煉(lian)鋼電爐工(gong)作過(guo)程中(zhong)通常(chang)處于堿性(xing)侵蝕氣氛(fen)中(zhong),因此電爐所用的(de)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)多以堿性(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)為主(zhu),如(ru)MgO-C磚(zhuan)、瀝青浸漬MgO磚(zhuan)、MgO-Cr2O3磚(zhuan)、MgO-CaO質(zhi)搗(dao)打料(liao)(liao)等(deng),少部分(fen)為中(zhong)性(xing)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao),如(ru)A12O3質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、高鋁質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)等(deng)。
總體看,電爐(lu)耐火材料(liao)的損毀因素主(zhu)要有(you):侵(qin)蝕、氧化、沖(chong)刷、熔融(rong)、剝(bo)落和(he)水化,其中占主(zhu)導地(di)位(wei)的是氧化和(he)化學(xue)侵(qin)蝕和(he)沖(chong)刷。
(1)化學(xue)侵蝕:氧化鐵(FeO)或渣中的酸性(xing)組分,例如SiO2與CaO和(he)MgO之間發生的化學(xue)反應(ying):
FeO+MgO=FeO·MgO
SiO2+2MgO=2MgO·SiO2
CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2
這些反應均能使爐襯變為熔渣,從(cong)而導致耐火材料的損毀。
(2)氧(yang)(yang)化(hua):是(shi)造成電爐爐襯中耐火材料(liao)侵蝕的主要原因之一,在過程中耐火材料(liao)中的碳成分(fen)被含氧(yang)(yang)成分(fen)(如氧(yang)(yang)化(hua)鐵、氧(yang)(yang)氣、氧(yang)(yang)化(hua)鎂)氧(yang)(yang)化(hua)而(er)導(dao)致材料(liao)脫落(luo)損毀(hui)。
FeO+C(s)=Fe+CO(g)
O2(g)+2C(s)=2CO(g)
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
渣中的(de)(de)氧(yang)化鐵與磚(zhuan)(zhuan)襯的(de)(de)熱面中的(de)(de)石(shi)墨或焦(jiao)油/樹脂(zhi)反應,或氧(yang)氣侵蝕磚(zhuan)(zhuan)襯冷(leng)面的(de)(de)石(shi)墨或結合劑,這(zhe)(zhe)兩種(zhong)情(qing)況下磚(zhuan)(zhuan)的(de)(de)強度降低,并(bing)可能被(bei)熔(rong)渣或鋼(gang)水沖蝕。在實際電爐中的(de)(de)氣氛(fen)條(tiao)件下,從1700℃以上(shang)開始,反應MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)容易(yi)發生,產(chan)生的(de)(de)Mg蒸氣容易(yi)擴散產(chan)生組織(zhi)裂化,這(zhe)(zhe)是造成鎂碳磚(zhuan)(zhuan)高溫(wen)損(sun)毀(hui)的(de)(de)主要(yao)因素(su)之一。
(3)沖(chong)(chong)刷或(huo)(huo)機械沖(chong)(chong)擊:由于(yu)鋼水或(huo)(huo)熔渣流過耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)并物理(li)性磨損或(huo)(huo)沖(chong)(chong)刷爐(lu)(lu)襯(chen)而導致(zhi)(zhi)了物理(li)損毀(hui),在電(dian)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)出鋼口(kou)、渣線、電(dian)極口(kou)或(huo)(huo)排氣(qi)平臺等(deng)沖(chong)(chong)刷損蝕(shi)是.普(pu)通的(de)(de)(de)。剝(bo)(bo)落是一種錯綜復(fu)發(fa)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)損毀(hui)機理(li),這就是由于(yu)爐(lu)(lu)襯(chen)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)遭(zao)受迅速加熱(re)和冷卻(que)導致(zhi)(zhi)耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)產生(sheng)應力(li)而造成(cheng)的(de)(de)(de),該應力(li)常(chang)(chang)常(chang)(chang)超過耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)強度,因(yin)而導致(zhi)(zhi)裂(lie)紋的(de)(de)(de)相交貫穿,爐(lu)(lu)襯(chen)的(de)(de)(de)碎片將會剝(bo)(bo)落或(huo)(huo)完(wan)全脫(tuo)落,這種情況普(pu)遍發(fa)生(sheng)在電(dian)爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)頂上(shang)。
(4)水(shui)化(hua):是電爐耐火(huo)材料(liao)損毀(hui)的一個因(yin)素,在使用過程中(zhong)(zhong)容易滲入(ru)爐蓋或(huo)爐墻,水(shui)或(huo)水(shui)蒸氣能侵蝕(shi)耐火(huo)材料(liao)的爐襯,其中(zhong)(zhong)氧化(hua)鎂(mei)(或(huo)其他堿性氧化(hua)物(wu))與水(shui)(或(huo)水(shui)蒸氣)發生(sheng)以下反應而被水(shui)化(hua)。
MgO(s)+H2O(1/g)=Mg(OH)2(s)
此反(fan)應會導致耐火材料性能大幅削弱,抗熔渣和鋼水(shui)的(de)滲透性變差。
由以(yi)上損毀(hui)原(yuan)因分(fen)析可知,煉(lian)鋼爐(lu)和部位(wei)選用的耐(nai)火(huo)材料對性能有以(yi)下(xia)要(yao)求:
①良好的化學穩定性和體(ti)積穩定性;
②致密度高、氣孔率低、氣孔分布均勻,鋼水不(bu)易滲透;
③耐(nai)急冷、急熱性能好、不易(yi)破損和剝落;
④強(qiang)度高可抵抗(kang)機械外力沖擊和沖刷;
⑥材(cai)質組(zu)成不(bu)易(yi)和鋼水(shui)、SiO2反(fan)應,不(bu)易(yi)產生結瘤。