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镁钙砖的抗剥落性能

编辑:耐火浇注料   时间:2021-09-15    浏览:   
2021年 9月 15日 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,浇注料 尤其是在VOD炉中,镁钙 砖的剥落损毁更加严重。浇注料 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,氧化脱碳期炉温最高可达1750℃,还原期炉温约在165 0℃。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,随着裂纹不断增加和扩展,导致变质层不断剥落。

与其他镁质耐火制品(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,耐火浇注料 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,提高了炉渣的黏度,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。因此,提高镁钙砖的CaO含量,尤其是提高基质中的Ca O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45t VOD炉上使用,比原MgO-白云石砖寿命延长50%。该砖的主 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/cm3。

镁钙砖内的气孔可缓冲镁钙砖内的热应力,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,镁钙砖内的气孔对其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,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。

陶瓷纤维模块结构炉衬是将耐火陶瓷纤维毯按一定宽度折叠成风琴状的模块,然后将纤维折叠块加以一定量的预 压缩,并应在压缩状态下捆包起来,耐磨浇注料 同时预埋锚固件组成组件,再通过各种形式与焊在炉壳钢板上的金属锚固件连接 固定所形成的炉衬,见图1、图2、图3所示。折叠式模块厚度应取决于隔热要求

宜用体积密度为96kg/m3或128kg/m3的耐火陶瓷纤维毯折叠成组合件模块,折叠式模块 (未含金属附件)的体积 密度宜为200kg/m3左右。应控制折叠块陶瓷纤维毯的体积压缩比,用于制作模块的陶瓷纤维毯压缩前的厚度不得小 于25mm。

采用叠硇式(折叠式)模块结构时,应综合考虑选用合理的结构形式。可采用中心孔吊装式、 插刺式和滑槽式,见 图4、图5、图6所示;此外,也可采用蝶形吊装式、菱形插片式、横杆吊挂式等。

折叠式模块内的金属附件材质应至少为奥氏体不锈钢或镍合金钢。

对于沿模块折叠方向顺次同向竖缝的排列形式,在模块的排与排之间必须设置收缩缝,而且必须用相应的耐火陶 瓷纤维毯经对折压缩后填入缝隙并挤紧。这种结构用于炉顶时,必须用耐热合金“U”形钉使纤维毯与折叠块固定, 见图7。“U”形钉材料按本规定2.2节的规定选用。
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