LF爐精煉渣對燒成鎂鈣磚的侵蝕機制

采用靜態(tài)坩堝法研究了3種不銹鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。結(jié)果顯示:鎂鈣材料具有良好的抗高堿度渣侵蝕和滲透能力,高溫下渣和鎂鈣材料作用析出高熔點相c3s,使材料表層致密化而有效抑制渣的滲透,但鎂鈣材料中的cao含量對抗侵蝕性影響較小;較低堿度渣對鎂鈣材料具有較強的侵蝕和滲透能力,主要是因為渣液對基質(zhì)的強溶蝕和滲透作用。

在轉(zhuǎn)爐提釩溫度下,通過把鎂碳磚試樣浸入不同v2o3、feo、tio2、mno、mgo含量的轉(zhuǎn)爐提釩渣中,研究轉(zhuǎn)爐提釩渣中氧化物含量的變化對鎂碳磚侵蝕行為的影響,得出轉(zhuǎn)爐提釩渣中氧化物含量與鎂碳磚侵蝕速率的關(guān)系;使用sem-eds觀察并分析侵蝕后鎂碳磚的微觀結(jié)構(gòu)及物相組成,發(fā)現(xiàn)被c基質(zhì)還原出來的金屬鐵顆粒;并基于試驗結(jié)果對鎂碳磚的損毀進行了討論。

LF爐預(yù)熔精煉渣的研制與應(yīng)用

精煉還原期耐火襯遭受的侵蝕相當嚴重,而且不同的還原劑對其的侵蝕也不相同。采用動態(tài)方法,在實驗室中研究了還原型精煉渣的組成及其對精煉爐常用的電熔再結(jié)合鎂鉻磚侵蝕的影響,討論了有利于提高鎂鉻磚襯壽命的造渣制度。

為了防治鉛對爐底襯磚的侵蝕,對被鉛侵蝕的高爐爐底炭磚殘磚試樣進行了性能測試和顯微結(jié)構(gòu)分析,并重點分析了含鉛量高的爐底炭磚的顯微結(jié)構(gòu),研究了鉛在炭磚中的存在形式和分布狀態(tài)。結(jié)果表明:金屬鉛可以滲入爐底炭磚的氣孔中;鉛滲入炭磚對炭磚強度、抗氧化性、抗堿性等性能有明顯的不利影響;鉛對炭磚的侵蝕機制是鉛滲透到炭磚的孔隙中氧化膨脹而破壞磚體;防治鉛害的措施是盡量少用鉛含量高的入爐原料,爐缸爐底采用超微孔炭磚,強化爐缸爐底冷卻。

為取代rh爐用鎂鉻材料,以電熔鎂砂為主原料,分別加入單斜鋯、脫硅鋯、單斜鋯與脫硅鋯的混合粉、鋯英石制備了zro2質(zhì)量分數(shù)分別為15%和20%的鎂鋯磚,并利用靜態(tài)坩堝法對比研究了鎂鋯磚和鎂鉻磚的抗rh爐渣侵蝕性。結(jié)果表明:對于al2o3含量高且堿度(cao/sio2比)大的rh爐渣,鎂鋯磚抗侵蝕性能優(yōu)于鎂鉻磚的;鎂鋯磚的侵蝕機理是磚中的zro2與渣中的cao迅速反應(yīng),形成高熔點物相cazro3,能堵塞磚中的孔隙而形成致密保護層,從而阻止鋼渣對鎂鋯磚的進一步侵蝕;而鎂鉻磚的侵蝕機理是渣中的al2o3、fe2o3等r3+和鎂鉻尖晶石中cr3+交換,渣與磚反應(yīng)生成的鎂鋁尖晶石和鎂鐵尖晶石使得材料變性,同時由于體積效應(yīng)使鎂鉻材料鼓脹開裂,從而導(dǎo)致鎂鉻磚的嚴重侵蝕。

為了研究不同基質(zhì)鎂碳磚對爐渣的抗侵蝕性,實驗選用爐渣a對3種不同配方的坩堝試樣進行了抗渣實驗,同時采用掃描電子顯微鏡、x射線能譜儀、x射線衍射等手段進行了微觀分析。結(jié)果表明1#電熔尖晶石坩堝試樣的性能指標最好。結(jié)合巖相分析知,1#坩堝試樣抗侵蝕性最好,其渣蝕層最薄,為20.58mm。2#和3#鎂鈣砂試樣發(fā)生了難以控制的水化現(xiàn)象,其性能受到一定影響。

