如何延長渣線用鎂碳磚壽命？

鎂碳磚與鋼液和爐渣接觸時(shí)，爐渣侵蝕鎂碳磚，電爐鎂碳磚由此導(dǎo)致鎂碳磚熱震穩(wěn)定性差，出現(xiàn)剝落損毀現(xiàn)象，縮短了渣線鎂碳磚的使用壽命，影響LF爐精煉生產(chǎn)。為延長鎂碳磚的使用壽命，研究者研究了LF爐爐渣對(duì)鎂碳磚的抗侵蝕性能的影響，探討了延長LF爐渣線用鎂碳磚壽命的途徑。

實(shí)驗(yàn)原料與過程

實(shí)驗(yàn)選用LF爐用的低鐵爐渣和高鐵爐渣，其成分見附表。鎂碳磚選用鞍鋼目前使用的渣線鎂碳磚MT-14。

研究者將渣線鎂碳磚制成內(nèi)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(tài)坩堝法進(jìn)行鎂碳磚的抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn)。他們將兩種LF爐爐渣研磨成200目細(xì)粉，以熱塑性酚醛樹脂作為結(jié)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(cè)儀DRH-III中，觀察試樣達(dá)到半球溫度時(shí)，熔渣與鎂碳磚的潤濕角，以此表征熔渣對(duì)鎂碳磚的潤濕性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

潤濕角檢測(cè)。根據(jù)LF爐兩種爐渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角示意圖，研究者計(jì)算得出，鐵少的LF爐渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角為45°，鐵多的LF爐渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角為58°。由此可見，LF爐的兩種熔渣均能潤濕鎂碳磚，且鐵少的熔渣潤濕現(xiàn)象更明顯，對(duì)磚的侵蝕更明顯。因此，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)LF爐爐渣成分，增大熔渣對(duì)制品的潤濕角度，從而提高鎂碳磚的抗侵蝕性能。

抗渣侵蝕分析。鐵少和鐵多的LF爐渣對(duì)鎂碳磚坩堝侵蝕后的SEM形貌圖顯示，被LF爐渣侵蝕后，鎂碳磚的表面均形成一薄薄的掛渣層，且鐵少的試樣掛渣層相對(duì)明顯。由于侵蝕時(shí)間短，被兩種熔渣侵蝕后，鎂碳磚表面的侵蝕層均較薄，同時(shí)，與熔渣接觸的鎂碳磚表面處鱗片狀石墨發(fā)生氧化，基質(zhì)較疏松。而且，低鐵LF爐渣對(duì)鎂碳磚的侵蝕明顯強(qiáng)于高鐵LF爐渣，侵蝕層相對(duì)較深。這是由于低鐵渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角相對(duì)較小，相同條件下對(duì)鎂碳磚的潤濕速率快，從而加速了鎂碳磚的熔蝕。

研究者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，LF爐渣首先潤濕鎂碳磚表面，然后沿著石墨氧化后留下的氣孔侵入鎂碳磚的基質(zhì)中，充填在鎂砂顆粒周圍，與鎂砂顆粒進(jìn)行化學(xué)侵蝕熔蝕，生成含有Ca、Si、Al的低熔點(diǎn)液相，從而逐步蠶食鎂砂顆粒。由此可以推測(cè)，隨著反應(yīng)時(shí)間延長，鎂碳磚中將形成膠結(jié)結(jié)構(gòu)，鎂砂顆粒將鑲嵌于液相中，鎂砂顆粒邊角將被熔渣熔蝕，變得圓滑，從而使鎂碳磚的侵蝕層和原磚層的組成與性能，特別是熱膨脹系數(shù)有很大差別。當(dāng)在使用過程中受到熱震作用和熱沖擊時(shí)，鎂碳磚的工作面將發(fā)生剝落掉片損毀，在LF爐外精煉的條件下，由于精煉溫度高，爐渣的黏度降低，加上爐襯內(nèi)部溫度也較高，爐渣可以滲入到耐火材料內(nèi)部更深的部位，形成更厚的反應(yīng)層，這將加劇鎂碳磚內(nèi)襯的熔損，出現(xiàn)嚴(yán)重的剝落掉片損毀。因此，LF爐渣對(duì)鎂碳磚的影響主要表現(xiàn)為化學(xué)侵蝕及由此產(chǎn)生的熱震穩(wěn)定性差，出現(xiàn)剝落損毀。

延長渣線用鎂碳磚壽命的途徑

綜上所述，兩種LF爐熔渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角均小于90°，易于潤濕鎂碳磚表面，與鎂碳磚接觸時(shí)將加速鎂碳磚的損毀速率，且低鐵LF爐渣的潤濕現(xiàn)象更明顯。在侵蝕實(shí)驗(yàn)中，這種現(xiàn)象使與低鐵熔渣接觸的鎂碳磚抗侵蝕能力降低。

為延長LF爐鎂碳磚的抗渣侵蝕壽命，可從調(diào)節(jié)熔渣的成分、增大熔渣對(duì)鎂碳磚的潤濕角著手，在鎂碳磚表面形成穩(wěn)定的掛渣層，防止表面石墨的氧化，抑制熔渣對(duì)鎂碳磚表面的潤濕，或者通過優(yōu)化鎂碳磚的基質(zhì)結(jié)構(gòu)，改善鎂碳磚中石墨的引入形式及加入量，調(diào)節(jié)基質(zhì)的配料組成，從而影響鎂碳磚在使用過程中因?yàn)樘佳趸纬傻臍饪椎臄?shù)量、尺寸、形狀和分布，進(jìn)而延長LF爐渣線鎂碳磚的使用壽命。