镁锆砖和镁铬砖的抗RH炉渣侵蚀性对比

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。     

AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀机理研究

不锈钢生产主要采用氩氧精炼(AOD)炉冶炼工艺,本文探究AOD炉渣对钢包内衬用MgO-C砖的侵蚀机理,为提高钢包内衬用MgO-C砖的使用性能和服役寿命提供理论支撑。结合FactSage6.2软件、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)等测试手段分析炉渣侵蚀后MgO-C砖的物相变化、显微结构和化学成分变化。结果表明,随着侵蚀反应的进行,方镁石逐渐被熔蚀,且逐步出现Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,以及MgAl₂O₄等高熔点物相。AOD炉渣通过基质部分侵蚀渗透MgO-C砖,并与方镁石反应生成Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,熔蚀方镁石;同时,方镁石边界处生成MgAl₂O₄,阻碍AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀渗透。     

镁锆砖的抗RH炉渣侵蚀机制

为实现RH炉的无铬化,以电熔镁砂、单斜锆为原料制备了ZrO2质量分数为11%的镁锆砖,并采用回转抗渣法进行镁锆砖和电熔再结合镁铬砖的抗高、低碱度RH炉渣对比试验,并分析了其抗渣机制。结果表明:(1)镁锆砖抗高碱度渣侵蚀性能较再结合镁铬砖强,但其抗低碱度渣侵蚀性能相对较差;在高碱度渣中形成含锆酸钙反应层是镁锆砖抗渣侵蚀性能优越的关键。(2)镁锆砖中的ZrO2吸收渣中的CaO而使渣碱度降低,黏度升高,从而使渣在镁锆砖中的渗透程度降低。(3)镁锆残砖的渣层含微量的ZrO2,从工作面到原砖层,镁锆残砖呈现出明显变质层、轻微变质层和原砖层3个段带,而镁铬残砖只有明显变质层和原砖2个段带;镁锆砖的SiO2含量在轻微变质层中最高,而镁铬砖的SiO2含量从工作面到原砖层逐渐减小。     

不锈钢冶炼用铁水包Al2O3-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖中Al₂O₃含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al₂O₃、SiO₂发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。     

水泥结合铬刚玉浇注料抗危废炉渣侵蚀行为研究

铬刚玉浇注料是重要的危废焚烧炉炉衬材料之一,但危废来源广泛,成分复杂,导致炉渣的成分存在差异,从而影响炉衬的使用寿命。本文以铝酸钙水泥结合铬刚玉浇注料为研究对象,选取了富含CaO、Fe₂O₃和SiO₂的三种典型危废炉渣,研究了上述危废炉渣对铬刚玉浇注料烧成前后的侵蚀/渗透行为和Cr(Ⅵ)形成的影响。结果表明,材料的抗渣侵蚀和渗透性能与渣的黏度、渣与材料的界面反应以及材料的孔隙结构有关。就渗透性而言,高SiO₂渣和高Fe₂O₃渣与材料界面反应后形成了低熔点的霞石等物相,促进了渣渗透;高CaO渣与材料反应后形成了高熔点的六铝酸钙等物相,减缓了渣渗透,造成渣渗透深度顺序为高SiO₂渣>高Fe₂O₃渣>高CaO渣。相比之下,将材料进行烧成处理可以显著降低基质中CaO的反应活性,而且可以实现微孔化,渣的渗透行为受到抑制,尤其是高SiO₂渣的渗透显著降低。静态坩埚抗渣侵蚀性与渣液的渗透行为有关,由于渣的显著渗透行为,反而降低了渣的侵蚀指数。高CaO渣与试样反应后渣液黏度上升,且生成高熔点的铝酸钙相减缓渣液渗透,渣作用在材料界面时间增长,导致高CaO渣的侵蚀指数略高。     

镁锆砖的抗侵蚀性能研究

采用两种不同炉渣,用静态坩埚法对镁锆砖的抗侵蚀性能进行了研究,并通过SEM和XRD等分析手段对镁锆砖的侵蚀机理进行了探索。结果表明：两种炉渣对镁锆砖的侵蚀情况略有不同;抗渣试验过程中未发生ZrO2的晶相转变。镁锆砖的侵蚀机理为：渣中的CaO与砖中的ZrO2发生反应生成高熔点物相CaZrO3,CaZrO3的生成在方镁石晶间形成了致密保护层,从而阻止了渣对镁锆砖的继续侵蚀。     

低钙电熔镁钙砂与高钙烧结镁钙砂制备的MgO-CaO-C砖抗渣性对比

以粒度均为5～3、3～1、≤1 mm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.     

