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耐火材料行业知识

钢包渣线部位用镁铬砖的工艺及性

直接结合镁铬砖是采用杂质含量少的高纯镁砂和铬精矿经共同粉磨和高温(1700℃以上)烧成的MgO-Cr2O3质耐火制品,由于高温矿物相直接结合率高,具有抗渣性强、高温强度和优良的抗热震性;再结合镁铬砖是采用电熔镁铬砂为原料,经高压成型和1800℃高温烧成的MgO-Cr2O3质耐火制品。由于直接结合率更高、显气孔率低、体积密度很高,再结合镁铬砖比直接结合镁铬砖的高温强度和抗渣侵蚀性更高。但是再结合镁铬砖的抗热震性较差。精炼钢罐渣线部位采用MgO-Cr2O3质耐火材料损毁的主要特征:熔渣的化学侵蚀、熔渣渗透引起的结构剥落和高温钢水熔渣的冲蚀。MgO-Cr2O3质耐火材料对于低CaO/SiO2比(小于2)的CaO-SiO2系熔渣具有一定的抗侵蚀能力,但对于高温下高CaO/SiO2比的CaO-SiO2系熔渣,特别是含Fe2O3高时,低共熔点温度迅速下降,抗侵蚀能力非常差。 
提高精炼钢罐渣线部位用MgO-Cr2O3砖耐用性(抗热震性、抗渣性和抗冲蚀性),都与砖内二次尖晶石的性状(生成量、尺寸和分布)有关国内外多数研究者证实,砖内二次尖晶石的生成和制砖原料、外加剂和制砖工艺相关: 
(1)直接结合镁铬砖的二次尖晶石数量随配料中铬矿比例(或Cr2O3含量)增加而增多;再结合/半再结合镁铬砖的二次尖晶石的数量随电熔镁铬砂R2O3(Cr2O3、Al2O3和Fe2O3)总量增加、R2O3中Fe2O3含量减少和Al2O3含量增加而增多。 
(2)再结合镁铬砖配料中细粉比表面积达5~6m2/g时,二次尖晶石生成量最大。 
(3)直接结合镁铬砖的烧成温度在1700℃以上时,可观察有自行结晶特征的二次尖晶石;二次尖晶石的大小和数量都随烧成温度的进一步提高而增加,当烧成温度提高到1800℃时二次尖晶石生成量达到6%(体积分数)。 
大量研究结果证实: 
(1)随着砖中二次尖晶石生成量增加和尺寸增大,例如直接结合镁铬砖中二次尖晶石体积分数达到6%和再结合镁铬砖中二次尖晶石体积分数达到8%时高温抗折强度达到最高值。高温抗折强度是衡量MgO-Cr2O3砖高温耐磨性的重要指标,而高温耐磨性可反映抗高温钢水和熔渣冲蚀的重要指标,因而二次尖晶石生成量多的直接结合、再结合(半再结合)镁铬砖的抗高温钢水和熔渣冲蚀性能也必然提高: 
(2)再结合镁铬砖中存在大量阻止熔渣侵蚀的二次尖晶石,因此抗渣性能最高: 
(3)提高配料中细粉的细度(例如当细粉比表面积达到5m2/g时),再结合镁铬砖的抗热震性显著改善。总之,采用优选原料、超高温烧成等制砖工艺,增加砖内二次尖晶石生成量,可制得综合性能高的精炼钢罐渣线用直接结合、再结合(半再结合)镁铬砖。
有些国家曾用氧化铝代替铬铁矿,制造热震稳定性好的MgO-MgO·Al2O3砖(Al2O330%~40%,MgO60%~70%)。但含有铬尖晶石的砖的抗渣性强,因为铬尖晶石在硅酸盐熔液的熔解度比铝尖晶石低最初在温度剧烈波动的ASEA-SKF150t钢罐渣线部位试用Radex-DB605砖,使用寿命只有8次。为延长该ASEA-SKF钢罐渣线(特别是最接近电极部位)寿命,曾试用过熔铸镁铬砖。以“corhart104”为代表的熔铸镁铬砖,由55%镁砂和45%铬铁矿混合原料经电弧炉在2500℃的共晶熔液浇铸而成,经过释放热应力,最后用金刚石切磨加工。这种熔铸镁铬砖的相组成:方镁石及其固熔体50%,尖晶石39%,硅酸盐不超过10%;结构致密(总气孔率<12.0%),耐压强度高达140〜165MPa,荷重0.18MPa变形5%的温度高达2050℃,但热震稳定性差和价格昂贵,被优质再结合镁铬砖取代。 
直接结合、再结合(半再结合)镁铬砖占据精炼钢罐渣线部位的时间最长,当今也仍然是精炼钢罐渣线部位可选用的一种重要耐火材料。不过这些镁铬砖生产复杂、价格问题和六价铬对人身健康的危害,迫使人们开发其代用品。 

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