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鎂碳磚在煉鋼電弧爐中的應用及其損毀機理

編輯:保溫磚 時間:2020-12-26 瀏覽:
   電爐內襯的工作環境十分惡劣,對內襯耐火材料是相當大的考驗。其中最為惡劣的主要是兩點,一是電爐內溫度 差異,二是爐渣成分的變化。

   普通電爐作業是將熔融、氧化、還原三階段在電爐內完成,其中UHP電爐作業是采用強制熔化大幅度提高熔化速 度,合金化是在LF爐中進行精煉后實現的。因此,UHP電爐的比功率水平一般在1t鋼600kvA以上,現代則達到lt鋼10 00kvA。圖1給出了功率水平,電爐溫度和熔化時間的關系。


圖1 電爐功率水平;電爐溫度和溶化時間的關系

   UHP電爐這樣高的功率水平使爐襯表面熱負荷高達1000kvA/m2,在熔化期爐襯又很少被屏蔽,加上最高輻射水 平,是在電弧對面的砌體上形成了爐子熱點區。最小熱負荷是在相間,即“冷區”,熱點區和“冷區”熱負荷之差可 達到60%。由此可見電爐內溫度在空間上的不均勻,在這種條件下有些熱點區溫度有可能達到2000℃以上,這對鎂碳 磚的抗渣能力是相當不利的,爐渣由這些熱點突破,進而侵蝕整個磚體。并且輕質保溫磚溫度的差異會導致磚體內部的熱應力變大,在爐渣的機械沖刷下,很容易剝落。

   電爐煉鋼的另一個特點就是冶煉鋼種繁多。鋼種多帶來的便是爐渣的組成和性質多變,致使爐壁MgO-C磚所承 受的渣蝕作用品得非常復雜、鋼液—爐渣的強烈沸騰、攪拌加之電弧的熱沖擊,使爐襯較之轉爐承受著更加劇的沖蝕 作用:于是,當大型轉爐的MgO-C磚使用壽命達到數千爐,甚至上萬爐(采取濺渣護爐工藝)時,電爐壁壽命依舊不過 300~500爐。冶煉同一鋼種的爐渣,初渣和終渣的組成會因冶煉參數的改變,出現較大差異;冶煉不同鋼種的初渣和終 渣時,其組成的變異就更明顯了。與轉爐過程中渣的情況相似,變異最突出的首先是二元堿度。

   傳統電爐煉鋼工藝包括全部熔化-精煉過程,一爐鋼歷時3~4小時,氧化期爐渣和還原渣的組成變化極大,對于爐襯耐火材料而言,要經歷酸性到堿性渣的交替侵蝕作用。如1Cr18Ni19Ti鋼,初渣的C/S<1,而終渣>2。K.H.Obst 等利用電子探針詳盡地研究過傳統煉鋼工藝不同冶煉周期熔池渣和噴濺渣的相組合和相的化學組成的變化。由于沒有 測定出各相的百分含量無法估算爐渣的綜合組成,但從相的化學成分的改變中亦可觀察整個爐渣的組成變異。熔化期和氧化期為氧化渣;精煉期和合金期為還原渣,渣中各相中除含有一些特殊合金鋼的標志元素外,其相組合規律都是正常的,但從其相的微區組成可以分析其析晶行為,如熔池渣中尖晶石的帶狀結構和組成變化,就是熔煉周期中渣成分的變化所致;也反映出尖晶石成核和生長過程的陽離子相互置換:由高鉻型變為高鋁型、這也正是返鉻和脫氧過程的表 征。氧化期的尖晶石仍為高鉻型,而精煉-合金期則變為高含FeOn型。

  山東耐火磚鎂碳磚的侵蝕就是在各種組成爐渣的交替和循環作用下進行的。每個爐役,每煉一爐鋼,甚至一爐鋼的不同冶煉 階段,耐火磚鎂碳磚工作面的侵蝕行為都在變化。從爐渣堿度的變化到爐渣氧化性的變化,甚至在此過程中也會也爐 渣流動性的變化,這些變化對鎂碳磚的侵蝕都會產生不同的影響。

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