煉鋼(gang)電(dian)爐工作過(guo)程中(zhong)通常(chang)處(chu)于堿性侵蝕氣氛中(zhong),因此電(dian)爐所用的(de)耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)多以堿性耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)主(zhu),如(ru)(ru)MgO-C磚(zhuan)、瀝青(qing)浸漬(zi)MgO磚(zhuan)、MgO-Cr2O3磚(zhuan)、MgO-CaO質搗(dao)打料(liao)(liao)(liao)等,少部分為(wei)(wei)中(zhong)性耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)(liao)(liao),如(ru)(ru)A12O3質材(cai)料(liao)(liao)(liao)、高鋁質材(cai)料(liao)(liao)(liao)等。
總體看,電爐耐火材料的損毀因素主要有:侵蝕(shi)、氧化(hua)、沖刷(shua)、熔(rong)融(rong)、剝落和(he)水化(hua),其中(zhong)占主導地位的是氧化(hua)和(he)化(hua)學侵蝕(shi)和(he)沖刷(shua)。
(1)化學(xue)侵蝕(shi):氧化鐵(FeO)或渣中的酸(suan)性組分,例如SiO2與CaO和MgO之間(jian)發生的化學(xue)反應:
FeO+MgO=FeO·MgO
SiO2+2MgO=2MgO·SiO2
CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2
這些反應(ying)均(jun)能(neng)使爐襯變為熔(rong)渣,從而導(dao)致耐火材(cai)料(liao)的損(sun)毀。
(2)氧(yang)化:是造(zao)成(cheng)電爐爐襯(chen)中耐火(huo)材料(liao)侵(qin)蝕的主要原因之一,在過程(cheng)中耐火(huo)材料(liao)中的碳成(cheng)分被(bei)含(han)氧(yang)成(cheng)分(如氧(yang)化鐵、氧(yang)氣、氧(yang)化鎂)氧(yang)化而導致材料(liao)脫(tuo)落損毀。
FeO+C(s)=Fe+CO(g)
O2(g)+2C(s)=2CO(g)
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
渣(zha)中(zhong)的(de)(de)氧(yang)化(hua)鐵與磚襯的(de)(de)熱面(mian)中(zhong)的(de)(de)石墨或焦油/樹脂反(fan)應(ying),或氧(yang)氣(qi)侵(qin)蝕(shi)磚襯冷(leng)面(mian)的(de)(de)石墨或結(jie)合(he)劑,這兩種情況下(xia)磚的(de)(de)強(qiang)度降低,并可能被(bei)熔(rong)渣(zha)或鋼水沖蝕(shi)。在實際(ji)電爐中(zhong)的(de)(de)氣(qi)氛條(tiao)件下(xia),從1700℃以上開始,反(fan)應(ying)MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)容易(yi)發生,產生的(de)(de)Mg蒸氣(qi)容易(yi)擴散產生組織裂化(hua),這是造成鎂碳磚高溫損毀的(de)(de)主(zhu)要因(yin)素之一(yi)。
(3)沖(chong)刷或(huo)機械沖(chong)擊:由于鋼(gang)水或(huo)熔渣(zha)流過耐火(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)并(bing)物理性(xing)磨損(sun)或(huo)沖(chong)刷爐襯而(er)導致(zhi)了(le)物理損(sun)毀,在電(dian)(dian)爐的(de)(de)出鋼(gang)口(kou)、渣(zha)線、電(dian)(dian)極(ji)口(kou)或(huo)排氣平臺等沖(chong)刷損(sun)蝕是.普(pu)通(tong)的(de)(de)。剝落是一種(zhong)錯綜(zong)復發的(de)(de)耐火(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)損(sun)毀機理,這就是由于爐襯耐火(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)遭(zao)受迅速(su)加熱(re)和冷(leng)卻(que)導致(zhi)耐火(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)產生(sheng)應(ying)力而(er)造成的(de)(de),該應(ying)力常常超過耐火(huo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)強度,因(yin)而(er)導致(zhi)裂紋的(de)(de)相交貫穿,爐襯的(de)(de)碎片將(jiang)會剝落或(huo)完全脫落,這種(zhong)情況(kuang)普(pu)遍發生(sheng)在電(dian)(dian)爐爐頂上。
(4)水(shui)(shui)化:是(shi)電爐耐火(huo)材料損毀的(de)一(yi)個因素(su),在(zai)使用過程中容易滲(shen)入爐蓋或(huo)(huo)爐墻,水(shui)(shui)或(huo)(huo)水(shui)(shui)蒸氣(qi)能侵(qin)蝕(shi)耐火(huo)材料的(de)爐襯,其中氧(yang)化鎂(或(huo)(huo)其他堿性氧(yang)化物)與水(shui)(shui)(或(huo)(huo)水(shui)(shui)蒸氣(qi))發(fa)生以(yi)下反(fan)應而(er)被(bei)水(shui)(shui)化。
MgO(s)+H2O(1/g)=Mg(OH)2(s)
此反應會導(dao)致耐火材料性(xing)能大幅(fu)削弱,抗熔渣和(he)鋼水的滲(shen)透性(xing)變差。
由以上損毀原因分析可知,煉鋼爐和部位選用(yong)的(de)耐火材料對性能有(you)以下要求(qiu):
①良(liang)好(hao)的化學(xue)穩(wen)定(ding)性(xing)和體(ti)積穩(wen)定(ding)性(xing);
②致密度高、氣孔率低、氣孔分(fen)布(bu)均勻,鋼水(shui)不易滲透;
③耐急冷、急熱性能好、不易破損和剝(bo)落;
④強度高可抵抗機械外力沖(chong)擊和沖(chong)刷;
⑥材質(zhi)組成不易和鋼水、SiO2反應,不易產生結瘤。