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镁碳砖在RH/RH-OB精炼炉上的应用

2023-09-12 09:37:08
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大结晶电熔镁砂主要是选镁碳砖厂家用氧化镁含量在91%-92%高纯度的轻烧镁,经过电弧炉熔融、保温而制得。该产品外观一般是白色透明状,随着杂质含量的不同有的略有灰白色或者浅黄色,具有纯度高,结晶颗粒大,密度高,抗渣性好,抗热震稳定性强,是用来制作高温电器绝缘材料的重要原料,也是制作高档镁砖、镁碳砖等各种高档耐火材料重要原料。同时还广泛应用于冶金行业、化工行业、国防科研、航天航空等。

  电熔镁砂与烧结镁砂相比较,晶粒大,密度好,气孔率低,抗渣性强,特别是大结晶镁砂效果更好。此外氧化镁含量越高,对应的有害杂质量就越低,特别是二氧化硅,二氧化硅含量越低,高温时产品中生成的硅酸盐低熔物就越少,低熔物越少,与石墨发生反应的概率就越低,产品的性能会更好。晶粒越大,产品直接结合程度越高,晶粒边界液相就越少,避免炉渣从晶粒边界的液相开始侵蚀产品。

     所以随着镁碳砖的发展,为了提高产品的性能,生产镁碳砖时开始倾向于使用电熔镁砂。但是由于电熔镁砂密度高、气孔率低、和结合剂的润湿性差,而烧结镁砂却能弥补这个问题,所以有时候也采用电熔镁砂和烧结镁砂配合使用。由于近些年市场行情不好,烧结镁砂在镁碳砖生产中占据的份额越来越大。

    根据镁碳砖在钢厂的使用结果来看,现场使用效果相对比较好的镁碳砖一般都是用氧化镁含量高、密度大、结晶颗粒大、钙硅比高的镁砂生产的。

过去认为,镁碳砖在RH/RH-0B炉上应用时,由于MgO-C反应以及渣层的影响会增加损耗,因此在很长时期内没有被选用。日本品川耐火材料公司曾经在风嘴部位进行对比试验,其结果也表明,镁碳砖由于接缝损坏和氧化作用导致超前损毁而不如直接结合的镁铬砖。

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    但是,最近几年,国外已经在RH炉上应用了镁碳砖,并取得了良好的效果。例如,日本在RH炉下部槽和浸渍管内表面等部位使用镁碳砖时,其炉龄分别达到了417次和94次,镁碳砖在侧墙上使用,可延长寿命20%~30%,其原因如下:

试样的高温抗折强度见图2。由图2可知:碳化硼、铝粉和硅粉的加入有利于提高试样的高温抗折强度,且铝粉和硅粉复合加入时试样的高温抗折强度大。这是因为:1)添加防氧化剂碳化硼的试样,其中的碳化硼优先C被氧化,而使材料内部氧气分压PO2大大降低,这就保护了C不被大量的氧化;同时,碳化硼氧化后,生成液相B2O3,在试样表面形成一层液膜,阻塞材料气孔,降低O2在试样表面的扩散速率,从而镁碳砖价格降低碳的氧化程度;另外,液体的B2O3对MgO具有较好的润湿性,两者很容易反应生成硼酸三镁(3MgO·B2O3),而硼酸三镁可以形成致密的保护层,能进一步封闭镁碳砖表面的气孔,阻碍O2的侵入,从而保护碳的氧化。碳化硼通过上述途径防止镁碳砖中碳的氧化,降低高温下的碳氧化留下的气孔,加强高温下的固-固结合,从而提高镁碳砖的高温抗折强度。2)防氧化剂铝粉在镁碳砖被加热时,与C和CO发生反应生成碳化物,并且使C重新凝聚,最终生成Al4C3、Al2O3、MA等高熔点物质并随之产生体积膨胀,使砖体致密化,形成陶瓷结合,从而提高试样的高温强度。3)硅粉在600℃或1000℃时,优先C与氧气发生反应生成SiO(g)和SiO2(s),生成的SiO2堵塞材料的部分气孔,有效改善镁碳砖的抗氧化性能。随温度升高SiO2(s)与MgO发生反应生成高熔点的M2S,并伴有一定的体积膨胀,致使材料致密化,从而提高镁碳砖的高温强度。镁碳砖


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