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              1. 鋼包渣線用耐火材料鎂碳磚損毀的四個因素

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                2017-02-27
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                摘要 : 鋼包渣線用耐火材料鎂碳磚損毀因素歸根結底就是碳的氧化,其中包括氣相氧化、液相氧化、間接氧化、氣孔的影響

                鋼包渣線用耐火材料鎂碳磚損毀的四個因素

                鋼包渣線用耐火材料鎂碳磚損毀因素歸根結底就是碳的氧化,其中包括氣相氧化、液相氧化、間接氧化、氣孔的影響,詳細分析如下:

                一、氣相氧化

                即 碳的直接氧化,即石墨在高溫下由于與空氣(O2)、水蒸汽(H2O)和碳酸氣等共存而被氧化。石墨在560℃以上就開始顯著氧化而使含碳制品脫碳損耗,由 圖可以看出右邊部分已被氧化成為脫碳區,在脫碳區中由于碳的氧化而形成了許多擴散通道,氧氣和熔渣通過擴散通道進入磚內,在界面處和碳反應,反應產物通過 擴散通道擴散出去。由下圖可以看出在1000℃時,系統中主要以CO氣體形式存在,Pco≈0.1Mpa,生成的CO氣體向外擴散,阻止了O2及其它氣體 的進入,從而起到氣態“抗氧化劑”效果,所以碳是能夠穩定存在的,但出鋼后冷卻過程中有可能被空氣氧化。同時含碳制品襯磚表面上附有渣層,可防止由空氣引 起碳的氧化,起到保護膜的作用,這種保護作用在1000℃以上特別明顯。

                   

                二、液相氧化

                MgO + C = Mg + CO

                指 溶渣中的鐵氧化物和氧化錳等引起碳的氧化。通常在冶煉過程中熔渣含有大量的氧化鐵,其按下式反應使碳氧化:左圖顯示了熔渣中氧化鐵的含量TFe(總量)與 MgO-C質爐襯磚損毀速度之間的關系。它表明隨著熔渣中總鐵含量的增加,MgO-C質爐襯磚損毀速度變大。同時,含碳制品表面形成脫碳層后,熔渣容易滲 透并與顆粒反應,從而促進了顆粒向熔渣中溶解和溶出,導致結構疏松,加快了制品的損毀。

                三、間接氧化

                在 高溫下MgO與碳的反應,形成脫碳層,導致鎂碳磚組織結構的惡化,促使熔渣向脫碳層侵蝕,與鎂砂反應形成反應層,而正是由于低熔物的出現,引起熔蝕和沖 蝕。在1850℃時MgO(s)和CO(g)的標準生成自由能相等,所以反應式(1) 在1850℃下平衡,即這四種物質共存。但上述條件是PMg(g)和PCO(g)均為1atm,而在實際應用中PMg(g)很低,所以MgO(S)和 C(S)在很低溫度下就開始發生反應。這對鎂碳磚的損毀是極為有害的。

                四、氣孔對鎂碳磚損毀的影響

                鎂 碳磚中的氣孔,特別是開口氣孔,對鎂碳磚的損毀具有重要的影響。鎂碳磚在使用過程中,主要是通過氣孔促使碳的氧化損毀,進而加劇爐渣對磚襯的侵蝕,從而造 成鎂碳磚的損毀。存在于磚中的開口氣孔,冷卻時從外部吸入空氣,再加熱時,空氣中的氧氣與周圍的碳反應生成CO排出,這樣的過程周而復始,使氣孔率增大。 另外,存在于鎂碳磚中的結合劑,是氣孔產生的重要因素。作為鎂碳磚的結合劑,一般添加3%~4%的酚醛樹脂,成型后的氣孔率較低約為3%左右。但在使用過 程中,酚醛樹脂加熱分解,產生H2O、H2、CH4、CO、CO2等氣體蒸發排出,氣體蒸發的通路便形成氣孔,也使氣孔率增大。這樣,存在于空氣中的氧以 及爐渣中的氧化物等便通過氣孔對磚加以侵蝕,一方面促進了碳的氧化損毀,另一方面加劇了爐渣與磚中MgO的反應,造成鎂碳磚的損毀。

                鋼包用鎂碳磚理化指標


                 


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