不同类型镁钙砂对MgO-CaO-C砖抗渣性的影响

分别以30%(w)的烧结镁钙砂A、烧结镁钙砂B、电熔镁钙砂3种镁钙砂原料与62%(w)的电熔镁砂、8%(w)的鳞片石墨制备了3种CaO质量分数均为6%的MgO-CaO-C砖.利用回转抗渣法对比了3种MgO-CaO-C砖抗CaO-SiO2渣的侵蚀性能,并对残砖进行了SEM分析.结果表明:(1)Mgo-CaO-C砖抗CaO-SiO2渣侵蚀的能力与镁钙砂的致密度成正比,电熔镁钙砂抗渣侵蚀性能及挂渣性能皆优于烧结镁钙砂.(2)镁钙砂的CaO的分布影响Mgo-CaO-C砖的抗渣性能:电熔镁钙砂的CaO形成连续相而将MgO与渣隔离开来,更有利于抗CaO-SiO2渣侵蚀;烧结镁钙砂的CaO分布不均匀,会导致Mgo-CaO砂的不均匀熔损,进而加速渣对其侵蚀.     

HIsmelt工艺熔融还原炉用耐火材料的抗侵蚀性研究

为促进HIsmelt工艺的进一步发展和应用，根据HIsmelt工艺熔融还原炉(SRV)的特点，利用静态坩埚法对比研究了SRV渣在1 500℃下对铬刚玉砖、微孔刚玉-莫来石砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-尖晶石砖的侵蚀。结果表明：1)铬刚玉砖抗SRV渣渗透侵蚀能力最强，因为FeO与铬刚玉砖中的Al₂O₃和Cr₂O₃反应生成高熔点物，抑制炉渣的渗透和侵蚀。2)微孔刚玉-莫来石砖中镁铝尖晶石与钙铝黄长石的生成在侵蚀层形成保护层，阻止SRV渣的渗透侵蚀，在3种无铬材料中，表现出最优的抗侵蚀性。3)刚玉-莫来石砖中由于大量钙长石的形成产生的缝隙造成渣的不断渗入，使得熔渣对砖的侵蚀较严重。4)刚玉-尖晶石砖中原位生成粒径小、活性高的尖晶石晶粒，能有效吸收熔渣中的铁离子形成镁铝铁复合尖晶石，阻挡SRV渣的侵蚀。     

镁钙砖的抗渣性研究

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.     

LF炉精炼渣对烧成镁钙砖的侵蚀机制研究

采用静态坩埚法研究了LF炉精炼渣对w(CaO)≈34%的烧成镁钙砖的侵蚀作用,并借助扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了其对镁钙砖的侵蚀机制。研究结果表明:镁钙砖对LF炉精炼渣具有很强的抗侵蚀性能,但几乎不耐渗透;反应层中(Mg.Fe)O富氏体的氧化产生体积膨胀,从而造成镁钙砖开裂;渣中2CaO.Fe2O3(C2F)向砖内的渗透导致其内部液相增加,蚀损加速;2CaO.SiO2(C2S)能在反应界面形成保护层,能在一定程度上阻碍C2F向砖内的渗透。     

低碳镁钙碳砖与镁碳砖的抗AOD炉渣对比

为了减少耐火材料中碳对冶炼超低碳钢的不利影响,以回转炉为载体,使用天然气和氧气为加热介质,将镁碳砖与低碳镁钙碳砖交替砌入回转炉内。当炉内试验砖的热面温度达到1 650℃时,先加入500 g碎钢,然后再加入500 g AOD炉渣,保持渣池深度在10 mm左右,熔渣每隔1 h更换1次,更换10次后结束试验,将炉内试样冷却到室温取出,从热面中间纵向切开并对侵蚀深度和面积进行测量,对比镁碳砖与低碳镁钙碳砖的抗AOD炉渣性能。结果表明:低碳镁钙碳砖挂渣性比镁碳砖的好,并且形成明显的致密层,其抗AOD渣侵蚀能力明显好于镁碳砖。因此,建议可用低碳镁钙碳砖取代镁碳砖为AOD炉衬冶炼超低碳钢。     

