°，易于(yu)潤(run)濕鎂(mei)(mei)碳(tan)磚表面，與(yu)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚接(jie)觸時將加速鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)損毀速率(lv)，且低(di)鐵(tie)(tie)LF爐(lu)渣(zha)的(de)潤(run)濕現(xian)象更(geng)明顯。在(zai)侵蝕實驗中，這種(zhong)現(xian)象使與(yu)低(di)鐵(tie)(tie)熔渣(zha)接(jie)觸的(de)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚抗侵蝕能力(li)降低(di)。

為延長(chang)(chang)LF爐鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)的抗渣(zha)侵(qin)蝕(shi)壽命(ming)，可從調節(jie)熔渣(zha)的成分、增大(da)熔渣(zha)對鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)的潤(run)濕角著手，在鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)表面(mian)形(xing)成穩定的掛(gua)渣(zha)層，防止表面(mian)石(shi)墨(mo)的氧化，抑制熔渣(zha)對鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)表面(mian)的潤(run)濕，或者通過(guo)優(you)化鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)的基(ji)質結構，改(gai)善鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)中石(shi)墨(mo)的引(yin)入形(xing)式及加入量，調節(jie)基(ji)質的配料組成，從而(er)影響鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)在使用過(guo)程(cheng)中因為碳(tan)氧化形(xing)成的氣孔的數量、尺寸、形(xing)狀和(he)分布，進而(er)延長(chang)(chang)LF爐渣(zha)線鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)(zhuan)(zhuan)的使用壽命(ming)。