浸入式水口耐火材料侵蚀机理、原因等,由耐火材料厂家搜集整理。
浸入式水口渣线受空气、保护渣和钢水交替作用,其侵蚀速率的大小是决定浸入式水口使用周期的关键因素。渣线侵蚀问题造成的穿孔、断裂至少占到水口事故的60%,是水口使用中的主要问题,对连铸质量造成较大影响,经济损失较大。
使用时浸入式水口渣线在结晶器中的蚀损程度是ZrO2-C材料单独与保护渣或钢液作用时无法比拟的,耐火材料工作者对ZrO2-C材料在连铸作业中特别是高效连铸过程中的侵蚀机理进行了研究,以期找到提高ZrO2-C材料抗侵蚀性能的方法。结晶器在振动过程中,各渣层与水口渣线的接触部位发生了变化。
在浇注料施工过程中间断性地向结晶器中加入保护渣,随着保护渣受热和熔化,不断地有NaF、KF、AIF3、SiF4、CaF2及BF3出现,这样浸入式水口的渣线部位成为侵蚀性因素综合作用的部位,而这些侵蚀性因素也在不断发生变化。
含碳耐火材料在界面处的蚀损机理已被广泛研究,包括两部分内容:
1.耐火砖层的脱碳:
碳结合耐火材料中的碳源由结合剂热处理后的残碳和石墨组成,含碳耐火材料在钢水中的脱碳机理的研究较为深入。据报道,1520℃时碳在钢液中的饱和溶解度可达5.1%,除了碳向钢液的溶解外,还能与钢液成分作用被氧化,脱碳速度主要取决于钢水中碳的浓度和钢水中氧化性氛围。由于结合碳和石墨碳的损失,裸露出氧化锆颗粒,最终形成具有一定厚度的富氧化锆层。
2.冶金熔渣的侵蚀:
冶金熔渣对氧化锆具有很好的润湿性,造成氧化锆稳定剂的脱溶,从而造成了氧化锆骨料的裂解被冲蚀到熔渣中。ZrO2-C材料受钢液或保护渣作用后,其与钢液或保护渣的润湿性会发生改变,研究发现钢液和未使用ZrO2-C材料之间的润湿角应比钢液与已经被结晶器保护渣润湿的ZrO2-C材料之间的润湿角要大;
保护渣和已经被钢液润湿的耐火材料之间的润湿应比保护渣和未使用ZrO2-C材料之间的润湿要好。渣液与氧化锆的相瓦作用主要是渣液与ZrO2颗粒中的杂质和稳定剂CaO的作用,在浇钢温度和气氛下,稳定剂CaO脱溶增加ZrO2颗粒内部低熔点相,同时亚晶界和低熔点物富集区构成了ZrO2颗粒的易与渣液反应的通道,使渣液能一直渗入到颗粒内部。
渗入的渣液会导致稳定剂CaO更快的脱溶和ZrO2颗粒的裂解,从而被渣液渗入,裂解的ZrO2颗粒在钢液和渣液的反复作用下冲蚀到渣液中。
另外钢液中存在反应Fe+O→[FeO],[FeO]能够溶于钢液、保护渣两相界面中,[FeO]+C→Fe+CO(g),ZrO2→C材料中的石墨能够还原熔渣中的FeO,在损毁断上有铁生成,上述的碳被氧化后形成空位,进一步促进了熔渣的渗入。