Хотя магнийуглеродистые кирпичи широко используются в металлургических процессах, их срок службы по-прежнему представляет собой большую проблему из-за тяжелых условий эксплуатации. В частности, особенно серьезным был ущерб Кирпич периклазоуглеродистый на линии ковшового шлака.
Анализ причин сильной коррозии Кирпич периклазоуглеродистый в ковше
В ковше химический состав шлака сложный и изменчивый, а температура меняется резко и часто, особенно на шлаковой линии ковша. Поэтому на шлаковой линии часто используют высокоэффективную Кирпич периклазоуглеродистый. Механизм коррозии магнезиально-углеродистых кирпичей в шлаке в ковше был глубоко изучен в стране и за рубежом, и подробное резюме приводится ниже.
Эрозия Кирпич периклазоуглеродистый шлаком:
В ковше футеровка у шлаковой линии наиболее подвержена повреждениям из-за сложной физико-химической среды. Химическая эрозия шлака на магнезиально-углеродистых кирпичах происходит в основном за счет растворения оксида магния и окисления углерода в матрице магнезиально-углеродистых кирпичей, а под совокупным воздействием следующих факторов магнезиально-углеродистые кирпичи повреждаются:
- 1. Влияние основности: Чем ниже основность шлака, тем он более благоприятен для коррозии магнезиально-углеродистых кирпичей. Если основность шлака увеличивается, активность SiO2 в шлаке будет уменьшаться, что может уменьшить окисление углерода. В то же время, с увеличением основности, активность FeO в шлаке уменьшается, что относительно замедляет коррозию шлака на магнезиально-углеродистых кирпичах.
- 2. Влияние MgO: Осбом и др. обнаружили, что содержание MgO в слое шлака достигало 30% при анализе состава линии шлака LF. Они считали, что чем выше содержание MgO в шлаке, тем медленнее происходит эрозия магнезиально-углеродистых кирпичей. Чем выше основность, тем медленнее происходит эрозия магнезиально-углеродистых кирпичей шлаком.
- 3. Влияние Al2O3: Al2O3 в шлаке снижает температуру плавления и вязкость шлака, увеличивает смачиваемость шлака и огнеупорных материалов, облегчает проникновение шлака через границу зерен магнезии и отделяет периклаз от матрицы магнезиально-углеродистого кирпича.
- 4. Влияние FeO: Во-первых, FeO в шлаке может легко реагировать с графитом в магнезиально-углеродистых кирпичах при высокой температуре, образуя ярко-белые шарики железа, образуя обезуглероженный слой, как показано на рисунке 1. Во-вторых, периклаз в магнезиально-углеродистых кирпичах также может реагировать с FeO в шлаке, образуя продукты с низкой температурой плавления.
При повторном нагреве и охлаждении ковша происходит разрушение оксида магния на поверхности огнеупорного материала из-за несоответствия скорости термического расширения образующегося легкоплавкого продукта магнезиально-железного композита и магнезиальной руды, что в свою очередь приводит к растворению тела кирпича. Зарубежные ученые также полагают, что увеличение содержания железа в стальном шлаке пагубно влияет на срок службы Кирпич периклазоуглеродистый. Во-первых, железо FeO ускоряет окисление углерода на поверхности магнезиально-углеродистых кирпичей. Во-вторых, FeO будет реагировать с MgO, делая структуру рабочей поверхности магнезиально-углеродистых кирпичей рыхлой. Именно под совместным воздействием этих двух моментов ускоряется эрозия магнезиально-углеродистых кирпичей.
