煉鋼電爐工作(zuo)過程中通(tong)常(chang)處于堿性侵蝕氣氛(fen)中,因此電爐所用的耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)多(duo)以堿性耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)為(wei)主(zhu),如MgO-C磚、瀝青浸漬(zi)MgO磚、MgO-Cr2O3磚、MgO-CaO質搗打料(liao)等,少部分為(wei)中性耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao),如A12O3質材(cai)料(liao)、高鋁質材(cai)料(liao)等。
總體(ti)看,電爐耐(nai)火材(cai)料的(de)損毀因素主要有:侵蝕(shi)(shi)、氧(yang)化、沖刷、熔融、剝落和水化,其(qi)中占主導地位的(de)是氧(yang)化和化學侵蝕(shi)(shi)和沖刷。
(1)化(hua)學侵蝕:氧(yang)化(hua)鐵(FeO)或渣中的(de)酸(suan)性組分(fen),例如SiO2與(yu)CaO和MgO之間發(fa)生的(de)化(hua)學反(fan)應:
FeO+MgO=FeO·MgO
SiO2+2MgO=2MgO·SiO2
CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2
這些反應均能使爐襯變為熔(rong)渣,從而導致耐火材料的損毀(hui)。
(2)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua):是造成(cheng)電爐爐襯(chen)中耐(nai)(nai)火材料侵蝕的主要原因之一,在過程中耐(nai)(nai)火材料中的碳成(cheng)分(fen)被含氧(yang)(yang)(yang)成(cheng)分(fen)(如(ru)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鐵、氧(yang)(yang)(yang)氣、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鎂)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)而導致材料脫落損毀。
FeO+C(s)=Fe+CO(g)
O2(g)+2C(s)=2CO(g)
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
渣中的氧(yang)化鐵(tie)與磚(zhuan)襯的熱面(mian)中的石墨或焦油/樹脂(zhi)反應,或氧(yang)氣侵蝕磚(zhuan)襯冷面(mian)的石墨或結合(he)劑(ji),這(zhe)兩(liang)種情況下(xia)磚(zhuan)的強度(du)降低(di),并(bing)可能被熔(rong)渣或鋼水(shui)沖(chong)蝕。在實際電(dian)爐中的氣氛(fen)條件下(xia),從1700℃以上(shang)開始,反應MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)容易(yi)發生(sheng),產(chan)生(sheng)的Mg蒸氣容易(yi)擴散(san)產(chan)生(sheng)組織裂化,這(zhe)是(shi)造(zao)成(cheng)鎂(mei)碳磚(zhuan)高溫(wen)損毀(hui)的主要因素之(zhi)一。
(3)沖(chong)(chong)刷或機(ji)械沖(chong)(chong)擊(ji):由(you)(you)于鋼(gang)水(shui)或熔渣流過耐(nai)火(huo)材料表面并物理性磨損或沖(chong)(chong)刷爐(lu)襯而導(dao)致了(le)物理損毀(hui),在(zai)電爐(lu)的(de)出鋼(gang)口(kou)、渣線、電極口(kou)或排(pai)氣平臺等沖(chong)(chong)刷損蝕是(shi)(shi).普通的(de)。剝落是(shi)(shi)一種錯綜復發的(de)耐(nai)火(huo)材料的(de)損毀(hui)機(ji)理,這就是(shi)(shi)由(you)(you)于爐(lu)襯耐(nai)火(huo)材料遭受迅速加熱和冷卻導(dao)致耐(nai)火(huo)材料產生應力(li)而造成的(de),該(gai)應力(li)常常超(chao)過耐(nai)火(huo)材料的(de)強度,因而導(dao)致裂(lie)紋的(de)相交貫穿,爐(lu)襯的(de)碎片將會(hui)剝落或完全脫落,這種情況(kuang)普遍發生在(zai)電爐(lu)爐(lu)頂上。
(4)水(shui)化(hua):是電爐(lu)耐火(huo)材料損毀的一個因素,在使用過程中容(rong)易滲入爐(lu)蓋(gai)或(huo)爐(lu)墻(qiang),水(shui)或(huo)水(shui)蒸氣能(neng)侵蝕耐火(huo)材料的爐(lu)襯,其(qi)中氧化(hua)鎂(或(huo)其(qi)他堿性氧化(hua)物)與水(shui)(或(huo)水(shui)蒸氣)發生以下反(fan)應而(er)被(bei)水(shui)化(hua)。
MgO(s)+H2O(1/g)=Mg(OH)2(s)
此反(fan)應會導(dao)致耐火材料性(xing)能(neng)大幅削弱,抗熔渣和鋼水的(de)滲透性(xing)變差。
由(you)以上損(sun)毀原因(yin)分析(xi)可知,煉(lian)鋼爐和部位選用的耐火材料對性(xing)能有以下(xia)要求(qiu):
①良好的化學穩定性(xing)和體積(ji)穩定性(xing);
②致密(mi)度高、氣(qi)孔(kong)率低、氣(qi)孔(kong)分布均勻,鋼水(shui)不易(yi)滲透;
③耐急(ji)冷、急(ji)熱性能好、不(bu)易破損和剝落(luo);
④強度高可抵抗機械外力沖擊和沖刷;
⑥材(cai)質(zhi)組成(cheng)不(bu)易和鋼水、SiO2反應,不(bu)易產生結瘤。