鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)與鋼液和爐(lu)(lu)(lu)渣接觸時，爐(lu)(lu)(lu)渣侵(qin)蝕鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)，由此導致鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)熱(re)震穩定(ding)性差(cha)，出現(xian)(xian)剝(bo)落損毀現(xian)(xian)象，縮短了渣線鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的使(shi)用壽命，影(ying)響LF爐(lu)(lu)(lu)精煉生產。為延長鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的使(shi)用壽命，研究者研究了LF爐(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)渣對鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的抗侵(qin)蝕性能(neng)的影(ying)響，探討了延長LF爐(lu)(lu)(lu)渣線用鎂(mei)(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)壽命的途(tu)徑。

實驗原料與過程

實驗(yan)選(xuan)用(yong)LF爐用(yong)的低鐵爐渣(zha)和高鐵爐渣(zha)，其成(cheng)分(fen)見附表。鎂(mei)(mei)碳(tan)磚選(xuan)用(yong)鞍鋼目前使用(yong)的渣(zha)線鎂(mei)(mei)碳(tan)磚MT-14。

研究者將(jiang)渣(zha)(zha)(zha)線鎂碳(tan)(tan)磚制(zhi)成(cheng)(cheng)內徑為ф60mm×50mm，外徑為ф120mm×100mm的(de)(de)坩(gan)(gan)(gan)堝(guo)試(shi)(shi)樣(yang)后，將(jiang)LF低(di)鐵渣(zha)(zha)(zha)和(he)高鐵渣(zha)(zha)(zha)分別裝入制(zhi)得的(de)(de)坩(gan)(gan)(gan)堝(guo)中(zhong)，于1600℃保溫3h，采用靜(jing)態(tai)坩(gan)(gan)(gan)堝(guo)法(fa)進行鎂碳(tan)(tan)磚的(de)(de)抗渣(zha)(zha)(zha)侵蝕實驗。他們將(jiang)兩種LF爐(lu)爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)研磨成(cheng)(cheng)200目(mu)細粉(fen)，以(yi)熱塑(su)性(xing)(xing)酚醛樹脂作為結(jie)合劑(ji)，將(jiang)其壓制(zhi)成(cheng)(cheng)ф6mm×5mm的(de)(de)圓柱(zhu)試(shi)(shi)樣(yang)，放(fang)于渣(zha)(zha)(zha)線鎂碳(tan)(tan)磚制(zhi)成(cheng)(cheng)的(de)(de)墊片上(shang)，將(jiang)其置于耐火度檢測儀DRH-III中(zhong)，觀察(cha)試(shi)(shi)樣(yang)達(da)到半球溫度時(shi)，熔渣(zha)(zha)(zha)與鎂碳(tan)(tan)磚的(de)(de)潤(run)濕(shi)角，以(yi)此表征熔渣(zha)(zha)(zha)對鎂碳(tan)(tan)磚的(de)(de)潤(run)濕(shi)性(xing)(xing)能。

實驗結果(guo)及分析

潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)角(jiao)(jiao)檢(jian)測。根據(ju)LF爐(lu)兩(liang)種爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)角(jiao)(jiao)示意圖，研究者(zhe)計算得(de)出(chu)，鐵少(shao)的(de)(de)(de)LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)角(jiao)(jiao)為45°，鐵多的(de)(de)(de)LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)角(jiao)(jiao)為58°。由此可(ke)見，LF爐(lu)的(de)(de)(de)兩(liang)種熔渣(zha)(zha)(zha)均能(neng)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚，且(qie)鐵少(shao)的(de)(de)(de)熔渣(zha)(zha)(zha)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)現象更明顯，對磚的(de)(de)(de)侵(qin)蝕更明顯。因此，可(ke)在一定范(fan)圍內(nei)調節LF爐(lu)爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)成分，增大熔渣(zha)(zha)(zha)對制品的(de)(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)(shi)角(jiao)(jiao)度，從而(er)提高(gao)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚的(de)(de)(de)抗侵(qin)蝕性能(neng)。

抗渣(zha)(zha)侵蝕(shi)分析(xi)。鐵少(shao)和鐵多的(de)LF爐(lu)渣(zha)(zha)對(dui)(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)坩堝侵蝕(shi)后(hou)的(de)SEM形(xing)貌圖顯示，被LF爐(lu)渣(zha)(zha)侵蝕(shi)后(hou)，鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)表面均形(xing)成(cheng)一薄(bo)薄(bo)的(de)掛(gua)渣(zha)(zha)層，且鐵少(shao)的(de)試樣掛(gua)渣(zha)(zha)層相(xiang)對(dui)(dui)(dui)明顯。由于侵蝕(shi)時間短，被兩種(zhong)熔渣(zha)(zha)侵蝕(shi)后(hou)，鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)表面的(de)侵蝕(shi)層均較(jiao)(jiao)薄(bo)，同時，與熔渣(zha)(zha)接(jie)觸的(de)鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)表面處鱗片狀石墨發生氧化，基質較(jiao)(jiao)疏松。而(er)且，低鐵LF爐(lu)渣(zha)(zha)對(dui)(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)侵蝕(shi)明顯強(qiang)于高鐵LF爐(lu)渣(zha)(zha)，侵蝕(shi)層相(xiang)對(dui)(dui)(dui)較(jiao)(jiao)深。這(zhe)是(shi)由于低鐵渣(zha)(zha)對(dui)(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)潤濕角相(xiang)對(dui)(dui)(dui)較(jiao)(jiao)小，相(xiang)同條件下對(dui)(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)潤濕速(su)率快，從而(er)加(jia)速(su)了鎂(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)熔蝕(shi)。

