铜冶炼PS转炉风口区镁铬砖侵蚀机理的探究

为提高铜冶炼PS转炉风口区镁铬质耐火砖的使用寿命,对PS转炉风口区的镁铬残砖进行理化性能分析、化学成分分析和显微形貌分析,探究铜锍、粗铜和炉渣对镁铬砖的侵蚀机理,得出以下结论：铜锍和粗铜在以开口气孔、晶界及微裂纹为主要途径的渗透过程中造成镁铬砖的侵蚀,而炉内SO₂/SO₃气氛引起的结构疏松以及生产中因热震形成的裂纹,又加剧了铜锍和粗铜的继续渗透,从而引起镁铬砖的结构剥落和热剥落,这是导致风口区镁铬砖损坏的主要原因;炉渣渗透到镁铬砖后,与方镁石固溶体发生化学反应,导致方镁石溶解于硅铁系炉渣中,而镁铬砖中的铬精矿具有良好的抗渣性。因此,一方面,在选择耐火材料时应综合考虑其化学成分、结构致密性和抗热震性;另一方面,在实际生产中应通过均衡生产减少因温度剧烈波动而造成的热震作用,改变炉渣成分以减弱炉渣与耐火砖中方镁石的反应。     

高炉炉缸耐火材料抗渣侵蚀性及挂渣性

 对高炉炉缸用炭砖及刚玉砖的抗渣侵蚀性及挂渣性进行了研究。在1 500 ℃高温条件下进行试验,探究现场高炉渣对炭砖及刚玉砖的侵蚀机理,通过SEM-EDS及XRD等手段分析侵蚀界面的微观组织结构和物相组成,并提出炭砖及刚玉砖挂渣理论。试验结果表明,高炉渣与刚玉砖在侵蚀界面发生反应,反应生成的镁铝尖晶石及刚玉砖中的Al2O3、SiC等高熔点物质阻碍高炉渣对刚玉砖的进一步侵蚀;高炉渣在炭砖表面未生成高熔点物质,炭砖因与高炉渣黏结点少而导致高炉渣对炭砖黏结强度差,从而形成炭砖表面渣皮周期性脱落。     

AOD终渣对镁钙质炉衬侵蚀的实验研究

研究了AOD终渣的碱度、MgO含量、CaF2加入量和Al2O3加人量对镁钙炉衬侵蚀的影响,比较了相同成分炉渣对不同CaO含量的镁钙质坩埚侵蚀情况,并利用扫描电镜对耐材的反应层进行能谱分析,研究结果表明:炉渣碱度是对镁钙质炉衬侵蚀最重要的影响因素,增加炉渣碱度可以明显降低对炉衬的侵蚀;增加渣中MgO含量和减少CaF2加入量也可降低对炉衬的侵蚀;增加镁钙质耐材中的CaO含量,其抗CaO-SiO2-MgO渣的能力增加.     

CR炉用镁铬质耐火材料的侵蚀机理分析

由于CR炉相较于传统火法冶炼炉有较大的工艺区别,关于其镁铬砖侵蚀机理的研究文献较少。本文以扩大实验用CR炉耐火砖残砖为研究对象,采用化学分析、物理性质检验、电子探针等手段进行侵蚀过程分析研究,探究炉渣对镁铬耐火砖的侵蚀机理,得到如下结论:炉壁砖的损坏程度高于炉底砖;炉壁砖以渣的侵蚀渗透为主,MgO首先溶解到渣中,而侵入耐火材料的渣在耐火材料中形成硅酸盐化合物、镁铁橄榄石、铁酸镁和硅酸镁等,渗透进入的铜锍不与耐火材料反应;炉底砖以铜锍以及金属单质Cu、Fe、Pb的渗透为主。     

含钛渣对高炉炉缸耐火材料侵蚀的影响

为明确含钛高炉渣对炉缸用耐火材料侵蚀的影响,通过动态侵蚀试验研究了高炉炉缸用碳复合砖和刚玉砖在CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3-TiO_2渣中的侵蚀行为。结果表明:炉渣向碳复合砖基体的渗透、碳复合砖中的组元在渣中的溶解以及碳复合砖与炉渣的反应等综合作用最终导致了碳复合砖的破损。刚玉砖在含TiO_2炉渣中的侵蚀主要由炉渣的渗透以及刚玉砖的溶解造成。XRD结果表明:碳复合砖侵蚀面的物质主要由C、Al_2O_3、黄长石、镁铝尖晶石、铝酸钙、Cr_7C_3和TiC组成,刚玉砖侵蚀面物相主要由Al_2O_3、SiC、镁铝尖晶石、黄长石和TiC组成。通过对比碳复合砖和刚玉砖在含TiO_2炉渣中的侵蚀行为,可以发现由于碳复合砖中存在较多的碳和碳化硅等物质,使得碳复合砖具有较好的抗渣侵蚀能力。     

