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耐火材料和抗渣性的關(guān)聯(lián)
  • 作者:    來(lái)源:江蘇江能新材料科技有限公司    時(shí)間:2014/12/24    點(diǎn)擊:1744
    在冶金過(guò)程中,抗渣性通常是指耐火材料在高溫下抵抗熔渣侵蝕的能力。
 
    爐渣的成分主要為CaO,SiO2,F(xiàn)eO,MnO,ZnO,BaO等,當(dāng)爐渣堿度偏低時(shí),對(duì)以CaO,MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴(yán)重,爐襯壽命降低;相反,當(dāng)爐渣堿度較高時(shí),對(duì)爐襯的侵蝕則較輕微,爐襯壽命也相對(duì)有所提高。
 
    這導(dǎo)致煉鋼工藝中造渣技術(shù)的變革,采用輕燒白云石造渣,結(jié)果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時(shí),或者熔池溫度升高到l700℃以上,溶液的粘度會(huì)急驟下降,爐襯的損毀速度加快,壽命大幅度降低。所以轉(zhuǎn)爐鋼水溫度偏高,會(huì)使?fàn)t襯壽命相應(yīng)降低。
 
    溶液滲入耐火材料內(nèi)部的成分包括:渣中的CaO、SiO2、FeO;鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C,甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細(xì)孔道中,造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性,在轉(zhuǎn)爐操作的溫度急變下,出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松,嚴(yán)格地說(shuō)這個(gè)損毀過(guò)程要比溶解損毀過(guò)程嚴(yán)重得多。
 
    因此,要降低溶液對(duì)耐火材料的滲透,措施有:a.應(yīng)降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑;b.在耐火材料中加入與溶液不易潤(rùn)濕的材料,如石墨、碳素等;c.嚴(yán)格控制溶液的粘度,即控制冶煉強(qiáng)度、控制出鋼溫度等。 
 
    熔渣侵蝕破壞耐火材料的機(jī)理十分復(fù)雜,一般包括有浸透、溶解和熔體沖刷等物理化學(xué)作用。抗渣性的表示方法可用熔渣侵蝕量mm或%表示。熔渣侵蝕是耐火材料在使用過(guò)程中常見(jiàn)的一種損壞形式。耐火材料抗渣性的優(yōu)劣主要與其自身的化學(xué)成分、礦物組成和組織結(jié)構(gòu)等有關(guān),還與熔渣的性質(zhì)及其相互作用的條件(如溫度、時(shí)間、流速等)有關(guān)�?乖允窃u(píng)價(jià)耐火材料的重要指標(biāo)之一。
 
    爐渣侵蝕耐火材料的過(guò)程可以分為:
    1. 單純?nèi)芙�,耐火材料與熔渣不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物理溶解過(guò)程
    2. 反應(yīng)溶解,耐火材料與熔渣在其界面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使耐火材料的工作面部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)物,而溶于渣中,同時(shí)改變了溶液和制品的化學(xué)組成。
    3. 侵入變質(zhì)溶解,高溫溶液或熔渣通過(guò)氣孔侵入材料內(nèi)部深處,或者通過(guò)耐火材料的液相擴(kuò)散和向耐火材料的固相中擴(kuò)散,使制品的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變而溶解。
 
    爐襯耐火材料的損毀機(jī)理與耐火材料的化學(xué)成分、礦物結(jié)構(gòu),煉鋼工藝過(guò)程等一些十分復(fù)雜的因素有密切關(guān)系,因此要在理論上完全說(shuō)清楚幾乎是不可能的。幾十年來(lái),人們對(duì)煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學(xué)反應(yīng)做過(guò)大量的研究,但是現(xiàn)在所能作出的結(jié)論,也還只是宏觀的或是經(jīng)驗(yàn)性的。歸納起來(lái)爐襯損毀的原因大致分成四類:
  ①機(jī)械沖擊和磨損;
  ②耐火材料高溫溶解;
  ③高溫溶液滲透;
  ④高溫下氣相揮發(fā);
  其中以②,③兩項(xiàng)被認(rèn)為是基本的損毀原因,所做的研究工作也很多。
 
  由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗(yàn),可得出鎂碳磚的渣浸蝕過(guò)程為:石墨氧化→方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕→反應(yīng)生成的低熔物被熔失。
 
  在含碳爐襯的耐火材料中,隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會(huì)有提高,但不是碳含量越高越好,因?yàn)樘己吭礁�,氧化失碳后爐襯耐火材料的結(jié)構(gòu)越疏松,使用效果會(huì)變差。通過(guò)從大量的抗渣試驗(yàn)研究和轉(zhuǎn)爐實(shí)際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認(rèn)識(shí):
  (1)鐵水成分對(duì)爐襯耐火材料壽命有顯著影響,特別是硅、磷、硫的含量。
  (2)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度過(guò)高將導(dǎo)致?tīng)t襯壽命降低,特別是當(dāng)終點(diǎn)溫度在1700℃以上,每提高10℃,爐襯耐火材料的侵蝕速率都會(huì)有顯著增加。
  (3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對(duì)堿性耐火材料的侵蝕。
  (4)提高渣中MgO含量,可以降低爐渣對(duì)爐襯耐火材料的侵蝕。
  (5)提高渣中FeO含量會(huì)導(dǎo)致?tīng)t襯耐火材料侵蝕加劇。
  (6)轉(zhuǎn)爐吹煉初期,渣堿度比較低,對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重,應(yīng)采用白云石造渣,使渣中MgO含量接近飽和狀態(tài)。
  (7)螢石對(duì)爐襯也有侵蝕,因此應(yīng)盡量降低螢石的加入量。
  (8)白云石、鎂白云石耐火材料中,MgO的抗渣侵蝕性要優(yōu)于CaO,但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫?zé)崴苄院涂乖鼭B透性。
    (9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度,如鎂白云石砂要求雜質(zhì)總量SiO2+A12O3+FeO小于3%;其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。
 
     耐火材料有一個(gè)重要的性質(zhì)就是耐火度,耐火度是指在1580℃以上的無(wú)機(jī)非金屬材料。包括天然礦石及按照一定的目的要求經(jīng)過(guò)一定的工藝制成的各種產(chǎn)品。具有一定的高溫力學(xué)性能、良好的體積穩(wěn)定性,是各種高溫設(shè)備必需的材料。
 
     通常情況下,耐火材料按酸堿性分為酸性材料制品:以石英(SiO2)為主晶相。硅磚(SiO2≥93%);60%≤SiO2≤80%,半酸性材料。

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