爐襯耐火材料損毀機(jī)理

爐襯耐火材料的損毀機(jī)理與耐火材料的化學(xué)成分、礦物結(jié)構(gòu)，煉鋼工藝過程等一些十分復(fù)雜的因素有密切關(guān)系，因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來，人們對(duì)煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學(xué)反應(yīng)做過大量的研究，但是現(xiàn)在所能作出的結(jié)論，也還只是宏觀的或是經(jīng)驗(yàn)性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類：

①機(jī)械沖擊和磨損;

②耐火材料高溫溶解;

③高溫溶液滲透;

④高溫下氣相揮發(fā);

其中以②，③兩項(xiàng)被認(rèn)為是基本的損毀原因，所做的研究工作也多。

轉(zhuǎn)爐渣的成分主要為CaO，SiO2，F(xiàn)eO等，當(dāng)爐渣堿度偏低時(shí)，對(duì)以CaO，MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴(yán)重，爐襯壽命降低;相反，當(dāng)爐渣堿度較高時(shí)，對(duì)爐襯的侵蝕則較輕微，爐襯壽命也相對(duì)有所提高。這導(dǎo)致煉鋼工藝中造渣技術(shù)的變革，采用輕燒白云石造渣，結(jié)果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時(shí)，或者熔池溫度升高到l700℃以上，溶液的粘度會(huì)急驟下降，爐襯的損毀速度加快，壽命大幅度降低。所以轉(zhuǎn)爐鋼水溫度偏高，會(huì)使?fàn)t襯壽命相應(yīng)降低。

溶液滲入耐火材料內(nèi)部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO;鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細(xì)孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在轉(zhuǎn)爐操作的溫度急變下，出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松，嚴(yán)格地說這個(gè)損毀過程要比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。

因此，要降低溶液對(duì)耐火材料的滲透，措施有：a.應(yīng)降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑;b.在耐火材料中加入與溶液不易潤濕的材料，如石墨、碳素等;c.嚴(yán)格控制溶液的粘度，即控制冶煉強(qiáng)度、控制出鋼溫度等。

由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗(yàn)，可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為：石墨氧化→方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕→反應(yīng)生成的低熔物被熔失。

在含碳爐襯的耐火材料中，隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會(huì)有提高，但不是碳含量越高越好，因?yàn)樘己吭礁?，氧化失碳后爐襯耐火材料的結(jié)構(gòu)越疏松，使用效果會(huì)變差。

通過從大量的抗渣試驗(yàn)研究和轉(zhuǎn)爐實(shí)際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認(rèn)識(shí)：

(1)鐵水成分對(duì)爐襯耐火材料壽命有顯著影響，特別是硅、磷、硫的含量。

(2)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度過高將導(dǎo)致爐襯壽命降低，特別是當(dāng)終點(diǎn)溫度在1700℃以上，每提高10℃，爐襯耐火材料的侵蝕速率都會(huì)有顯著增加。

(3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對(duì)堿性耐火材料的侵蝕。

(4)提高渣中MgO含量，可以降低爐渣對(duì)爐襯耐火材料的侵蝕。

(5)提高渣中FeO含量會(huì)導(dǎo)致爐襯耐火材料侵蝕加劇。

(6)轉(zhuǎn)爐吹煉初期，渣堿度比較低，對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重，應(yīng)采用白云石造渣，使渣中MgO含量接近飽和狀態(tài)。

(7)螢石對(duì)爐襯也有侵蝕，因此應(yīng)盡量降低螢石的加入量。

(8)白云石、鎂白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蝕性要于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫?zé)崴苄院涂乖鼭B透性。

(9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度，如鎂白云石砂要求雜質(zhì)總量SiO2+A12O3+FeO小于3%;其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。