含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制

为了有效回收钛资源和满足高温碳化—低温氯化工艺对耐火材料的要求,采用热力学计算、XRD和SEM等研究手段分析了高温碳化过程中含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制。热力学计算结果表明：1)温度越高,熔渣的侵蚀能力越强,当温度低于1 560℃时,熔渣与MgO-C砖反应生成MgAl₂O₄、Mg₂SiO₄和MgTi₂O₄等高熔点物相,对MgO-C砖侵蚀较慢,但当温度高于1 560℃时,前期生成的高熔点物相逐渐溶解,从而对MgO-C砖侵蚀加剧;2)随着碳化反应的进行,熔渣中TiO₂含量降低,TiC含量逐渐增加,熔渣对MgO-C砖的侵蚀逐渐减弱。用后MgO-C砖的显微结构分析发现：镁碳砖的侵蚀机制是气氛中氧气与碳反应,形成气孔,熔渣中TiO₂和SiO₂等再与基质MgO反应先形成高温中间相,随着反应进行再形成低熔点相,导致MgO-C砖逐渐被侵蚀。     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO·SiO₂固相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。     

镁碳砖在接触LF炉炉渣以后的抗氧化行为的研究

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.     

电磁场对MgO-C耐火材料抗熔渣侵蚀性的影响

采用碳含量为14%(质量分数)的MgO-C砖和CaO与SiO2的质量比为0.8的转炉渣,分别在中频感应炉和电阻炉中进行抗渣侵蚀实验.结果表明:感应炉环境中存在的电磁场使抗渣试样中出现明显的渗透层,MgO与渣中氧化铁形成的固溶体在温度降低时以镁铁尖晶石相存在,而低熔相主要为钙镁橄榄石和镁橄榄石.在无电磁场存在的电阻炉中,...     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。     

AOD炉衬MgO-CaO砖的侵蚀机理

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDAX)对AOD炉用镁钙砖的残砖进行了分析,探讨了炉衬镁钙砖的侵蚀机理。结果表明:AOD炉衬镁钙砖的蚀损主要是由硅酸盐液相的溶解和渗透引起的;在残砖反应带和原砖带之间形成的平行于工作面的横断裂纹,是加速镁钙砖损毁的重要因素。     

高铝硅钢渣系物性对钢包衬粘渣的影响

本文研究了高铝硅钢炉渣的熔化温度、物相组成、钢包残砖粘渣层物相结构,探讨了钢包粘渣机理.结果表明,刚玉包衬发生粘渣是因为碱度2左右的CaO-SiO2-MgO-Al2O3系炉渣的熔化温度过高、粘度过大,在浇铸温度下易析出高熔点的镁铝尖晶石.提高炉渣碱度可减少甚至避免镁铝尖晶石析出,进而显著降低高铝渣熔化温度.防止钢包粘渣的合理渣系为:碱度CaO/SiO2在3～8范围,Al2O3含量在25％～40％,MgO含量在10％以下.     

优质镁钙砖在AOD精炼炉上的应用

目前 ,AOD炉用耐火材料大体分为镁铬砖、镁白云石砖(镁钙砖 )及白云石砖 3种。欧洲的AOD炉衬普遍采用煅烧白云石砖 ,日本的AOD炉大多数仍采用MgO -Cr2 O3 砖 ,也有的采用综合砌筑 :风眼区 10层以下使用MgO -Cr2 O3 砖 ,前墙、炉底及其他部位使用MgO -CaO砖。太钢 18tAOD炉建成初期 ,炉衬全部使用镁铬砖。随着镁钙质材料的开发 ,在风眼区以外的部位逐步推广使用镁钙砖 ,风眼区一直使用电熔半再结合镁铬砖。这样的材料选择和综合砌筑方法一直延续到2 0 0 0年。随着AOD的扩容改造和单渣法精炼工艺的推行 ,MgO -Cr2 O3 砖区的侵蚀…