炼钢转炉用耐火材料及其损毁机制?

发表时间:2022-06-21 访问量:160

炼钢转炉内衬所用的耐火材料主要是MgO-C砖,也有少量使用高纯镁砖和镁质白云石烧成砖,所用的不定形耐火材料有MgO-SiO2质、MgO-C质、MgO-CaO质、高纯MgO质等。

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转炉钢冶炼过程中炉衬受到一系列强烈的机械、物理、化学作用而侵蚀。转炉复吹工艺,即在转炉炉底安装透气砖,通过透气砖向炉内吹氧气、二氧化碳、氩气或氮气,强化了熔池搅拌,改进了冶炼反应,这样缩短了炼钢时间,提高了钢水质量并降低了炼钢成本。但是复吹也加速了对炉衬耐火材料的侵蚀,转炉各部位受到不同条件的侵蚀。

(1)冲刷或机械冲击。

加废钢、兑铁水等操作都是直接对着转炉大面炉衬,对大面炉衬产生强烈的冲击、磨损、冲刷,是炉衬耐材侵蚀的主要因素。冶炼过程中炉内气流对炉壁、炉帽等耐材的冲刷,钢水、炉渣对炉衬的熔解、冲刷以及冶炼过程中高温反应对炉衬的熔损等物理侵蚀。

(2)氧化与化学侵蚀。

氧化是造成转炉炉衬中镁碳砖侵蚀的一种主要原因,在此过程中镁碳砖中的碳成分被含氧成分(如高温氧化性气体、氧化铁、氧气、氧化镁)氧化而导致材料结构松动脆化。

FeO+C(s)=Fe+CO(g), (1)

O2(g)+2C(s)=2CO(g), (2)

MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)。 (3)

渣中的氧化铁与砖衬的热面中的石墨或焦油/树脂反应,或氧气侵蚀砖衬冷面的石墨或结合剂,在这两种情况下,砖的强度降低,在气体、金属液流体冲刷下流失而被蚀损。

氧化铁(FeO)或渣中的酸性组分,例如SiO2与CaO和MgO之间的化学反应如下式所示:

FeO+MgO=FeO·MgO, (4)

SiO2+2MgO=2MgO·SiO2,(5)

CaO+SiO2+MgO=CaO·MgO·SiO2。(6)

以上反应均能使炉衬变为熔渣从而导致耐火材料损毁。

(3)热震剥落。

供气元件的工作环境为高压、大流量(压力大于1MPa,流量0.15~0.2m3·min-1·t-1),其损毁机制为热应力集中所引起的剥落及冲刷磨损[8]。

(4)磨蚀、熔损与剥落。

滑动水口及滑板在转炉出钢过程中要经受高温钢水、钢渣的冲刷;强碱性炉渣的侵蚀和渗透;间歇的高温(~1600℃)强热震冲击。此外,挡渣操作过程,滑板要承受钢渣的磨蚀。

因此,高温钢水、钢渣的冲刷及侵蚀,高温氧化,滑动面的拉毛磨蚀,热震损毁是其主要的损毁方式。


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