研究者(zhe)進(jin)(jin)一步(bu)研究發(fa)現，LF爐(lu)渣(zha)首先潤(run)濕鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)表(biao)(biao)面，然后(hou)沿著石墨氧化后(hou)留下的(de)(de)氣孔侵(qin)(qin)入(ru)鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)(de)基質中，充填在(zai)鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)周(zhou)圍，與鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)進(jin)(jin)行化學侵(qin)(qin)蝕熔(rong)(rong)蝕，生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)含有Ca、Si、Al的(de)(de)低熔(rong)(rong)點液(ye)相，從(cong)而逐步(bu)蠶食鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)。由(you)此(ci)可以推(tui)測(ce)，隨著反應時間延長，鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)中將形成(cheng)(cheng)膠結(jie)結(jie)構(gou)，鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)將鑲嵌于液(ye)相中，鎂(mei)(mei)砂(sha)(sha)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)邊角將被熔(rong)(rong)渣(zha)熔(rong)(rong)蝕，變得圓滑，從(cong)而使鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)(de)侵(qin)(qin)蝕層(ceng)和(he)原磚(zhuan)層(ceng)的(de)(de)組成(cheng)(cheng)與性(xing)能，特別(bie)是熱膨脹系數有很大差別(bie)。當在(zai)使用過程中受到(dao)熱震作(zuo)用和(he)熱沖擊時，鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)(de)工作(zuo)面將發(fa)生(sheng)(sheng)剝(bo)落掉片(pian)損(sun)毀(hui)，在(zai)LF爐(lu)外精(jing)煉(lian)的(de)(de)條(tiao)件下，由(you)于精(jing)煉(lian)溫度高(gao)，爐(lu)渣(zha)的(de)(de)黏度降低，加上(shang)爐(lu)襯(chen)內部溫度也較高(gao)，爐(lu)渣(zha)可以滲入(ru)到(dao)耐火材料內部更深的(de)(de)部位，形成(cheng)(cheng)更厚的(de)(de)反應層(ceng)，這將加劇鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)內襯(chen)的(de)(de)熔(rong)(rong)損(sun)，出現嚴重的(de)(de)剝(bo)落掉片(pian)損(sun)毀(hui)。因此(ci)，LF爐(lu)渣(zha)對鎂(mei)(mei)碳(tan)磚(zhuan)的(de)(de)影響(xiang)主要(yao)表(biao)(biao)現為化學侵(qin)(qin)蝕及(ji)由(you)此(ci)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱震穩定性(xing)差，出現剝(bo)落損(sun)毀(hui)。

延長(chang)渣(zha)線用鎂碳磚壽命(ming)的途徑

綜上所(suo)述，兩(liang)種LF爐熔(rong)渣對鎂碳(tan)磚(zhuan)的潤(run)濕角均小于90°，易于潤(run)濕鎂碳(tan)磚(zhuan)表面，與鎂碳(tan)磚(zhuan)接觸(chu)時將加速鎂碳(tan)磚(zhuan)的損毀速率，且低鐵LF爐渣的潤(run)濕現象更明顯。在侵蝕實驗(yan)中，這種現象使與低鐵熔(rong)渣接觸(chu)的鎂碳(tan)磚(zhuan)抗(kang)侵蝕能力降低。

為(wei)延長(chang)LF爐(lu)鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)抗渣(zha)(zha)(zha)侵蝕(shi)壽命(ming)，可從調(diao)節熔渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)成分(fen)、增(zeng)大熔渣(zha)(zha)(zha)對(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)潤(run)濕(shi)(shi)角著手，在鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)表(biao)面形(xing)(xing)成穩定的(de)(de)(de)掛渣(zha)(zha)(zha)層，防止表(biao)面石(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)，抑(yi)制熔渣(zha)(zha)(zha)對(dui)(dui)鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)表(biao)面的(de)(de)(de)潤(run)濕(shi)(shi)，或(huo)者通過(guo)優化(hua)(hua)鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)基(ji)質結構，改善鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)中(zhong)石(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)引入(ru)(ru)形(xing)(xing)式及(ji)加入(ru)(ru)量(liang)，調(diao)節基(ji)質的(de)(de)(de)配料組(zu)成，從而影響鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)在使(shi)用過(guo)程中(zhong)因為(wei)碳(tan)(tan)(tan)氧化(hua)(hua)形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)氣孔的(de)(de)(de)數量(liang)、尺寸、形(xing)(xing)狀和分(fen)布，進而延長(chang)LF爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)線鎂(mei)碳(tan)(tan)(tan)磚(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)使(shi)用壽命(ming)。