采用具有低含量的可還原性鋁酸鈣爐渣對鋼包渣線mgo-c磚的主要化學(xué)侵蝕機理進行了分析。分析結(jié)果表明,feo+mno含量大于4%的爐渣加快了磚的蝕損,是基質(zhì)脫碳的主要機理;feo+mno含量小于4%的爐渣和波動的氧化鋁含量可以通過其化學(xué)粘附性減輕磚的蝕損;液體爐渣促使了爐渣向磚中滲透,是由于氧化鋁的作用導(dǎo)致化學(xué)侵蝕的主要機理。

通過工業(yè)試驗對低碳冷鐓鋼的lf精煉渣成分進行了優(yōu)化。試驗結(jié)果表明:適合于冶煉低碳冷鐓鋼的精煉渣成分為w(cao)=50%～55%、w(al2o3)=30%～35%、w(caf2)=5%～10%、w(sio2)<5%、w(mgo)<5%、w(feo)<1%;lf精煉過程可將鋼水中w(s)從389×10-6降到50×10-6,w(t.o)從54.0×10-6降到21.1×10-6。當鋼水中w(s)<50×10-6,鈣處理后夾雜物中平均w(s)<1.9%。將優(yōu)化后的工藝應(yīng)用于低碳冷鐓鋼的批量生產(chǎn)后,精煉渣料消耗降低了6.5kg/t,噸鋼成本降低了10元以上。

以3～1mm、<1mm、<0.088mm的電熔鎂砂和<0.15mm的鱗片石墨為原料,熱固性酚醛樹脂和固體瀝青粉為結(jié)合劑,制備了無添加劑和加入2%含碳tin的兩種鎂碳磚試樣。抗渣侵蝕試驗結(jié)果表明:添加tin的試樣的抗渣性明顯好于無添加劑的試樣。tin提高鎂碳磚抗渣侵蝕性的主要原因是:反應(yīng)層中tin的氧化產(chǎn)物tio2與渣中的cao反應(yīng)生成熔點1970℃的catio3;脫碳層中tin氧化后形成的tio2與c、cao、mgo反應(yīng)生成catio3、2mgo.tio2、tic、ti(c,n)固溶體等高熔點礦物相,增加了渣的粘度,減輕了渣的滲透,從而提高了鎂碳磚的抗渣侵蝕性。

通過在鎂鉻磚中加入不同含鋯添加劑,得出當zro2加入量為3%可降低鎂鉻磚的氣孔率,并提高其抗爐渣的滲透性,剝落性,而脫硅鋯和斜鋯石的加入進一步提高了鎂鉻磚的抗侵蝕性.

以粒度均為5～3、3～1、≤1mm的電熔鎂砂和低鈣電熔鎂鈣砂(w(cao)≈20%)或高鈣燒結(jié)鎂鈣砂(w(cao)≈50%)為骨料,鱗片石墨、電熔鎂砂粉為基質(zhì),保持骨料與基質(zhì)的質(zhì)量比為7:3,采用加入量為30%、40%、55%、70%的低鈣電熔鎂鈣砂或高鈣燒結(jié)鎂鈣砂分別取代電熔鎂砂骨料制備cao含量不同的mgo-cao-c磚,利用回轉(zhuǎn)抗渣法對比了這兩種磚抗cao-sio2渣的侵蝕性能,并對殘磚進行了sem分析。結(jié)果表明:隨著兩種鎂鈣砂含量的增加,低鈣電熔料制備的mgo-cao-c磚抗渣侵蝕性能及掛渣性能均逐漸增強,而高鈣燒結(jié)料制備的mgo-cao-c磚抗渣侵蝕性能卻降低;在鎂鈣砂加入量相同的情況下,低鈣電熔料制備的mgo-cao-c磚抗渣侵蝕性能及掛渣性能均遠遠好于高鈣燒結(jié)料制備的mgo-cao-c磚;mgo-cao-c磚在cao-sio2渣中的蝕損主要是mgo在渣中的溶解,其溶解速度取決于鎂砂及鎂鈣砂的致密度,mgo的晶粒粒徑,鎂鈣砂中cao的分布;只有當鎂鈣砂的致密度較高時,其抗cao-sio2渣侵蝕的優(yōu)勢才能體現(xiàn)出來。

