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鋼包用含碳耐火材料的侵蝕機理研究 | 技術前沿
01. 前言概述
耐火材料的侵蝕機理與熔渣的粘度、溫度及與耐火材料的反應速度有關。熔渣在鋼包時間長，含碳耐火材料的損壞程度較大;熔渣主要通過耐火材料中的氣孔滲透和液相滲透，使此材料的結構組成發(fā)生變化，導致產(chǎn)生剝落，加快耐火材料的損毀。因此，耐火材料的損蝕程度與其結構組織，性能的不同而有所不同，進而影響鋼包使用壽命。
鋼包用含碳耐火材料(鎂碳磚、鋁鎂磚、低碳鎂碳磚)的損毀首先由于碳的氧化。形成脫碳層，導致結構疏松，強度下降，經(jīng)過熔渣的物理沖刷，材料逐漸被侵蝕脫落。鋼渣對鎂碳磚的侵蝕機理，國內外研究一般認為主要原因是渣對MgO的溶解和碳的氧化。
02. 熔渣對鎂碳磚的侵蝕
鎂碳磚的侵蝕主要是由于碳的氧化和鎂砂的溶蝕，他們之間互相聯(lián)系，互相影響。
①爐渣堿度對侵蝕性作用非常明顯，當堿度升高時，F(xiàn)eO活度降低，熔渣對耐火材料的侵蝕速率變慢。
②鎂砂的損毀也與熔渣侵蝕程度相關;Osborn等人發(fā)現(xiàn)LF爐渣線磚反應層中MgO含量較高，而MgO含量低的爐渣侵蝕程度較大，隨著堿度降低，熔蝕加重。
③渣中Al2O3含量的增多，使渣的熔點降低，生成的鋁酸鹽會沿著氣孔和裂紋進入到材料內部，從而破壞磚的結構。
④鎂鐵磚里的MgO能固溶渣中的FeO，生成鎂富氏體。國外研究認為磚的侵蝕程度與Fe總有關。圖1為鎂碳磚的侵蝕速度與熔渣氧化鐵濃度(Fe總)的關系。
圖1鎂碳磚的侵蝕速度與Fe總的關系
03. 鎂碳磚的碳氧化與氣孔的影響
鎂碳磚的工作面由于與熔渣接觸，空氣中的O2和渣中的氧化物等會對碳進行氧化，表面形成脫碳層，熔渣液相在高溫下滲入脫碳層的氣孔或裂紋中，使磚表面結構發(fā)生變化，在熔渣的物理沖刷下發(fā)生脫落，致使鎂碳磚的毀壞。鎂碳磚中的開口氣孔對磚的損毀有重要影響。
鎂碳磚中的C主要通過氣孔使其氧化，加快了熔渣的侵蝕。開口氣孔的存在使得空氣進入，空氣中的O2與C反應生成CO，使氣孔率變大;同時，鎂碳磚使用的酚醛樹脂結合劑在高溫下會分解產(chǎn)生氣孔排出，同樣會造成氣孔率增加，不利于磚的抗侵蝕性，促進了碳的氧化和熔渣與對鎂砂的侵蝕，造成鎂碳磚表面結構變得疏松發(fā)生脫落，降低磚的使用壽命。
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