在炼钢工业中,近年来氧气转炉发展尤为迅速。因此提高炉龄降低耐火材料消耗是当前重要的课题。为了提高炉龄,对炉衬侵蚀的原因进行探讨是有实际意义的,下文即为耐火砖厂家整理的氧气转炉的炉衬侵蚀原因分析。
为了均衡炉衬各部位的蚀损,在不同部位采用不同材质和性能的耐火材料进行砌筑的所谓“均衡炉衬”(或称“综合炉衬”),已被认为是提高炉龄的有效办法之一。
1966年在首钢30t氧气转炉使用烧成镁钙砖和“均衡炉衬”试验时,曾观察到下列异常现象。
(1)在氧气转炉内采用烧成镁钙砖时,其炉龄低于同时期用焦油结合的碱性砖(指焦油镁砂砖,或焦油镁钙砂砖,或焦油白云石砖)。但当采用烧成镁钙砖和焦油结合的碱性砖混砌时,无论在使用过程中或在该炉役寿终时,都发现烧成镁钙砖较焦油结合的碱性砖有非常明显的凸起。即焦油结合的碱性砖较烧成镁钙砖反而侵蚀严重得多。
唐山钢厂在侧吹转炉上,将烧成镁钙砖与焦油白云石砖同时砌上进行比较试验时,也曾发现同样现象。
英国埃布-佛尔钢厂在采用烧成镁质大砖与焦油白云石砖混砌时也发现焦油白云石砖蚀损较厉害。
(2)炉身下部同时砌上烧成镁钙砖和焦油结合碱性砖时,焦油结合砖的蚀损现象不仅要比其单独使用时严重得多,且改变了焦油结合砖残砖的渣化层的外观结构和厚度。
单独使用焦油结合碱性砖时,炉身下部残砖工作面(热面)较平整光滑,炉役寿终时残砖甚厚。而混砌时,焦油结合砖的残砖表而则呈蜂窝烂泥状,残砖甚薄,其中一个炉役几乎发生烧穿漏钢事故。
(3)当烧成镁钙砖与焦油浸渍的烧成镁钙砖混砌时,在烧成砖与焦油浸渍烧成砖交界处,浸渍砖往往易于损坏,而显示不出焦油浸渍的好效果。
上面这些异常现象是很难用通常耐火材料侵蚀的理论来解释的。但是用电化学侵蚀理论却能很好地得到解释。应该指出这里的电化学侵蚀机理,并不排斥耐火材料由于熔体和气流的冲刷、机械作用、砖的热稳定性差而产生剥落掉片,以及高温下的熔蚀所造成的炉衬损坏。
为什么说在焦油砖与烧成砖混砌时具有电化学腐蚀性质呢?
我们知道电化学腐蚀都属于原电池作用。最简单的原电池为铜-锌电池,如下图所示。
铜-锌原电池
将铜和锌插入电解质溶液中,并用导线连接这两块金属,则有电流通过。锌极为阳极(即负极)发生氧化过程,锌极逐渐被腐蚀。
原电池都必须具有下列条件:
(1)要具有两种或两种以上不同材质的电极,并能导电。
(2)要有电解质溶液。
(3)电流要能形成通路。
上列条件在我们现在所讨论转炉炼钢中都是具备的。
我们知道熔融炉渣是能导电的,是电解质溶液。炭素材料(包括含碳的材料)和钢液是电子导体;氧化镁等耐火材料在高温下也是能导电的,而且在高温物理化学研究中已有人采用过氧化镁作电极。因此这些材料都可成为电极。既然在炼钢条件下,这些材料都是导体,而且彼此又是接触的,自然也就形成了电流通路,构成了腐蚀电池,发生电化学腐蚀。
若在此腐蚀电池中,焦油结合砖为阳极(即负极),而烧成砖为阴极(即正极),则阳极的焦油结合砖就会发生氧化而加速其脱碳过程。加速脱碳后的焦油结合砖由于砖体的气孔率较大,颗粒间又没有来得及很好的烧结,自然其侵蚀就比单独用焦油结合砖砌筑时严重得多。
科瑞耐材生产氧气转炉全炉体用耐火材料包括:镁砂、镁砖、镁碳砖、石墨、石棉板、耐火纤维材料等。