本文主要針對酒鋼二煉鋼lf爐渣線用鎂碳磚,運用熱力學(xué)、xrd、sem等方法研究了鎂碳磚在接觸熔渣以后的抗氧化行為。結(jié)果表明,采用al和si復(fù)合金屬粉作抗氧化劑,能有效的阻止鎂碳磚中mgo和c的氧化,al和si首先和o2、co2反應(yīng),其次氧化劑和熔渣反應(yīng)生成mgo·al2o3和sio2,阻止、減弱了熔渣對磚的侵蝕;脫碳層的形成及高堿度渣的作用,使得mgo不易與c和熔渣反應(yīng),有利于鎂碳磚抗熔渣侵蝕性能的提高。

依據(jù)電爐冶煉的物料平衡,研究氧槍對渣線mgo-c磚的侵蝕影響,提出了工藝上的解決方案。

在實驗室利用mosi2高溫管式電阻爐研究了lf爐精煉渣的成分和粒度對q345鋼脫硫的影響。結(jié)果表明在精煉渣堿度較高的條件下(=3~5),隨著堿度增大,脫硫率逐漸增加;(al2o3)在18%~28%,(bao)在6%~14%,(caf2)在0~10%的范圍內(nèi),實驗渣有一最佳脫硫率。在精煉渣成分不變的條件下,脫硫率隨著精煉渣粒度的減小而升高。運用正交分析法對精煉渣進行優(yōu)化,得出高堿度精煉渣的優(yōu)化渣系為:=5,(al2o3)=23%,(bao)=10%,(caf2)=5%。

通過將輕燒鎂粉和脫硅鋯按不同配比混合、壓坯,經(jīng)1800℃高溫?zé)?、預(yù)合成出zro2含量為2%、32%、54%的鎂鋯砂。然后利用預(yù)合成的鎂鋯砂,制成zro2均勻分布、集中分布在顆粒中和集中分布在細粉中三種zro2含量為2%的試樣,經(jīng)1800℃高溫?zé)珊?通過其對c/s=232的aod爐渣的抗侵蝕性的研究,得出了預(yù)合成鎂鋯磚中zro2在基質(zhì)中分布的鎂鋯磚抗渣滲透性最好

用感應(yīng)爐浸漬試驗法研究低碳鎂碳磚和普通鎂碳磚對攀枝花鋼鐵(集團)公司鋼包渣的抗侵蝕能力。采用sem和eds分析方法研究侵蝕后試樣的顯微結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成的變化。結(jié)果表明,普通鎂碳磚脫碳層厚度是低碳鎂碳磚脫碳層厚度的2.4倍,碳氧化后其組織結(jié)構(gòu)疏松,并且生成大量低熔點cms和casio3。這些低熔點化合物形成連續(xù)相滲透于mgo顆粒周圍,分解鎂砂,使骨料破壞,加速mgo-c磚的損毀。而低碳鎂碳磚碳氧化后形成微細化氣孔,此微孔中生成的高熔點化合物ma容易過飽和而沉淀,因此增加了固-固直接結(jié)合程度,使脫碳層的組織結(jié)構(gòu)較為致密,提高了材料的抗渣侵蝕性能。

天津鋼管公司150tlf－vd精煉爐渣線部位成功地試用了不燒鎂鈣炭磚，平均壽命達20爐。實現(xiàn)了與爐身鋁鎂炭磚同步，解決了幾年來使用鎂炭磚必須拆砌一次渣線磚的問題，大大降低了耐火材料消耗和費用，提高了精煉爐作業(yè)率。

與鎂碳磚相比，鎂鈣碳磚更適合在ｌｆ－ｖｄ精煉爐渣線部位使用。本文介紹了生產(chǎn)鎂鈣碳磚的原料、工藝擴抗氧化劑等。

含氧化錳爐渣對鎂碳磚的侵蝕機理

不燒鎂鈣炭磚的抗渣侵蝕性

鎂鈣碳磚具有一系列優(yōu)良的性能，在１００ｌｆ－ｖｄ精煉爐渣線部位應(yīng)用取得明顯效果，平均壽命２３次，比鎂碳磚高一倍，噸鋼耐材費用降低４４．５％。