高镁白云石质LD转炉炉衬侵蚀速度的研究

采用试棒旋转法研究了氧气顶吹转炉初期渣和末期渣对高镁白云石质炉衬侵蚀速度的影响因素.结果表明,吹炼初期,炉渣的碱度(CaO/SiO_2)是影响炉衬侵蚀速度的主要因素;渣中MgO含量居第二位;FeO、MnO含量的影响不显著.文中对试验结果进行了讨论并根据试验数据导出了炉渣对炉衬侵蚀速度的关系式:V=0.176(C_s-C)+0.6并进一步讨论了炉渣中SiO_2的活度与MgO在渣中溶解度的关系.吹炼末期,炉渣成分对炉衬侵蚀的影响不明显;温度的影响甚大,温度愈高,侵蚀速度愈快.同时看出,试棒相对于炉渣的运动速度增加,侵蚀速度也增加.     

SiC-Al2O3复合粉体的合成以及在低碳镁碳砖中的应用

本文以蜡石和天然石墨为原料,通过碳热还原法合成了SiC-Al-2O-3复合粉体,考察了加热温度对SiC-Al-2O-3复合粉体合成的影响;并将SiC-Al-2O-3粉体作为添加剂加入到低碳镁碳砖中,考察了其对低碳镁碳砖抗氧化性和抗渣侵蚀和抗渣渗透性能的影响,并对其作用机理进行了探讨.研究结果表明,加热温度对于SiC-Al-2O-3复合粉体的合成具有重要的影响;通过在蜡石中添加适量的天然石墨,并将蜡石和石墨的混合物在惰性气氛下加热到1650℃时,可以很容易地合成SiC-Al-2O-3复合粉体.在低碳镁碳砖中添加SiC-Al-2O-3复合粉末能明显提高其对氧化性炉渣的抗侵蚀和渗透性能,而对其抗氧化性能的影响不大.这是由于与炉渣接触时,SiC-Al-2O-3复合粉体易于进入渣中,使接触界面的炉渣部分的炉渣黏度大幅度增加,阻碍了炉渣向耐火材料的进一步侵蚀和渗透.     

危废焚烧炉渣对耐火材料侵蚀的试验研究

本研究选取铬刚玉、镁铬刚玉和烧结锆刚玉3种不同材质的耐火砖,在不同酸碱熔渣环境下进行侵蚀试验并探索侵蚀成因。结果表明,酸性熔渣环境下,铬刚玉砖抗侵蚀性能较好,镁铬刚玉砖侵蚀较为严重,烧结锆刚玉砖侵蚀明显;随温度升高、时间延长,铬刚玉砖的抗侵蚀性能最优,镁铬刚玉砖抗侵蚀性能、抗热膨胀性能均较差,烧结锆刚玉砖侵蚀最严重;中性熔渣环境下,铬刚玉砖抗侵蚀性能降低,侵蚀状况略微明显,镁铬刚玉砖侵蚀状况相对较好,液面线上方出现了一定程度的裂缝,烧结锆刚玉砖侵蚀速度较快,液面线处出现明显“凹槽”;碱性熔渣环境下,铬刚玉砖表面被侵蚀恶化明显,镁铬刚玉砖侵蚀状况不明显,烧结锆刚玉砖被侵蚀明显。对侵蚀成因进行分析发现,侵蚀是由焚烧炉渣原渣中含有的Na₂O非晶态矿物、结晶态石英和外加钙质氧化物与耐火材料中化学成分发生反应导致的,侵蚀速度与耐火材料化学成分有关。     

广西矿冶炼中超高碱度炉渣对耐火材料的侵蚀性研究

通过对广西高铁铝土矿进行抗渣试验研究,考察了粘土砖、高铝砖、刚玉砖和镁砖4种耐火材料对高铁铝土矿炉渣的抗侵蚀能力.结果表明,镁砖抵抗高铁铝土矿炉渣侵蚀的能力最强,并且炉渣可以完全自粉,利于氧化铝的提取.通过试验结果验证了耐火材料与炉渣酸碱性越接近,二者之间越不容易发生化学反应,炉衬的抗侵蚀效果越好的结论.文章通过研究提出了广西高铁铝土矿高炉炉衬应采用以MgO为基础的碱性耐火材料,为工业高炉的设计工作提供了依据.     

