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钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁的四个因素

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2017-02-27
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摘要 : 钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁因素归根结底就是碳的氧化,其中包括气相氧化、液相氧化、间接氧化、气孔的影响

钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁的四个因素

钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁因素归根结底就是碳的氧化,其中包括气相氧化、液相氧化、间接氧化、气孔的影响,详细分析如下:

一、气相氧化

即 碳的直接氧化,即石墨在高温下由于与空气(O2)、水蒸汽(H2O)和碳酸气等共存而被氧化。石墨在560℃以上就开始显著氧化而使含碳制品脱碳损耗,由 图可以看出右边部分已被氧化成为脱碳区,在脱碳区中由于碳的氧化而形成了许多扩散通道,氧气和熔渣通过扩散通道进入砖内,在界面处和碳反应,反应产物通过 扩散通道扩散出去。由下图可以看出在1000℃时,系统中主要以CO气体形式存在,Pco≈0.1Mpa,生成的CO气体向外扩散,阻止了O2及其它气体 的进入,从而起到气态“抗氧化剂”效果,所以碳是能够稳定存在的,但出钢后冷却过程中有可能被空气氧化。同时含碳制品衬砖表面上附有渣层,可防止由空气引 起碳的氧化,起到保护膜的作用,这种保护作用在1000℃以上特别明显。

   

二、液相氧化

MgO + C = Mg + CO

指 溶渣中的铁氧化物和氧化锰等引起碳的氧化。通常在冶炼过程中熔渣含有大量的氧化铁,其按下式反应使碳氧化:左图显示了熔渣中氧化铁的含量TFe(总量)与 MgO-C质炉衬砖损毁速度之间的关系。它表明随着熔渣中总铁含量的增加,MgO-C质炉衬砖损毁速度变大。同时,含碳制品表面形成脱碳层后,熔渣容易渗 透并与颗粒反应,从而促进了颗粒向熔渣中溶解和溶出,导致结构疏松,加快了制品的损毁。

三、间接氧化

在 高温下MgO与碳的反应,形成脱碳层,导致镁碳砖组织结构的恶化,促使熔渣向脱碳层侵蚀,与镁砂反应形成反应层,而正是由于低熔物的出现,引起熔蚀和冲 蚀。在1850℃时MgO(s)和CO(g)的标准生成自由能相等,所以反应式(1) 在1850℃下平衡,即这四种物质共存。但上述条件是PMg(g)和PCO(g)均为1atm,而在实际应用中PMg(g)很低,所以MgO(S)和 C(S)在很低温度下就开始发生反应。这对镁碳砖的损毁是极为有害的。

四、气孔对镁碳砖损毁的影响

镁 碳砖中的气孔,特别是开口气孔,对镁碳砖的损毁具有重要的影响。镁碳砖在使用过程中,主要是通过气孔促使碳的氧化损毁,进而加剧炉渣对砖衬的侵蚀,从而造 成镁碳砖的损毁。存在于砖中的开口气孔,冷却时从外部吸入空气,再加热时,空气中的氧气与周围的碳反应生成CO排出,这样的过程周而复始,使气孔率增大。 另外,存在于镁碳砖中的结合剂,是气孔产生的重要因素。作为镁碳砖的结合剂,一般添加3%~4%的酚醛树脂,成型后的气孔率较低约为3%左右。但在使用过 程中,酚醛树脂加热分解,产生H2O、H2、CH4、CO、CO2等气体蒸发排出,气体蒸发的通路便形成气孔,也使气孔率增大。这样,存在于空气中的氧以 及炉渣中的氧化物等便通过气孔对砖加以侵蚀,一方面促进了碳的氧化损毁,另一方面加剧了炉渣与砖中MgO的反应,造成镁碳砖的损毁。

钢包用镁碳砖理化指标


 


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