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。     

RH真空炉衬用无铬耐火材料抗渣性能的研究

对镁锆质、镁尖晶石质、镁尖晶石钛质和镁尖晶石锆质4种典型的无铬耐火材料的抗渣侵蚀性能进行了研究,并与RH真空炉下部槽用镁铬砖进行了对比。结果表明:炉渣对耐火材料的侵蚀主要是通过炉渣中铁氧化物、CaO、SiO2和MnO向材料内部扩散而产生的侵蚀反应造成的。镁锆质材料中的ZrO2吸收炉渣中的CaO生成高耐火性能的CaO.ZrO,使镁锆材料较其他3种MgO基无铬耐火材料具有更优良的抗炉渣侵蚀性。     

回转抗渣法对比MgO-ZrO_2砖和MgO-Cr_2O_3砖的抗RH炉渣效果

为了根除含铬材料可能带来的环境危害,研究了可望取代MgO-Cr2O3(镁铬)材料的环境友好型MgO-ZrO2(镁锆)材料。通过回转炉模拟RH炉的环境,利用回转抗渣法对比两种材料的抗侵蚀效果。结果表明:在钢液、炉渣和有氧条件下,Fe被氧化成FeO与Fe2O3,镁铬砖随之产生裂隙,并且Cr2O3氧化成CrO气体蒸发而导致材料结构疏松和剥落;而镁锆砖在钢液中溶解的氧活度极低,ZrO2极难流失,且它和渣中CaO快速反应形成CaZrO3致密保护层而阻止镁锆砖被侵蚀。试验的结果表明镁锆砖的使用效果优于镁铬砖,建议可试生产服役于RH炉的镁锆砖。     

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。     

锆英石对铝铬锆砖抗侵蚀性能及六价铬形成的影响

铝铬锆砖因具有优异的抗渣侵蚀性能,被作为炉衬材料广泛应用于工作环境恶劣的危废焚烧炉。然而,铝铬锆砖在制备和服役过程中可能形成有毒的水溶性Cr(VI),相关研究工作却未见报道。本研究分别以单斜氧化锆和锆英石为氧化锆源制备了两种铝铬锆砖,研究了铝铬锆砖在四种不同组成危废焚烧炉渣中的侵蚀行为及熔渣侵蚀前后砖中Cr(VI)的含量。结果表明,锆英石高温下分解形成单斜氧化锆和无定形的二氧化硅,促进化学稳定性较好的(Al,Cr)₂O₃固溶体的形成,提高了铝铬锆砖的致密化程度,同时改善了铝铬锆砖的抗渣侵蚀性能。此外,生成的二氧化硅可以还原砖中Cr(VI)化合物,降低铝铬锆砖中的Cr(VI)含量。熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中Cr(VI)含量与熔渣成分密切相关。在被高碱性氧化物含量的熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中的Cr(VI)含量较高,但锆英石作为氧化锆源的铝铬锆砖在不同熔渣中侵蚀前后的原砖层和渗透层内的Cr(VI)含量均低于欧盟限制标准。     

ZrO_2含量对镁锆不烧砖性能的影响

以w(MgO)=97%的电熔镁砂和w(ZrO2)=14.33%的预合成电熔镁锆料为原料,以酚醛树脂为结合荆,用400 t摩擦压砖机机压成型制备了w(ZrO2)分别为0、2%、4%、6%和8%的镁锆不烧砖,研究了ZrO2含量对镁锆不烧砖的常温性能、高温强度、抗热震性的影响,同时还重点研究了其抗渣性能(采用回转抗渣法,渣为碱度3.6的精炼炉渣,侵蚀温度1 650℃),并借助SEM和EDAX分析了部分抗渣后试样的显微结构.结果表明:(1)随着引入的ZrO2含量提高,镁锆不烧砖的常温力学性能总体呈上升趋势,w(zrO2)由0增加到8%时,1 600℃3 h处理后镁锆不烧砖的高温抗折强度(1 500℃下)从0.5 MPa提高到2 MPa.(2)引入的ZrO2改善了不烧砖的抗热震性,w(ZrO2)由0增加到8%时,试样经1 000℃风冷1次后的抗折强度保持率由20%提高至70%以上.(3)ZrO2的引入可以改善镁质材料的抗渣渗透性,尤其是电熔钱锆合成料以细粉形式引入时效果更佳;但ZrO2的引入又对抗渣侵蚀性有所不利,尤其是引入w(ZrO2)达6%～8%时,会造成主晶相方镁石和c-ZrO2,的热膨胀不匹配效应加剧,使材料产生较大裂纹甚至剥落,导致抗渣渗透性随之恶化.当引入的w(ZrO2,)≤4%时,材料以侵蚀损毁为主,蚀损深度约12 mm;而w(ZrO2)>4%时,以渗透和剥落损毁为主,最高蚀损深度达到30 mm左右.因此,综合考虑,镁锆不烧砖中ZrO2,含量以4%(质量分数)为宜.     

铝铬砖和镁铬砖抗艾萨炉炉渣蚀损的模拟研究

采用回转抗渣法模拟研究了试验温度、保温时间和熔渣加入量等因素对铝铬砖和镁铬砖抗艾萨炉炉渣侵蚀能力的影响。用SEM、EDAX及XRD等方法,对抗渣试样的显微结构和矿物组成进行了分析研究。结果表明:随着侵蚀温度的升高、保温时间的延长及炉渣加入量的增加,铝铬砖和镁铬砖的侵蚀面积增大;熔渣渗入铝铬砖后,形成铁铝尖晶石和铁铬尖晶石保护层,阻止了熔渣的侵蚀;三种耐火材料抗艾萨炉炉渣侵蚀能力由强到弱为:铝铬砖>电熔再结合镁铬砖>直接结合镁铬砖。     

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.     

RH炉浸渍管用镁铬砖的损毁行为分析

利用化学分析、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜及压汞仪等方法对武钢RH精炼炉浸渍管用后镁铬残砖进行了分析,旨在找出镁铬砖的损毁行为.结果表明:残砖粘渣且存有裂纹.残砖渗透、侵蚀层主要有低熔点的钙铝黄长石和铁及其氧化物;在渗透、侵蚀层与原砖层之间存在由FeO和镁铝尖晶石组成的约40 μm厚的致密过度层.镁铬砖的损毁主要包括2部分,前期主要是砖体气孔率高、气孔直径大造成的熔渣及钢水渗透,后期是渗透的熔渣及钢水加剧砖体的溶蚀及热剥落;因此改善镁铬砖的气孔特性将会成为减缓其损毁的重要途径.     

TiO_2对镁铬砖抗渣蚀性的影响

利用XRD分析和光学显微镜等测试手段 ,研究了添加TiO2 对镁铬砖抗渣蚀性的影响。结果表明 :炉渣中的CaO能分解镁铬砖中的二次尖晶石而使镁铬砖损毁 ,但加入TiO2 后 ,TiO2 能优先于尖晶石中的Cr2 O3与渣中CaO反应 ,生成高熔点的CaTiO3,从而抑制CaO对砖中镁铬尖晶石的分解 ,提高了镁铬砖的抗高钙渣渣蚀能力