高炉炉缸用Al2O3-SiO2-SiC浇注料抗渣铁侵蚀机制研究

对2种浇注料在实验室和现场情况下进行熔渣和铁水侵蚀研究。采用扫描电镜-能谱分析等方法对浇注料的侵蚀部分进行表征,明晰其侵蚀机制,并为高炉炉缸浇注料的合理选用、优化等提供理论参考。结果表明：浇注料的抗铁水侵蚀性能较好,且浇注料2的抗铁水侵蚀性能优于浇注料1;浇注料的抗熔渣侵蚀性能较差,浇注料1的抗熔渣性能远优于浇注料2。浇注料被铁水侵蚀是通过铁水的渗透、冲刷和硅化合物的反应形成的。浇注料被熔渣侵蚀是通过浇注料的溶解、熔渣的渗透和两者界面处发生的反应进行的。硅化合物会通过与铁液发生反应促进铁水侵蚀浇注料,氧化铝则对渣侵蚀浇注料的影响较大。在高炉运行过程中,浇注料1的使用价值超过浇注料2,更适合应用于铁口中心线下的炉缸侧壁处。     

废镁铬砖在镁质喷补料中的应用研究

利用化学组成（质量分数）：MgO 66．75％，CaO 1．25％，SiO2 1．51％，Fe2O3 6．82％，Cr2O3 19．61％的宝钢RH废镁铬砖生产了镁质喷补料。结果表明：用0．2％（质量分数）的六偏磷酸钠为分散剂时，50％（固相体积分数）的废镁铬悬浮液最稳定，流动性最好，废镁铬固体含量50％可以视为该悬浮体的临界值。废镁铬料添加量27％（质量分数）的试样RP3的性能指标均达到了纯镁质喷补料RP1和RP2的各项指标，并在现场应用中取得了令人满意的效果。     

低硅CaO-Al2O3渣对铝镁质浇注料的侵蚀

低密度高强化是钢铁材料的重要发展方向.由于低密度高强钢冶炼用低硅CaO-Al2O3系炉渣会不可避免地与现行铝镁质耐火材料发生反应,严重影响钢的安全高效熔炼及其品质提升.针对这一问题,采用静态坩埚法开展铝镁质浇注料的抗低硅CaO-Al2O3渣蚀实验,探究Al2O3含量变化对耐火材料渣蚀的影响规律,得到以下结论:低硅CaO...     

CaO-Al2O3-SiO2系渣中Al2O3含量对铝镁质浇注料侵蚀的影响

摘要：钢中添加适量铝元素可以提高其韧性与耐腐蚀性,但在冶炼过程中会影响炉渣中Al2O3含量而改变其与现行铝镁质浇注料的界面反应,制约钢种冶炼及品质提升。因此,采用静态坩埚法开展铝镁质浇注料的抗CaO-Al2O3-SiO2渣蚀实验,并结合热力学模拟计算探究Al2O3含量（w(CaO)∶w(Al2O3),C/A）变化对耐火材料渣蚀的影响规律,得到以下结论：随着熔渣中Al2O3含量的增加,铝镁质浇注料与熔渣反应界面越易形成更厚的高熔点隔离层,将耐火材料组分向熔渣中的直接溶解转变为间接溶解,有利于提升铝镁质浇注料的抗侵蚀性;当渣中的Al2O3质量分数在32%左右时,熔渣的侵蚀性总体较弱,但当渣中的Al2O3质量分数不小于36%时,熔渣对铝镁质浇注料产生了严重的渗透性,也易造成材料变质剥落。这为面向含铝钢冶炼用耐火材料的优化设计提供参考。     

Effect of Al2O3 content in CaO-Al2O3-SiO2 slag on corrosion resistance of alumina magnesia castable

The toughness and erosion resistance of steel can be improved by adding an appropriate amount of aluminum. However it will increase the content of Al2O3 in slag and react with the existing alumina magnesia castable, and affect smelting and quality of steel. Therefore, static crucible method was applied, corrosion experiments of the CaO-Al2O3-SiO2 slags on the alumina magnesia castable were carried out, and the influence of Al2O3 content (w(CaO)∶w(Al2O3), C/A ratio) on slag corrosion resistance was investigated by combining thermodynamic simulation. The following conclusions were obtained: with the increase of Al2O3 content in the slags, the thicker isolation layer with high melting point is easier to form at the reaction interface between alumina magnesia castable and the slags. The direct dissolution of the refractory components into the slags can be changed to indirect dissolution, which is conducive to improving the corrosion resistance of alumina magnesia castable. Nevertheless, when the content of Al2O3 in the slag is about 32 wt.%, the slag corrosion is generally weak, when the content of Al2O3 in the slag is more than 36 wt.%, the slag has serious permeability to the alumina magnesia castable, which is easy to cause the deterioration and spalling of the material. It provides guidance on the optimization and design of the refractories for Al containing steel smelting.     

