镁质干式捣打料与镁钙质(MgO-CaO)干式捣打料烧结剂在不同温度下的影响,由科瑞耐火材料收集整理。
镁质干式捣打料与镁钙质干式捣打料,主要用于炼钢炉炉底,镁质干式料常用的烧结剂是氧化铁。氧化铁在高温时会发生热分解,由高价铁向低价铁转变:在有铁液存在的情况下,Fe2O3将按下式进行反应:
Fe2O3+Fe(1)↔3FeO
或 Fe3++Fe(1)↔3Fe2+
FeO的熔点为1355℃,远低于Fe2O3的熔点1576℃;因此低价氧化铁有利于形成液相,促进镁质干式捣打料热面的烧结。高价铁由于能使方镁石形成空位与晶格变形,因而对方镁石烧结也是有利的。
科瑞耐材生产的部分镁质部分不定形耐火材料
当FeOn与大量镁砂接触时,会逐渐被方镁石吸收形成固溶体[(Mg、Fe)O镁富氏体],随着均匀化的进行,熔点逐渐升高,镁质干式捣打料的工作面将烧结固化,形成一整体层。
镁钙质干式捣打料的烧结剂也可用氧化铁。氧化铁与干式料中的CaO反应生成铁酸二钙(2CaO·Fe2O3,即C2F),铁酸二钙的熔点为1449℃,但在有铁液存在的条件下,出现液相的温度却只有约1100℃。因此,镁钙质干式捣打料的烧结剂也可以是铁酸二钙。镁钙质干式捣打料中通常总还有少量SiO2与Al2O3,因此,出现液相的温度比1100℃还要低。
从有铁液存在下的1600℃时:
(1)组成在MgO-CaO-B区域内的镁钙质干式捣打料,1600℃时只有固相:(Mg、Fe)O。固溶体与石灰存在,不会出现液相。
(2)若镁钙干式捣打料中含有5%的氧化铁,当CaO含量大于50%时,则其组成即在CaO-B-D区域内,此区域为(Mg、Fe)O。固溶体、石灰与组成为D的液相共存区;即镁钙干式捣打料的工作层(热面层)内就会有液相出现;液相的存在对干式捣打料工作层的抗侵蚀与冲刷不利。从CaO-B线的走向可知,干式捣打料中的CaO含量与氧化铁的加入量有密切关系;干式料中CaO含量高时,氧化铁加入量应低些;反之,氧化铁加入量则可高些。
(3)当MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中不含SiO2时,1600℃时的液相区就会很小。
当MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中含有SiO2时,液相区就会很大。如果这种干式捣打料中含有SiO2,液相区将大为扩展。因此MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中SiO2的含量应愈低愈好,应低于1%。
有人认为MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中,SiO2的含量可由形成硅酸二钙(C2S)或硅酸三钙(C3S)中的重量比CaO/SiO2(前者为1.87,后者为2.8)来限定,若按此来限定SiO2含量,MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中含15%CaO时,其允许的SiO2含量将高达5.3%~8%;这样高的SiO2含量,干式捣打料热面层中的液相量是相当多的;显然这种干式捣打料的抗侵蚀性与耐冲刷性是差的。
若MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中含有Al2O3时:
(1)出现液相的温度为1194℃。
(2)从1600℃时液相区很大。
因此,MgO-CaO-氧化铁干式捣打料中杂质Al2O3的含量也是越低越好,以不超过1%为宜。也不可从铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)中的质量比Al2O3/Fe2O3为0.64来限定Al2O3含量。
从1600℃时:当组成处于MgO-CaO-C2S(或C3S)区域内时,只有固相:方镁石、石灰与高熔点化合物硅酸二钙或硅酸三钙共存,而无液相存在。
镁钙质干式捣打料还可以采用硅酸钙(镁)来做烧结剂。若以硅酸钙(镁)来做烧结剂,氧化铁就成了有害杂质,氧化铁将使这种干式捣打料的液相区大为扩大。因此,以硅酸钙(镁)为烧结剂的镁钙干式捣打料,其氧化铁含量则应越低越好。同样,Al2O3在此种干式捣打料中也是有害杂质。
因此,镁质干式捣打料与镁钙质干式捣打料使用氧化铁为烧结剂时,一般来说氧化铁的含量应该越低越好。