钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁的四个因素

钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁的四个因素

钢包渣线用耐火材料镁碳砖损毁因素归根结底就是碳的氧化，其中包括气相氧化、液相氧化、间接氧化、气孔的影响，详细分析如下：

一、气相氧化

即碳的直接氧化，即石墨在高温下由于与空气(O2)、水蒸汽(H2O)和碳酸气等共存而被氧化。石墨在560℃以上就开始显著氧化而使含碳制品脱碳损耗，由图可以看出右边部分已被氧化成为脱碳区，在脱碳区中由于碳的氧化而形成了许多扩散通道，氧气和熔渣通过扩散通道进入砖内，在界面处和碳反应，反应产物通过扩散通道扩散出去。由下图可以看出在1000℃时，系统中主要以CO气体形式存在，Pco≈0.1Mpa，生成的CO气体向外扩散，阻止了O2及其它气体的进入，从而起到气态“抗氧化剂”效果，所以碳是能够稳定存在的，但出钢后冷却过程中有可能被空气氧化。同时含碳制品衬砖表面上附有渣层，可防止由空气引起碳的氧化，起到保护膜的作用，这种保护作用在1000℃以上特别明显。

二、液相氧化

MgO + C = Mg + CO

指溶渣中的铁氧化物和氧化锰等引起碳的氧化。通常在冶炼过程中熔渣含有大量的氧化铁，其按下式反应使碳氧化：左图显示了熔渣中氧化铁的含量TFe(总量)与 MgO-C质炉衬砖损毁速度之间的关系。它表明随着熔渣中总铁含量的增加，MgO-C质炉衬砖损毁速度变大。同时，含碳制品表面形成脱碳层后，熔渣容易渗透并与颗粒反应，从而促进了颗粒向熔渣中溶解和溶出，导致结构疏松，加快了制品的损毁。

三、间接氧化

在高温下MgO与碳的反应，形成脱碳层，导致镁碳砖组织结构的恶化，促使熔渣向脱碳层侵蚀，与镁砂反应形成反应层，而正是由于低熔物的出现，引起熔蚀和冲蚀。在1850℃时MgO(s)和CO(g)的标准生成自由能相等，所以反应式(1) 在1850℃下平衡，即这四种物质共存。但上述条件是PMg(g)和PCO(g)均为1atm，而在实际应用中PMg(g)很低，所以MgO(S)和 C(S)在很低温度下就开始发生反应。这对镁碳砖的损毁是极为有害的。

四、气孔对镁碳砖损毁的影响

镁碳砖中的气孔，特别是开口气孔，对镁碳砖的损毁具有重要的影响。镁碳砖在使用过程中，主要是通过气孔促使碳的氧化损毁，进而加剧炉渣对砖衬的侵蚀，从而造成镁碳砖的损毁。存在于砖中的开口气孔，冷却时从外部吸入空气，再加热时，空气中的氧气与周围的碳反应生成CO排出，这样的过程周而复始，使气孔率增大。另外，存在于镁碳砖中的结合剂，是气孔产生的重要因素。作为镁碳砖的结合剂，一般添加3%~4%的酚醛树脂，成型后的气孔率较低约为3%左右。但在使用过程中，酚醛树脂加热分解，产生H2O、H2、CH4、CO、CO2等气体蒸发排出，气体蒸发的通路便形成气孔，也使气孔率增大。这样，存在于空气中的氧以及炉渣中的氧化物等便通过气孔对砖加以侵蚀，一方面促进了碳的氧化损毁，另一方面加剧了炉渣与砖中MgO的反应，造成镁碳砖的损毁。

钢包用镁碳砖理化指标

本文参考自洛阳华珩耐火材料有限公司的文章