真空条件下高低钙镁钙材料抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉浸棒法,研究了高钙与低钙材料在真空动态条件下抗侵蚀性的差异。该法的实验条件是真空度5kPa、1650℃保温25min;观察与测量了实验后的试样,并用SEM与EDAX分析了侵蚀后试样的结构与组成。结果表明,在CaO-SiO2熔渣条件下,低碱度熔渣对镁钙试样有较强的侵蚀性,随熔渣碱度的升高其侵蚀作用明显缓解,当碱度R〉1．5时试样的抗侵蚀性恶化,低钙镁钙材料的抗侵蚀性优于高钙材料。在CaO-Al2O3熔渣条件下,2种材料的抗侵蚀性都很差。     

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In order to effectively protect the hearth lining of the blast furnace by using materials containing titanium, the corrosion behavior of slags containing TiO2 to Al2O3 ceramic cup was experimentally investigated through slag resistance test in static crucible and calculation of slag quantity by mass conservation of CaO. The effect of temperature, reaction time and slag binary basicity on the corrosion behavior was studied, and the corrosion mechanism was discussed. The results show that increasing temperature and prolonging reaction time can lead to an increase of corrosion of Al2O3 ceramic cup by the slags with TiO2, whereas the corrosion shows a decrease trend with the increase of slag binary basicity. The corrosion mechanism can be summarized as that: CaO and SiO2 in slag will react with Al2O3 from ceramic cup to form CA6, C2AS and CAS2; the formed CA6, C2AS and CAS2 will dissolve into slags?? some high-melting-point minerals such as MA and CA2 near the original brick layer of ceramic cup will be formed to make slag more viscous.     

降低高碳铬铁炉渣Cr2O3损失

对高碳铬铁炉渣进行大量统计分析表明，渣中Cr2O3含量与渣型有关。从渣型入手分析了影响渣中Cr2O3含量的因素，探索降低渣中Cr2O3含量，提高铬回收率的措施和方法。     

Degradation mechanisms of magnesia-chromite refractories in vacumm-oxygen decarburisation ladles during production of stainless steel

Abstract

Magnesia–chromite bricks are used as refractories for the refining of stainless steel in vacuum–oxygen decarburisation (VOD) ladles. Refractory wear is not uniform. In the present work, worn bricks from different zones in the ladle have been analysed, and a set of interdependent degradation mechanisms is proposed. Refractory wear as a function of position in the ladle is discussed. Slag infiltration and MgO dissolution from the refractory were observed in all samples, whereas FeO_x decomposition was seen at two levels in the high wear samples. First, partial decomposition of primary chromite crystals ( (Mg) [Fe³⁺, Cr, Al]₂ O₄ ) occurred at the hot face of the brick. Three layers were distinguished in the reacted chromite crystals and a reaction mechanism is presented. Second, a decrease in the FeO_x content of the magnesia phase occurred at the hot face of the brick. The negative effect of the presence of FeO_x in magnesia–chromite refractories is discussed and the influence of the ferrostatic pressure is demonstrated. Finally, the consequences of the following phenomena are discussed: increase in brick porosity, slag infiltration, corrosion, erosion of the partially liquid bonded refractory system, and spalling and cracking.     

CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-MnO渣系物相组成的热力学计算

摘要：在含铬铁水转炉冶炼过程中,Cr很容易被氧化成Cr2O3进入渣中,并与渣中其他成分反应生成高熔点含铬尖晶石。采用FactSage热力学软件计算了CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-MnO转炉渣系在冶炼温度1300～1700℃下的物相组成,研究了Cr2O3、FeO和碱度对炉渣中尖晶石相含量的影响规律。研究结果表明,温度和渣系成分都会影响炉渣的物相组成。渣系中含有Cr2O3时,物相中均含有MgCr2O4、FeCr2O4和MgFe2O4尖晶石相,尖晶石相的总含量随着Cr2O3和碱度的增加而增加,随着炉温的升高而减少。温度为1300～1500℃时,炉渣中尖晶石含量随着FeO的增加而增加;温度为1500～1700℃时,尖晶石含量随着FeO的增加而略有减少。在温度小于1500℃的转炉冶炼前中期,炉渣物相组成中尖晶石相所占比例较大,易造成化渣不良或者炉渣粘稠,影响转炉冶炼工艺的顺行。