煉鋼電爐工作過程中(zhong)通常處于堿性侵(qin)蝕氣氛(fen)中(zhong),因此電爐所用的(de)耐(nai)火材(cai)料(liao)(liao)多以堿性耐(nai)火材(cai)料(liao)(liao)為(wei)(wei)主,如MgO-C磚、瀝青浸漬MgO磚、MgO-Cr2O3磚、MgO-CaO質(zhi)搗打料(liao)(liao)等(deng),少部分為(wei)(wei)中(zhong)性耐(nai)火材(cai)料(liao)(liao),如A12O3質(zhi)材(cai)料(liao)(liao)、高鋁質(zhi)材(cai)料(liao)(liao)等(deng)。
總體看,電爐耐火材料的(de)損毀因素主要有:侵蝕(shi)、氧(yang)化、沖(chong)刷、熔融、剝落和水(shui)化,其中占主導地位(wei)的(de)是(shi)氧(yang)化和化學侵蝕(shi)和沖(chong)刷。
(1)化學(xue)(xue)侵蝕(shi):氧(yang)化鐵(FeO)或渣中的(de)酸性組分,例如(ru)SiO2與(yu)CaO和(he)MgO之間發生(sheng)的(de)化學(xue)(xue)反應:
FeO+MgO=FeO·MgO
SiO2+2MgO=2MgO·SiO2
CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2
這些反(fan)應均(jun)能使(shi)爐襯變為熔渣,從而導致耐火材料的損毀。
(2)氧化(hua):是(shi)造成(cheng)(cheng)電爐爐襯中耐(nai)火(huo)材(cai)料侵蝕的主要原因之一,在過程中耐(nai)火(huo)材(cai)料中的碳成(cheng)(cheng)分被含氧成(cheng)(cheng)分(如氧化(hua)鐵、氧氣、氧化(hua)鎂)氧化(hua)而導致材(cai)料脫落損毀(hui)。
FeO+C(s)=Fe+CO(g)
O2(g)+2C(s)=2CO(g)
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
渣中的(de)(de)(de)氧(yang)化鐵與磚襯的(de)(de)(de)熱面中的(de)(de)(de)石(shi)(shi)墨或(huo)焦油/樹(shu)脂反(fan)應,或(huo)氧(yang)氣(qi)侵蝕磚襯冷面的(de)(de)(de)石(shi)(shi)墨或(huo)結合(he)劑(ji),這兩種情況下磚的(de)(de)(de)強度降低,并可能(neng)被熔渣或(huo)鋼水(shui)沖(chong)蝕。在實際電爐中的(de)(de)(de)氣(qi)氛條件下,從1700℃以上開始,反(fan)應MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)容易發生(sheng),產生(sheng)的(de)(de)(de)Mg蒸氣(qi)容易擴(kuo)散(san)產生(sheng)組(zu)織(zhi)裂(lie)化,這是造成鎂(mei)碳磚高(gao)溫損毀的(de)(de)(de)主要因素之(zhi)一。
(3)沖(chong)刷或(huo)機(ji)械沖(chong)擊:由(you)(you)于鋼(gang)水(shui)或(huo)熔渣流過耐(nai)火(huo)材料(liao)表面并物理(li)性磨(mo)損(sun)(sun)或(huo)沖(chong)刷爐(lu)襯而(er)導(dao)致(zhi)(zhi)了物理(li)損(sun)(sun)毀(hui),在(zai)電爐(lu)的(de)出(chu)鋼(gang)口、渣線(xian)、電極口或(huo)排(pai)氣平(ping)臺等沖(chong)刷損(sun)(sun)蝕(shi)是(shi).普(pu)通的(de)。剝落(luo)是(shi)一種(zhong)(zhong)錯(cuo)綜復發(fa)的(de)耐(nai)火(huo)材料(liao)的(de)損(sun)(sun)毀(hui)機(ji)理(li),這(zhe)就(jiu)是(shi)由(you)(you)于爐(lu)襯耐(nai)火(huo)材料(liao)遭受(shou)迅速加熱和冷卻導(dao)致(zhi)(zhi)耐(nai)火(huo)材料(liao)產生(sheng)應力而(er)造(zao)成的(de),該應力常常超過耐(nai)火(huo)材料(liao)的(de)強度,因而(er)導(dao)致(zhi)(zhi)裂紋的(de)相交(jiao)貫穿,爐(lu)襯的(de)碎片(pian)將會剝落(luo)或(huo)完全脫(tuo)落(luo),這(zhe)種(zhong)(zhong)情況普(pu)遍發(fa)生(sheng)在(zai)電爐(lu)爐(lu)頂上。
(4)水(shui)化(hua):是電(dian)爐(lu)耐火(huo)(huo)材料(liao)損毀(hui)的(de)一個因素,在使用(yong)過程中(zhong)容易滲入(ru)爐(lu)蓋或爐(lu)墻(qiang),水(shui)或水(shui)蒸(zheng)氣(qi)能侵蝕耐火(huo)(huo)材料(liao)的(de)爐(lu)襯,其中(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)鎂(或其他堿(jian)性氧(yang)(yang)化(hua)物)與水(shui)(或水(shui)蒸(zheng)氣(qi))發生以(yi)下反(fan)應而(er)被水(shui)化(hua)。
MgO(s)+H2O(1/g)=Mg(OH)2(s)
此反應會(hui)導致耐火材料性能大幅削弱(ruo),抗熔(rong)渣和鋼水的滲(shen)透性變差。
由以上損(sun)毀原(yuan)因(yin)分析可知,煉鋼爐(lu)和部位選用的耐火(huo)材料對性能有(you)以下要求:
①良好的化(hua)學穩定性和(he)體積穩定性;
②致密度高、氣孔(kong)率低、氣孔(kong)分布均(jun)勻,鋼水(shui)不易滲透;
③耐急(ji)(ji)冷、急(ji)(ji)熱(re)性能好、不易(yi)破損和剝落;
④強度高可抵抗機(ji)械外力沖擊和沖刷(shua);
⑥材質組(zu)成不(bu)易(yi)和鋼水、SiO2反應,不(bu)易(yi)產生結瘤(liu)。