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北京高精炼比模式下钢包渣线镁碳砖的研制及应用

发表时间:2024-04-25 访问量:5506

摘    要:对国内某钢厂210 t精炼钢包在高精炼比冶炼模式下的渣线MgO-C砖损毁机制进行了分析。为提高MgO-C砖使用寿命,以97级北京电熔镁砂颗粒和细粉、鳞片石墨、抗氧化剂和酚醛树脂为原料制备了w(C)=14%的北京镁碳砖。研究以不同量(质量分数分别为0、3%、6%)的富镁尖晶石微粉等量替代北京电熔镁砂细粉对试样物理性能、抗氧化性、抗渣性等的影响。

结果表明:与未添加富镁尖晶石微粉试样相比,添加3%(w)富镁尖晶石微粉时,试样的力学性能、抗氧化性能和高温抗折强度都有明显提升,线膨胀率有一定下降;但随着富镁尖晶石微粉含量增加至6%(w),试样的综合性能呈现下降趋势。将加入3%(w)富镁尖晶石微粉的北京镁碳砖应用在钢包渣线上,在高精炼比冶炼工况条件下,镁碳砖“馒头状”和竖缝等问题得到明显改善。

镁碳砖以其优异的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性等而被广泛应用于钢包渣线部位。近年来,随着洁净钢和高品质钢种冶炼的需求,以及国内钢厂推行“低铁耗、大废钢比”的冶炼模式,导致钢包炉外精炼(LF、RH等处理方式)比例大幅度上升。尤其是近年来钢水冶炼过程中废钢比例增加,大幅度降低了钢水温度。为了达到钢种冶炼要求,钢包LF加热精炼时间长,处理强度大,且在精炼过程中熔渣和钢水在钢包内的翻滚加剧,从而对渣线镁碳砖的耐冲刷、热膨胀性、抗侵蚀性等提出了很高的要求。

精炼钢包渣线镁碳砖使用过程中主要有以下问题:侵蚀熔损、“馒头状”熔损、横缝或竖缝、结构性剥落等。在本文中,通过分析国内某钢厂精炼钢包渣线镁碳砖的损毁机制,在碳含量(w)为14%的镁碳砖中引入不同含量的富镁尖晶石微粉,研究其对镁碳砖的物理性能、抗氧化性、抗渣性及高温热膨胀性能的影响,为解决镁碳砖在使用过程中出现的问题提供理论和实践指导。 高精炼比模式下镁碳砖损毁机制

以国内某钢厂210 t精炼钢包为例,采用高精炼比冶炼模式,LF和RH平均比例分别在60%和30%以上,其中LF加热时间长,处理强度大,同时钢水中游离氧含量较高。该钢包渣线镁碳砖小修下线后存在“馒头状”和竖缝现象,砖缝处凹陷深度更高达到30~40 mm。

钢包精炼后钢渣的主要化学组成(w)为:CaO 55.54%,Al2O3 29.13%,SiO2 7.82%,MgO 5.40%,Fe2O3 1.00%,MnO2 0.24%。可以看出,钢渣主要化学成分为CaO和Al2O3,其质量比为1.91,其次还含有相对较低含量的SiO2和MgO。从CaO-Al2O3-SiO2三元相图[9]可知,在此渣系中容易形成低熔点钙铝酸盐复合物,如C12A7、CAS2等,产生较大膨胀,使热态下砖缝与砖缝之间的热应力增大,从而加剧对渣线镁碳砖的侵蚀和渗透。

可以看出,镁碳砖热端面表面存在渣反应渗透层,其后存在碳氧化层,厚度为500 μm左右。原砖层中鳞片石墨氧化不明显,金属抗氧化剂全部发生反应,在基质中原位形成尖晶石相,产生膨胀,并伴随有孔洞形成,导致镁碳砖基质内部结构疏松,降低其抗氧化性和抗渣渗透性。


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