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耐火砖之如何提高镁钙砖的抗剥落性能
编辑:耐火浇注料 时间:2016-11-30 浏览:373
镁钙砖在使用过程中,工作端由于受到炉温变化和炉渣渗透等破坏作用而发生开裂和剥落,尤其是在VOD炉中,镁钙砖的剥落损毁更加严重。因此,提高镁钙砖的抗剥落性能也是提高镁钙砖炉衬使用寿命的主要途径之一。
根据产生的原因,镁钙砖的剥落分为热剥落和结构剥落。热剥落是镁钙砖在使用过程中,由于炉温周期性地急剧变化而引起的工作面剥落。镁钙砖所服役的AOD炉﹑VOD炉和LF炉等精炼设备,均为间歇操作,炉温变化频繁,变化幅度大。如AOD炉精炼不锈钢时,在兑入钢水前炉温降至1300℃左右,氧化脱碳期炉温可达1750℃左右,还原期炉温在1650℃左右。另外,每次加入炉料都会造成炉温下降。在整个精炼过程中,炉温如此频繁和大幅度的变化,必然在镁钙砖工作端内部产生热应力,在热应力的作用下产生裂纹,随着裂纹的不断增加和扩展,镁钙砖的工作端出现开裂,进而发生剥落。
结构剥落是高温炉渣通过气孔和裂纹渗入到镁钙砖的内部,在砖的工作端形成一定厚度的变质层,在炉温急剧变化时,由于变质层各矿物之间、变质层与原砖层之间热膨胀性能的差别,在变质层内部、变质层与原砖层之间产生不同方向的裂纹,随着裂纹不断的增加和扩展,导致变质层不断的剥落。
与其他镁质耐火砖制品(如镁砖、镁铬砖等)相比,镁钙砖具有更优良的抗剥落性能。这是因为镁钙砖中的CaO在高温下具有较大的蠕变性,能够缓冲由于温度急剧变化在砖内部产生的热应力,抑制砖内部裂纹的产生和扩展,提高了镁钙砖抗热剥落的能力。另一方面,镁钙砖中的CaO与炉渣中的SiO2反应生成高熔点的矿物,提高了炉渣的粘度,使炉渣更难于渗入到砖的内部,使变质层减薄,提高了镁钙砖的抗结构剥落性能。镁钙砖中的CaO赋予了它良好的抗剥落性能。因此,提高镁钙砖的CaO含量,尤其是提高基质中的CaO的含量,并使其在基质中均匀分布,可显著提高镁钙砖的抗剥落性能。如上世纪80年代,日本旭玻璃公司和日新钢铁公司周南钢铁厂,共同研制出一种VOD炉用CaO-MgO-白云石砖[2]。即向MgO-白云石砖的基质中添加高纯电熔CaO砂细粉,改进了砖的耐热剥落性能和耐结构剥落性能。在45tVOD炉上使用,比原MgO-白云石砖寿命延长50%。该耐火砖的主要理化指标为:MgO51.3%,CaO46.5%,SiO20.5%,Al2O30.2%,Fe2O30.9%,显气孔率10.8%,常温耐压强度69MPa,体积密度3.04g·cm-3。
镁钙砖内的气孔可缓冲镁钙砖内的热应力,能阻止裂纹的产生和进一步扩展,有利于提高镁钙砖的抗热剥落性能。但是,镁钙砖内的气孔,特别是贯通气孔使炉渣更容易渗入到镁钙砖的内部,形成较厚的变质层,加快了镁钙砖发生结构剥落。因此,镁钙砖内的气孔对镁钙砖的抗剥落性能的影响具有两重性,在实际应用中,应综合考虑多方面的因素,确定镁钙砖的气孔率适宜的数值范围,以取得更好的使用效果。用于AOD炉的烧成镁质白云石砖的气孔率控制在10-12%为宜。
生产镁钙砖时,增加大颗粒配比,适当减小中颗粒和细粉的配比,可提高镁钙砖的抗剥落性能。
镁钙砖的粉料中添加适量的ZrO2细粉,在基质中生成高熔点矿物CaZrO3,它能有效的阻止裂纹的产生,提高镁钙砖的韧性和抗剥落性能。
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