??? 3濺渣層與爐襯結合機理與抗浸蝕性能

??? 3.1濺渣過程中爐渣成分和結構的變化

??? 冶煉和濺渣過程中,隨著爐渣成分的改變,爐渣巖相結構發(fā)生很大的變化。

??? (1)初期渣:轉(zhuǎn)爐開吹5min,熔池溫度約為1420℃,爐渣堿度為R=1.6~1.7,渣中TFe含量較低,MgO含量約為6%~7%,接近或達到飽和值。初期渣礦相組成幾乎全部為硅酸鹽結構。結晶相為鎂硅鈣石(3CaO?MgO.2SiO2),結合相為橄欖石[CaO.(Mg、Fe、Mn)O?SiO2]。未發(fā)現(xiàn)RO相。MgO、FeO皆賦存于硅酸鹽相中。

??? (2)終點渣:普通轉(zhuǎn)爐終渣(如太鋼渣),堿度為3.3~3.7。渣中全鐵波動在13%~18%。渣中MgO的飽和濃度為3%~4%,但實際中MgO含量達到3%~13%,超過飽和溶解度值。終渣硅酸鹽相以發(fā)達的板條狀C3S為主,C2S含量極少。結合相為鐵酸二鈣(C2F)和RO相,約占總量的15%。結晶的MgO包裹在C3S晶體中或游離的結合相中。

??? 采用半鋼冶煉的終渣(如承鋼終渣),鐵酸鹽高達40%~50%,C2S相只占20%~25%,還有少在量未熔的MgO顆粒。

??? (3)改質(zhì)渣:轉(zhuǎn)爐出鋼后,如果出鋼溫度過高、濺渣粘度較低時,往往需要添加少量石灰或續(xù)質(zhì)材料調(diào)整爐渣成分和溫度,以利于濺渣護爐。改質(zhì)爐渣中往往出現(xiàn)彌散未熔的石灰或MgO顆粒。同時C2S含量增加并發(fā)育為良好的板條狀。

??? (4)濺后渣:濺渣后由于氣流的冷卻作用,使爐渣的巖相結構發(fā)生了明顯的改變。粗大發(fā)育良好的板條狀C3F被破碎成細小的顆粒,均勻彌散地分布于鐵酸鈣結合相中,使爐渣的密度增高。

??? 3.2濺渣層與爐襯的結合機理

??? 為了研究濺渣層與爐襯耐火材料的結合機理,在試驗室內(nèi)進行了小型柑堝濺渣試驗。濺渣后的柑堝在爐內(nèi)緩冷后縱向剖開進行巖相觀察。

??? 巖相分析結果證明,濺渣沿縱向分布很不均勻:

??? (1)由渣池向上,柑堝側壁上的濺渣層由厚逐漸變薄,上部濺渣層的厚度僅為0.1~0.5mm；而柑堝下部是較厚的密實濺渣層。

??? (2)上部濺渣層顏色黑亮有金屬光澤;下部渣層顏色暗,表面粗糙,有表面顯微裂紋和氣孔。

??? (3)從渣池底部向上連續(xù)濺渣層的礦物組成,發(fā)現(xiàn)隨高度的增加,濺渣層的礦物組成逐漸發(fā)生明顯的變化。在柑堝的底部,被氣流破碎的粒狀C3S和C2S以及結晶MgO顆粒富集在鐵酸鹽結合相內(nèi)。

??? 隨濺渣高度的增加,高熔點氧化物(C3S、C2S和MgO顆粒)逐漸減少,鐵相增加。在柑堝上部形成以鐵酸鹽為主的低熔點濺渣層。

??? 濺渣層與Mg-C磚的結合部可細分為三個區(qū)域:

??? (1)燒結層:鐵酸鈣鹽C2F沿續(xù)碳磚表面的顯微氣孔和裂紋,向致密的MgO機體內(nèi)擴散。溶解與Mg0顆粒反應生成鐵續(xù)橄欖石(MgO-Fe2O3)燒結層。

??? (2)結合層:在濺渣層一MgC磚表面,濺渣層中的鐵酸鈣將磚襯中突出的MgO顆粒包裹起來,形成鎮(zhèn)鐵橄欖石的化學結合。同時,濺渣層中C3S、C2S和MgO顆粒在氣流的作用下鑲嵌在粗糙的耐火襯表面,形成機械結合。

??? (3)濺渣層:以粗大的高熔點顆粒狀C3S、C2s和MgO晶團為骨架,固溶在R0相和鐵酸鈣結合相中。

??? 通過上述分析,推論出濺渣層與爐襯磚的結合機理如下:

??? 在濺渣初期,低熔點流動性強的富鐵爐渣首先濺射到爐襯表面,沿襯磚表面顯微氣孔和裂紋向MgO機體內(nèi)擴散,形成以(MgO?CaO)Fe2O3為主的燒結層。

??? 隨濺渣的繼續(xù),顆粒狀的高熔點氧化物(C3S、C2S和MgO)被氣流濺射到爐襯磚表面,形成以鑲嵌為主的機械結合。同時富鐵的低熔點爐渣包裹在耐火磚表面突出的MgO顆粒周圍形成化學結合層。

??? 隨著濺渣的進一步進行,使大顆粒C3S、C2S和MgO晶團濺射到結合層表面并與鐵酸鈣RO相相結合,冷卻固溶形成襯磚表面濺渣層。
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