煉鋼(gang)電爐工作過程中(zhong)(zhong)通常處于堿(jian)性侵蝕(shi)氣氛中(zhong)(zhong),因此電爐所用的耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)多以堿(jian)性耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)為主,如(ru)MgO-C磚(zhuan)、瀝(li)青浸漬MgO磚(zhuan)、MgO-Cr2O3磚(zhuan)、MgO-CaO質(zhi)(zhi)(zhi)搗打料(liao)等,少部(bu)分為中(zhong)(zhong)性耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao),如(ru)A12O3質(zhi)(zhi)(zhi)材(cai)料(liao)、高鋁質(zhi)(zhi)(zhi)材(cai)料(liao)等。
總體看,電爐耐火材(cai)料的(de)損毀因素主要有:侵(qin)蝕、氧化(hua)、沖(chong)刷、熔融(rong)、剝落和水化(hua),其(qi)中(zhong)占主導(dao)地位的(de)是氧化(hua)和化(hua)學侵(qin)蝕和沖(chong)刷。
(1)化(hua)(hua)學侵蝕:氧(yang)化(hua)(hua)鐵(tie)(FeO)或渣中的(de)酸性組分,例(li)如SiO2與CaO和MgO之間發生的(de)化(hua)(hua)學反應:
FeO+MgO=FeO·MgO
SiO2+2MgO=2MgO·SiO2
CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2
這些反應均(jun)能(neng)使爐(lu)襯變為熔渣,從(cong)而導致耐火材料的損毀。
(2)氧(yang)(yang)化:是造成(cheng)電爐爐襯中(zhong)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)侵蝕的主要原因(yin)之一,在過程(cheng)中(zhong)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的碳成(cheng)分被含氧(yang)(yang)成(cheng)分(如(ru)氧(yang)(yang)化鐵、氧(yang)(yang)氣、氧(yang)(yang)化鎂)氧(yang)(yang)化而導(dao)致材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)脫落(luo)損(sun)毀。
FeO+C(s)=Fe+CO(g)
O2(g)+2C(s)=2CO(g)
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
渣中的(de)氧(yang)化(hua)鐵與磚襯(chen)(chen)的(de)熱(re)面(mian)中的(de)石(shi)墨(mo)或焦油/樹脂反(fan)(fan)應,或氧(yang)氣侵蝕(shi)磚襯(chen)(chen)冷(leng)面(mian)的(de)石(shi)墨(mo)或結(jie)合劑,這(zhe)兩(liang)種情況下(xia)磚的(de)強(qiang)度降低(di),并可能被熔渣或鋼水沖蝕(shi)。在(zai)實際(ji)電爐中的(de)氣氛條件(jian)下(xia),從1700℃以上開(kai)始,反(fan)(fan)應MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)容易發生(sheng),產(chan)生(sheng)的(de)Mg蒸氣容易擴散產(chan)生(sheng)組織裂(lie)化(hua),這(zhe)是造成鎂碳磚高溫損毀的(de)主要因(yin)素之一。
(3)沖刷或(huo)(huo)(huo)機(ji)械沖擊:由(you)(you)于鋼(gang)水或(huo)(huo)(huo)熔渣流過耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)表面并(bing)物理性(xing)磨損(sun)或(huo)(huo)(huo)沖刷爐襯而(er)(er)導致了物理損(sun)毀,在電爐的(de)出鋼(gang)口、渣線、電極口或(huo)(huo)(huo)排氣平臺等(deng)沖刷損(sun)蝕(shi)是(shi).普通的(de)。剝落(luo)是(shi)一種錯綜復發(fa)的(de)耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)損(sun)毀機(ji)理,這就是(shi)由(you)(you)于爐襯耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)遭受迅(xun)速加熱和冷(leng)卻(que)導致耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)產生應力(li)而(er)(er)造成的(de),該應力(li)常常超過耐(nai)(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)強度(du),因(yin)而(er)(er)導致裂紋(wen)的(de)相交貫穿,爐襯的(de)碎(sui)片將(jiang)會(hui)剝落(luo)或(huo)(huo)(huo)完全脫落(luo),這種情況普遍發(fa)生在電爐爐頂上。
(4)水(shui)化:是電爐耐(nai)火材料損毀的(de)一個因素,在使用過程中容易滲入爐蓋或爐墻,水(shui)或水(shui)蒸(zheng)氣能侵蝕耐(nai)火材料的(de)爐襯,其中氧(yang)化鎂(mei)(或其他堿(jian)性(xing)氧(yang)化物(wu))與水(shui)(或水(shui)蒸(zheng)氣)發生以下反(fan)應而被水(shui)化。
MgO(s)+H2O(1/g)=Mg(OH)2(s)
此反應會(hui)導致耐火材(cai)料性能大幅削弱,抗(kang)熔渣和鋼水的滲透性變差(cha)。
由以(yi)(yi)上損毀(hui)原因(yin)分析可(ke)知,煉鋼爐和部位選用的耐火材料對性能有以(yi)(yi)下要(yao)求:
①良好的化(hua)學穩(wen)定性和體積穩(wen)定性;
②致(zhi)密度(du)高、氣孔(kong)率(lv)低、氣孔(kong)分布均勻,鋼(gang)水不易滲透;
③耐急冷、急熱性能(neng)好、不(bu)易(yi)破損和(he)剝(bo)落;
④強度(du)高可抵抗機械外力沖(chong)擊和沖(chong)刷;
⑥材質組(zu)成(cheng)不易和鋼水、SiO2反應(ying),不易產生(sheng)結瘤。