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镁碳耐火砖在转炉的应用及原料选取先容

时间:2020-08-04 11:29 编辑:耐火材料生产厂家点击:次


 
镁碳耐火砖的原料选取原则
生产镁碳耐火砖所需的主要原料有镁砂、石墨、结合剂和添加剂,这些原料的质量直接影响着镁碳耐火砖的性能和使用效果。
1、镁砂镁砂是生产镁碳耐火砖的主要原料,镁砂质量的优劣对镁碳耐火砖的性能有着极为重要的影响,如何合理地选择镁砂是生产镁碳耐火砖的关键之一。
镁砂有电熔镁砂和烧结镁砂,它们具有不同的特点。生产镁碳耐火砖用的镁砂质量应着重考虑下列内容。
(1)MgO含量(纯度);(2)杂质的种类与含量;(3)镁砂的体积密度、气孔率以及方镁石晶粒尺寸等。
镁砂的纯度对镁碳砖的抗渣性能有着重大的影响。MgO含量越高,杂质相对越少,硅酸盐相分割程度降低,方镁石直接结合程度提高,抗高温溶渣的渗透及熔损能力提高。
镁砂中的杂质主要有CaO、SiO2、Fe2O3、B2O3等,天然镁砂中B2O3含量极低,镁砂中如果杂质含量高,特别是B2O3的化合物,将对镁砂的耐火度及高温性能产生不利影响。
镁砂中的杂质主要有以下几个方面的不利影响。
(1)降低方镁石的直接结合程度;(2)高温下与MgO形成低熔物;(3)Fe2O3、SiO2等杂质在1500~1800℃时,先于MgO与C反应,留下气孔使镁碳质耐火材料的抗渣性变差。
镁碳耐火砖在使用过程中,镁砂熔损的重要过程之一是熔渣通过气孔与方镁石晶界渗入,从而促进MgO与熔渣的反应。当熔渣和SiO2、CaO等杂质反应之后,方镁石晶体不断剥落进入熔渣中。体积密度高的镁砂可以减少熔渣的侵入,从而提高镁碳耐火砖的耐蚀能力。所以生产镁碳耐火砖的镁砂一般要求体积密度不小于3.34g/cm3,好大于3.45 g/cm3。同时,如果方镁石晶粒愈大,则晶粒间直接结合程度愈高、晶界愈少、晶界面积越小,因而熔渣向晶界处渗透越难。一般情况下,电熔镁砂的抗侵蚀性比烧结镁砂好。原因就在于电熔镁砂的晶粒尺寸大、晶粒问的直接结合程度比烧结镁砂要高。
因此,要生产高质量的镁碳耐火砖,须选择高纯、高体积密度镁砂。例如,不小于97%,CaO/SiO2>2,杂质含量低,体积密度不小于3.34 g/em3,结晶发育良好,气孑率不大于3%,且好小于1%。但在实际生产中,由于镁碳耐火砖使用的部位不同,对它性能的要求也不同。因此,根据实际情况选择质量相当的镁砂,符合降低成本、减少资源消耗、有利于可持续发展的原则。2、石墨制备镁碳耐火砖用的炭素材料主要为鳞片石墨。
鳞片石墨按固定碳含量不同分为四类:高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨。
石墨的主要特性如固定碳(fix carbon)含量、粒度、灰分组成(ash)及其含量,颗粒形状、挥发分(volatile content)及水分等质量指标影响镁碳耐火砖的性能和使用效果。
固定碳是指石墨中除去挥发分、灰分以外的组成部分,挥发分是易挥发的有机及无机物。石墨的固定碳含量越高,则灰分及挥发分越少,制备出来的镁碳耐火砖在高温下使用过程中组织结构越好,制品的高温抗折强度越大。
用不同纯度的石墨作为炭素原料生产出的镁碳耐火砖,在结构上存在着明显的差异。用低纯石墨生产的镁碳耐火砖,经高温处理后,由于石墨伴生矿物熔化成玻璃相并与镁砂或碳反应,产生内部结构缺陷,从而使制品的结构局部劣化,高温强度降低。随石墨纯度的提高,高温抗折强度提高。
石墨越纯,生产出的镁碳耐火砖耐侵蚀性越好。
