氧气转炉的电化学反应的存在,不仅解释了焦油结合砖中C的被侵蚀,也解释了在碳被侵蚀的同时,由于吸收FeO和其他氧化物作用会逐渐发生熔蚀的现象。为了减少氧气转炉耐火材料的侵蚀影响,耐火砖厂家分享以下针对电化学侵蚀的耐火材料保护措施:
当焦油结合砖工作面(反应面或热面)附近,包裹镁钙砂或镁砂或白云石的碳是不连续的或连续性被破坏,也会构成很多微电池,发生电化学侵蚀(这与镀Zn的铁板,当一处锌镀层脱落会发生电化学侵蚀相似)。从这点出发,如何能使焦油结合砖中的碳形成分布均匀的连续相包裹住所有的镁钙砂或镁砂或白云石颗粒并渗入所有的孔隙是十分重要的。这也说明了焦油结合砖经轻烧后再浸渍焦油对提高炉衬寿命是有益的。也解释了大、中颗粒充分进行焦油浸泡和采用振动成型的好处。因为振动成型大砖不仅减少了砌筑时的砖缝,而且避免了成型时颗粒的破碎,保证了颗粒外都能很好地被涂了一层保护层,这就延缓了侵蚀作用的进行和存放时白云石的水化。还解释了一般不好解释的下面现象,即为什么在颗粒细粉中加入石墨粉对提高炉龄并不明显的原因。从这点出发,为了削弱电化学侵蚀的影响,在制砖采用一部分使用后的焦油残砖收料(已去掉渣层的)是有好处的。
由于焦油结合砖与烧成砖混砌时构成了腐蚀电池,发生电化学侵蚀,加速了焦油结合砖的脱碳过程,加上焦油砖本身内包裹镁钙砂的碳是不连续的,即某些颗粒没有全部被焦油覆盖着,所形成的许多微电池,更加大了脱碳速度。脱碳后的焦油砖气孔率甚大。颗粒问又来不及很好烧结,自然在耐冲刷与抗化学侵蚀方面就非常差。颗粒很容易被冲刷而脱落掉,造成混砌时焦油结合砖侵蚀特别严重,残砖工作层表面呈蜂窝烂泥状。
由此可以得出,在采用焦油结合砖与烧成砖混砌的“均衡炉衬”中,为了减少电化学侵蚀,砌筑前烧成砖应经过很好的浸渍焦油。
可能会有人提出:既然在氧气转炉中焦油砖中的碳,无论在单独使用时或与烧成砖进行混砌时,都会形成原电池,发生电化学侵蚀,而要被氧化掉,那我们在氧气转炉中何必采用焦油结合砖和焦油浸渍的烧成砖呢?这就值得进一步分析。
氧气转炉炉衬采用烧成镁钙砖,国内的几个炉役试验,都表明其使用周期均低于同时期的焦油结合砖。据国外的报道,采用无碳镁砖或无碳白云石砖的炉衬寿命都较低。现代氧气转炉炉衬都是采用焦油结合砖或焦油浸渍的烧成砖。这是因为在氧气转炉条件下,采用没有焦油结合或焦油浸渍的烧成砖,虽然看来少了由于碳存在产生的电化学侵蚀,但是烧成镁砖或镁质白云石砖却直接受到了熔渣中Fe2O3、FeO、SiO2、P2O5、Al2O3等等氧化物的化学熔蚀作用。单独使用焦油结合砖或焦油浸渍砖时,即使在焦油砖接近工作面附近由于颗粒的部分脱碳而形成微电池,发生电化学侵蚀,但是这些电化学反应都是使高价氧化铁变为低价氧化铁或甚至将低价氧化铁转变为金属铁,或者把SiO2转变为SiO(g)等。这就大大降低了高价氧化铁和酸性氧化物的危害。从高温物理化学知道,若一种金属与氧能形成几种氧化物,其低价氧化物具有碱性,其高价氧化物具有酸性;所以低价氧化物较高价氧化物对碱性耐火材料的侵蚀要弱些。
因此现今氧气转炉用耐火材料中电化学侵蚀是不可避免的,但可以通过使用焦油残砖收料制砖以及砌筑前侵渍焦油的方法减轻其对耐火材料的影响。科瑞耐材生产的氧气转炉用耐火材料有:镁砂、镁砖、镁碳砖、石墨、石棉板及其他耐火保温材料等。