Окисление углерода в магнезиально-углеродистых кирпичах
При контакте магнезиально-углеродистого кирпича со шлаком углерод вступает в реакцию с FeO и другими оксидами в шлаке, образуя при определенных условиях обезуглероживающий слой, который делает структуру рабочей поверхности магнезиально-углеродистого кирпича рыхлой. Это основная причина разрушения магнезиально-углеродистых кирпичей. Углерод реагирует с такими оксидами, как CO2, O2 и SiO2, и непрерывно окисляется оксидами железа в шлаке. Во-вторых, рыхлая структура, образованная обезуглероженным слоем, под действием термического расширения и размывания шлака приводит к образованию более крупных трещин и пор, что облегчает проникновение шлака и образование фазы с низкой температурой плавления с MgO. В то же время структура поверхности магнезиально-углеродистого кирпича изменяется из-за интенсивного механического перемешивания расплавленной ванны и интенсивного вымывания стального шлака. В конечном итоге он постепенно разрушается снаружи внутрь, нанося серьезный ущерб магнезиально-углеродным кирпичам. Когда температура превышает определенное значение, кирпичная конструкция быстро повреждается и подвергается коррозии. Это происходит потому, что MgO и графит при высоких температурах начинают вступать в реакцию самораспада.
Влияние пор
Из-за наличия микропор внутри и на поверхности магнезиально-углеродистых кирпичей более вероятно возникновение Кирпич периклазоуглеродистый. При использовании магнезиально-углеродистых кирпичей поры ускоряют образование обезуглероженного слоя, что в свою очередь усиливает эрозию огнеупора магнезиально-углеродистого кирпича шлаком. Когда наружный воздух поступает в поры магнезиально-углеродных кирпичей для охлаждения, кислород в воздухе реагирует с окружающим углеродом, образуя газ CO, который выводится через микропоры. Непрерывное протекание этих двух процессов постепенно увеличивает пористость и размер пор. Наиболее важным фактором в образовании пор является выбор связующего вещества в магнезиально-углеродистых кирпичах. В качестве связующего вещества обычно используют фенольную смолу. Если в магнезиально-углеродистый кирпич добавить небольшое количество фенольной смолы, то пористость в холодном состоянии будет не слишком высокой, около 3%. Однако после нагревания фенольная смола будет разлагаться с образованием воды, водорода, метана, оксида углерода (углекислого газа) и других газов, а под потоком этих газов образовывать поры, увеличивая пористость. Таким образом, магнезиально-углеродистые кирпичи подвергаются коррозии под воздействием шлака, проходящего через поры, что усиливает окисление углерода и растворение MgO, тем самым вызывая повреждение магнезиально-углеродистых кирпичей. Из-за повторяющегося характера процесса газообразования повреждения магнезиально-углеродистых кирпичей продолжают увеличиваться.
Подвести итог
Повреждение магнезиально-углеродистых кирпичей в основном рассматривается с двух сторон: химической эрозии и физического проникновения шлака, а также в различных металлургических реакторах. Из-за различных технологических процессов и состава шлака механизм коррозии магнезиально-углеродистых кирпичей также различен. Поскольку в настоящее время в сталеплавильных конвертерах в основном применяется технология защиты печи от разбрызгивания шлака, возраст конвертеров в большинстве случаев превышает 10 000 печей. Футеровка сталеплавильной электропечи и рафинировочного ковша серьезно корродирована. Основными факторами коррозионного поведения кирпичей MgO-C в шлаке являются окисление углерода и растворение MgO.
Процесс разрушения Кирпич периклазоуглеродистый можно обобщить следующим образом: окисление, обезуглероживание, разрыхление, эрозия, вымывание, отваливание и повреждение. Сначала графит на рабочей поверхности магнезиально-углеродистого кирпича окисляется, образуя обезуглероженный слой. Обезуглероженный слой магнезии находится под термическим напряжением (коэффициенты термического расширения графита и магнезии составляют 1,4% и 0,2% соответственно при 1000℃). Под воздействием химической эрозии и механического воздействия он постепенно подвергается коррозии и отваливается. После осыпания графит снова обнажается и продолжает окисляться, образуя обезуглероженный слой, а затем вступает в процесс растворения магнезии. При многократном воздействии магнезиально-углеродистые кирпичи повреждаются.