石墨中的挥发分在镁碳耐火砖热处理过程中会产生较多的挥发物,使制品的气孔率变大,因此对制品的使用性能不利。
石墨的粒度影响制品的抗热震性和抗氧化性能。对于鳞片石墨,鳞片越大,则制品的耐剥落性和抗氧化性越好。这是因为大鳞片石墨具有高的热导率和小的比表面积。生产—C质耐火材料用的鳞片石墨一般要求其粒度大于0.125 mm;鳞片石墨的厚度对制品的性能也有影响。一般要求厚度不大于0.02mm,好不大于0.01mm。鳞片石墨的厚度越小,其端部表面发生氧化的有效面积越小,所以制品的抗氧化性能越好,这是因为鳞片石墨边缘的氧化速度比其表面要快4~100倍之故。
近年来,由于低碳镁碳砖的开发,碳含量减少,为保证石墨在制品中的均匀分布,粒度有减小的趋势。
灰分是石墨经氧化处理后的残留物。一般情况下,鳞片石墨的灰分主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3,这三种成分约占灰分的82.9%~88.6%,其中SiO2在灰分中占33%~59%之多。石墨中灰分越多,镁碳耐火砖的抗渣性能越低。此外,杂质对于石墨的抗氧化性也有一定的影响。其作用可以分为两个方面。一方面是某些夹杂氧化物对于石墨的氧化有催化作用;另一方面,石墨的灰分对镁碳耐火砖氧化后所形成的脱碳层的厚度等有影响,从而影响其抗氧化性。但并非纯度越高的石墨制得的镁碳耐火砖抗氧化性越好。
制备不同的镁碳耐火砖需选用不同品质的石墨。可按照标准(如GB/T3518-95)选用。
镁碳耐火砖在转炉炉衬各个部位中的应用
在冶炼过程中,转炉各部位的使用条件、损毁情况是各不相同的,对于不同使用条件的转炉各个部位,所砌筑的耐火材料也不一样。
(1)炉口:由于炉口温度变化剧烈,熔渣和高温废气的冲刷较利害,并在清除废钢和加料时,炉口受到撞击,所以用于炉口的耐火材料必须具有较高的抗热震性和抗渣性,要耐熔渣和高温废气的冲刷,且不易于挂钢并易于清理。
(2)炉帽:炉帽是受渣蚀较严重的部位,同时还受温度变化,以及碳的氧化和含尘废气的冲刷等作用,故需用抗渣性强和抗热震性强的镁碳砖。
(3)装料侧:吹炼时炉渣和钢水的喷溅作用容易对装料侧造成化学侵蚀、磨损、冲刷,以及装料侧还受到装入废钢和铁水的直接撞击和冲蚀,带来严重的机械性损伤,因此要求镁碳砖除具有较高的抗渣性和相当高的高温强度外,还必须具备相当好的抗热震性,通常采用加入防氧化剂的高强度镁碳砖。
(4)出钢侧:出钢侧基本不受装料时的机械损伤,热震影响也较小,但受到出钢时钢水的热冲击和冲刷作用,损毁速度远比装料侧小,当采用与装料侧相同的材质时,为了保持转炉炉料的均衡寿命,采用厚度较装料侧薄的构造形式砌筑。
(5)渣线部位:渣线是炉料与熔渣长期接触而受渣蚀严重的部位,在出钢侧,同于炉渣的位置随出钢时间而变化,多不明显。在排渣侧,由于强烈的渣蚀和遭受炉腹部位在吹炼过程中受到的其他的作用的共同影响,损毁严重,因此需要砌筑具有优良抗渣性的镁碳砖。
(6)耳轴两侧:耳轴两侧除受吹炼时的损毁作用以外,表面无保护层的覆盖,不太易修补,故炉料材质中的碳易氧化,因而损毁严重,应砌筑抗渣性优良,抗氧化性强的镁碳砖。
(7)炉缸和炉底:这些部位在吹炼时受到钢水的剧烈冲刷,但与其他部位相比,损毁率较低,可选用碳含量低的镁碳砖,也可采用焦油白云石砖。当采用高速吹炼而熔池较浅时,炉底中心部位损毁可能严重。此外,当采用底吹时,这些部位损毁可能加重,应采用和炉腹装料侧相同的材质。
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