LF炉精炼渣对烧成镁钙砖的侵蚀机制

采用静态坩埚法研究了3种不锈钢冶炼用镁钙砖的抗渣性。结果显示:镁钙材料具有良好的抗高碱度渣侵蚀和渗透能力,高温下渣和镁钙材料作用析出高熔点相c3s,使材料表层致密化而有效抑制渣的渗透,但镁钙材料中的cao含量对抗侵蚀性影响较小;较低碱度渣对镁钙材料具有较强的侵蚀和渗透能力,主要是因为渣液对基质的强溶蚀和渗透作用。

在转炉提钒温度下,通过把镁碳砖试样浸入不同v2o3、feo、tio2、mno、mgo含量的转炉提钒渣中,研究转炉提钒渣中氧化物含量的变化对镁碳砖侵蚀行为的影响,得出转炉提钒渣中氧化物含量与镁碳砖侵蚀速率的关系;使用sem-eds观察并分析侵蚀后镁碳砖的微观结构及物相组成,发现被c基质还原出来的金属铁颗粒;并基于试验结果对镁碳砖的损毁进行了讨论。

LF炉预熔精炼渣的研制与应用

精炼还原期耐火衬遭受的侵蚀相当严重,而且不同的还原剂对其的侵蚀也不相同。采用动态方法,在实验室中研究了还原型精炼渣的组成及其对精炼炉常用的电熔再结合镁铬砖侵蚀的影响,讨论了有利于提高镁铬砖衬寿命的造渣制度。

为了防治铅对炉底衬砖的侵蚀,对被铅侵蚀的高炉炉底炭砖残砖试样进行了性能测试和显微结构分析,并重点分析了含铅量高的炉底炭砖的显微结构,研究了铅在炭砖中的存在形式和分布状态。结果表明:金属铅可以渗入炉底炭砖的气孔中;铅渗入炭砖对炭砖强度、抗氧化性、抗碱性等性能有明显的不利影响;铅对炭砖的侵蚀机制是铅渗透到炭砖的孔隙中氧化膨胀而破坏砖体;防治铅害的措施是尽量少用铅含量高的入炉原料,炉缸炉底采用超微孔炭砖,强化炉缸炉底冷却。

为取代rh炉用镁铬材料,以电熔镁砂为主原料,分别加入单斜锆、脱硅锆、单斜锆与脱硅锆的混合粉、锆英石制备了zro2质量分数分别为15%和20%的镁锆砖,并利用静态坩埚法对比研究了镁锆砖和镁铬砖的抗rh炉渣侵蚀性。结果表明:对于al2o3含量高且碱度(cao/sio2比)大的rh炉渣,镁锆砖抗侵蚀性能优于镁铬砖的;镁锆砖的侵蚀机理是砖中的zro2与渣中的cao迅速反应,形成高熔点物相cazro3,能堵塞砖中的孔隙而形成致密保护层,从而阻止钢渣对镁锆砖的进一步侵蚀;而镁铬砖的侵蚀机理是渣中的al2o3、fe2o3等r3+和镁铬尖晶石中cr3+交换,渣与砖反应生成的镁铝尖晶石和镁铁尖晶石使得材料变性,同时由于体积效应使镁铬材料鼓胀开裂,从而导致镁铬砖的严重侵蚀。

为了研究不同基质镁碳砖对炉渣的抗侵蚀性,实验选用炉渣a对3种不同配方的坩埚试样进行了抗渣实验,同时采用扫描电子显微镜、x射线能谱仪、x射线衍射等手段进行了微观分析。结果表明1#电熔尖晶石坩埚试样的性能指标最好。结合岩相分析知,1#坩埚试样抗侵蚀性最好,其渣蚀层最薄,为20.58mm。2#和3#镁钙砂试样发生了难以控制的水化现象,其性能受到一定影响。

采用具有低含量的可还原性铝酸钙炉渣对钢包渣线mgo-c砖的主要化学侵蚀机理进行了分析。分析结果表明,feo+mno含量大于4%的炉渣加快了砖的蚀损,是基质脱碳的主要机理;feo+mno含量小于4%的炉渣和波动的氧化铝含量可以通过其化学粘附性减轻砖的蚀损;液体炉渣促使了炉渣向砖中渗透,是由于氧化铝的作用导致化学侵蚀的主要机理。

通过工业试验对低碳冷镦钢的lf精炼渣成分进行了优化。试验结果表明:适合于冶炼低碳冷镦钢的精炼渣成分为w(cao)=50%～55%、w(al2o3)=30%～35%、w(caf2)=5%～10%、w(sio2)<5%、w(mgo)<5%、w(feo)<1%;lf精炼过程可将钢水中w(s)从389×10-6降到50×10-6,w(t.o)从54.0×10-6降到21.1×10-6。当钢水中w(s)<50×10-6,钙处理后夹杂物中平均w(s)<1.9%。将优化后的工艺应用于低碳冷镦钢的批量生产后,精炼渣料消耗降低了6.5kg/t,吨钢成本降低了10元以上。

以3～1mm、<1mm、<0.088mm的电熔镁砂和<0.15mm的鳞片石墨为原料,热固性酚醛树脂和固体沥青粉为结合剂,制备了无添加剂和加入2%含碳tin的两种镁碳砖试样。抗渣侵蚀试验结果表明:添加tin的试样的抗渣性明显好于无添加剂的试样。tin提高镁碳砖抗渣侵蚀性的主要原因是:反应层中tin的氧化产物tio2与渣中的cao反应生成熔点1970℃的catio3;脱碳层中tin氧化后形成的tio2与c、cao、mgo反应生成catio3、2mgo.tio2、tic、ti(c,n)固溶体等高熔点矿物相,增加了渣的粘度,减轻了渣的渗透,从而提高了镁碳砖的抗渣侵蚀性。

通过在镁铬砖中加入不同含锆添加剂,得出当zro2加入量为3%可降低镁铬砖的气孔率,并提高其抗炉渣的渗透性,剥落性,而脱硅锆和斜锆石的加入进一步提高了镁铬砖的抗侵蚀性.

