通过氧气转炉熔渣与耐火材料在高温下生成的液相观察,研究炉衬的合适耐火材料选择。以下由耐火材料厂家搜集整理,关于MgO-CaO质耐火材料被熔渣熔蚀后是观察试验。
对渣蚀后的试样显微镜观察结果表明,实验时变形率大的,其液相量也较多,而且液相主要为钙铁盐。显然渣中氧化铁对变形率有较大的影响。既然如此,我们就可以近似地用MgO-CaO-Fe2O3相图来说明,为什么在同一炉渣作用下,MgO-CaO系材料的变形率总是随材料中MgO含量增加而减少。
下图为1500℃时MgO-CaO-Fe2O3系相平衡状态图。由下图可知,在MgO-CaO系材料中,MgO含量越多,越能容纳较多的Fe2O3而不出现液相。即使在出现液相的MW(镁富氏体)+CaO+液相的相区内,液相组成点固定在A点,但MgO含量不同的MgO-CaO材料在吸收同样数量的Fe2O3后,其液相量却是不相等的。液相量是随着MgO含量增加而减少。自然变形率也就随之而减小。
1500℃是MgO-CaO-Fe2O3 系相图
NW-镁富氏体;MF-镁铁矿
关于含钒、钛渣与MgO-CaO材料作用后生成的液相,我们还对耐火材料与V-2渣作用的试样微区元素面分布进行了观察,进一步看出,液相是由Ca、Fe、V、Ti与Si的氧化物组成,而且主要是CaO、氧化铁与氧化钒。即氧化钒主要存在于液相中。液相中缺乏MgO,Mg与V的面分布图不重叠。这说明MgO溶解在液相中甚少,也不与氧化钒生成化合物。
很有意思的是,这一电子探针检测的结果与我们根据氧化物酸碱性强弱次序预示的结果十分吻合。作者曾利用已有的热力学数据,经过计算,绘制出了由氧化物生成硅酸盐、钙盐等的生成自由能与温度关系图。根据自由能图排列出了常用氧化物的酸碱性强弱次序为:
P2O5、V2O5、B2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3、Cr2O3、SnO2、V2O3、Al2O3、ZrO2、BeO、CuO、Cu2O、FeO、ZnO、CdO、PbO、MnO、MgO、CaO、Bao、Li2O、Na2O、K2O。
由于酸性最强的氧化物总是先和碱性最强的氧化物反应,然后再和碱性稍次的氧化物反应,因此含钒、钛转炉渣被MgO-CaO材料吸收后,V2O5首先与材料中的CaO作用生成钒酸钙,然后SiO2与CaO生成硅酸钙,TiO2与CaO生成钛酸钙,Fe2O3与CaO生成铁酸钙。由于钒酸钙与铁酸钙的熔点皆低于1550℃,因而在材料中以液相存在。即MgO-CaO材料吸收钒、钛转炉渣后,其液相应主要由CaO、Fe2O3与V2O5组成。由于V2O5、SiO2、TiO2与Fe2O3同CaO作用后已无剩余,因此轮不到与MgO反应。所以材料中的MgO不能与V2O5、TiO2、SiO2等反应生成化合物,溶解在液相中也甚少。这一预示与我们从电子探针测得的结果十分吻合。
我们又从在1500℃MgO-CaO-SiO-V2O5的相图中可以看出,含钒炉渣与MgO-CaO材料作用后,氧化钒主要存在于液相,也可能一部分存在于C2S-C3V固溶体中。
由于MgO溶于钒、钛转炉渣中甚少;又不与氧化钒生成化合物。说明MgO比CaO更能抗含钒、钛转炉渣的侵蚀。因此,对于含钒、钛渣,采用MgO含量高的MgO-CaO材料作氧气砖炉炉衬较好。
转炉处了使用MgO-CaO质耐火材料,其他部位也可用到:高铝砖、硅砖、镁砖、镁碳砖、(镁质、镁铬质)耐火喷涂料、耐火捣打料,耐火混凝土等。