以粒度均为5～3、3～1、≤1mm的电熔镁砂和低钙电熔镁钙砂(w(cao)≈20%)或高钙烧结镁钙砂(w(cao)≈50%)为骨料,鳞片石墨、电熔镁砂粉为基质,保持骨料与基质的质量比为7:3,采用加入量为30%、40%、55%、70%的低钙电熔镁钙砂或高钙烧结镁钙砂分别取代电熔镁砂骨料制备cao含量不同的mgo-cao-c砖,利用回转抗渣法对比了这两种砖抗cao-sio2渣的侵蚀性能,并对残砖进行了sem分析。结果表明:随着两种镁钙砂含量的增加,低钙电熔料制备的mgo-cao-c砖抗渣侵蚀性能及挂渣性能均逐渐增强,而高钙烧结料制备的mgo-cao-c砖抗渣侵蚀性能却降低;在镁钙砂加入量相同的情况下,低钙电熔料制备的mgo-cao-c砖抗渣侵蚀性能及挂渣性能均远远好于高钙烧结料制备的mgo-cao-c砖;mgo-cao-c砖在cao-sio2渣中的蚀损主要是mgo在渣中的溶解,其溶解速度取决于镁砂及镁钙砂的致密度,mgo的晶粒粒径,镁钙砂中cao的分布;只有当镁钙砂的致密度较高时,其抗cao-sio2渣侵蚀的优势才能体现出来。

本文主要针对酒钢二炼钢lf炉渣线用镁碳砖,运用热力学、xrd、sem等方法研究了镁碳砖在接触熔渣以后的抗氧化行为。结果表明,采用al和si复合金属粉作抗氧化剂,能有效的阻止镁碳砖中mgo和c的氧化,al和si首先和o2、co2反应,其次氧化剂和熔渣反应生成mgo·al2o3和sio2,阻止、减弱了熔渣对砖的侵蚀;脱碳层的形成及高碱度渣的作用,使得mgo不易与c和熔渣反应,有利于镁碳砖抗熔渣侵蚀性能的提高。

依据电炉冶炼的物料平衡,研究氧枪对渣线mgo-c砖的侵蚀影响,提出了工艺上的解决方案。

在实验室利用mosi2高温管式电阻炉研究了lf炉精炼渣的成分和粒度对q345钢脱硫的影响。结果表明在精炼渣碱度较高的条件下(=3~5),随着碱度增大,脱硫率逐渐增加;(al2o3)在18%~28%,(bao)在6%~14%,(caf2)在0~10%的范围内,实验渣有一最佳脱硫率。在精炼渣成分不变的条件下,脱硫率随着精炼渣粒度的减小而升高。运用正交分析法对精炼渣进行优化,得出高碱度精炼渣的优化渣系为:=5,(al2o3)=23%,(bao)=10%,(caf2)=5%。

通过将轻烧镁粉和脱硅锆按不同配比混合、压坯,经1800℃高温烧成、预合成出zro2含量为2%、32%、54%的镁锆砂。然后利用预合成的镁锆砂,制成zro2均匀分布、集中分布在颗粒中和集中分布在细粉中三种zro2含量为2%的试样,经1800℃高温烧成后,通过其对c/s=232的aod炉渣的抗侵蚀性的研究,得出了预合成镁锆砖中zro2在基质中分布的镁锆砖抗渣渗透性最好

用感应炉浸渍试验法研究低碳镁碳砖和普通镁碳砖对攀枝花钢铁(集团)公司钢包渣的抗侵蚀能力。采用sem和eds分析方法研究侵蚀后试样的显微结构及化学组成的变化。结果表明,普通镁碳砖脱碳层厚度是低碳镁碳砖脱碳层厚度的2.4倍,碳氧化后其组织结构疏松,并且生成大量低熔点cms和casio3。这些低熔点化合物形成连续相渗透于mgo颗粒周围,分解镁砂,使骨料破坏,加速mgo-c砖的损毁。而低碳镁碳砖碳氧化后形成微细化气孔,此微孔中生成的高熔点化合物ma容易过饱和而沉淀,因此增加了固-固直接结合程度,使脱碳层的组织结构较为致密,提高了材料的抗渣侵蚀性能。

天津钢管公司150tlf－vd精炼炉渣线部位成功地试用了不烧镁钙炭砖，平均寿命达20炉。实现了与炉身铝镁炭砖同步，解决了几年来使用镁炭砖必须拆砌一次渣线砖的问题，大大降低了耐火材料消耗和费用，提高了精炼炉作业率。

与镁碳砖相比，镁钙碳砖更适合在ｌｆ－ｖｄ精炼炉渣线部位使用。本文介绍了生产镁钙碳砖的原料、工艺扩抗氧化剂等。

含氧化锰炉渣对镁碳砖的侵蚀机理

不烧镁钙炭砖的抗渣侵蚀性

镁钙碳砖具有一系列优良的性能，在１００ｌｆ－ｖｄ精炼炉渣线部位应用取得明显效果，平均寿命２３次，比镁碳砖高一倍，吨钢耐材费用降低４４．５％。