轉(zhuǎn)爐爐口工作層(特別是耳軸區(qū)、裝料側(cè)等關(guān)鍵部位)的砌筑材料選擇,直接關(guān)系到轉(zhuǎn)爐的壽命、作業(yè)率和生產(chǎn)成本。
砌筑鎂磚(通常指燒成鎂磚或再結(jié)合鎂磚)與砌筑焦油白云石磚是兩種經(jīng)典且各有優(yōu)劣的技術(shù)路線。
下面詳細(xì)對(duì)比兩者的優(yōu)點(diǎn):
鎂磚的主要成分是氧化鎂(MgO),其優(yōu)點(diǎn)主要源于MgO的高熔點(diǎn)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
耐火度和抗高溫性能
氧化鎂的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃,因此鎂磚具有極高的耐火度,能承受轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)超過(guò)1700℃的極端高溫,不易軟化變形。
抗堿性渣侵蝕能力
轉(zhuǎn)爐渣是典型的堿性渣,富含CaO。鎂磚的主要成分MgO也是堿性的,根據(jù)“堿性材料抗堿性渣”的原理,它對(duì)轉(zhuǎn)爐渣具有極強(qiáng)的抵抗能力,不易被熔渣化學(xué)侵蝕和溶解。
機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性
特別是燒成鎂磚,經(jīng)過(guò)高溫?zé)桑u體致密,具有很高的常溫及熱態(tài)強(qiáng)度。這使其能更好地抵抗廢鋼裝料時(shí)的機(jī)械沖擊和磨損。
體積穩(wěn)定性
在高溫下,鎂磚的收縮或膨脹率較小,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易因體積變化而產(chǎn)生裂紋。
焦油白云石磚是由煅燒白云石(CaO·MgO)顆粒與瀝青(焦油)結(jié)合而成,其優(yōu)點(diǎn)主要來(lái)自于其獨(dú)特的“碳結(jié)合”機(jī)制。
抗?jié)B性和抗剝落性 - 核心優(yōu)勢(shì)
“不潤(rùn)濕”特性:磚中的碳(來(lái)自焦油)不會(huì)被熔渣潤(rùn)濕,能有效阻止熔渣向磚體內(nèi)部滲透。這極大地減緩了熔渣對(duì)磚體的化學(xué)侵蝕。
形成“反應(yīng)層”:在使用中,工作面會(huì)形成一個(gè)被熔渣輕微侵蝕但富含碳的致密反應(yīng)層。這個(gè)層就像一層“保護(hù)膜”,既能抵抗進(jìn)一步侵蝕,又具有很好的韌性,不易因溫度驟變而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性剝落。
熱震穩(wěn)定性
由于碳的存在提供了良好的導(dǎo)熱性和非脆性斷裂的特性,焦油白云石磚在承受轉(zhuǎn)爐間歇式操作(吹煉-出鋼-裝料-吹煉)帶來(lái)的劇烈溫度變化時(shí),表現(xiàn)出更好的抗熱震性,不易產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋。
“自修復(fù)”和形成堅(jiān)固的工作面
在使用過(guò)程中,磚體表面的碳會(huì)不斷被燒掉,但暴露出的CaO和MgO顆粒會(huì)與爐渣反應(yīng),燒結(jié)形成一個(gè)堅(jiān)固的、高熔點(diǎn)的“窯皮”狀工作面(主要成分為C?S和C?S),這個(gè)新工作面非常耐磨和抗侵蝕。
成本優(yōu)勢(shì)(在某些情況下)
如果本地?fù)碛懈哔|(zhì)量的白云石資源,焦油白云石磚的原料成本可能低于高純鎂磚,具有經(jīng)濟(jì)性。
| 特性 | 鎂磚 | 焦油白云石磚 |
| 抗渣侵蝕性 | 優(yōu)(化學(xué)惰性強(qiáng)) | 優(yōu)(通過(guò)碳阻擋) |
| 抗熱震性 | 一般 | 優(yōu) |
| 抗剝落性 | 一般 | 優(yōu) |
| 機(jī)械強(qiáng)度 | 優(yōu) | 良 |
| 環(huán)境友好度 | 優(yōu) | 差(產(chǎn)生瀝青煙) |
| 防潮要求 | 低 | 高 |
目前,在大多數(shù)現(xiàn)代化的大型轉(zhuǎn)爐上,鎂碳磚已經(jīng)成為絕對(duì)的主流選擇。鎂碳磚可以看作是上述兩種磚優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合體:
它采用了高純電熔鎂砂,提供了鎂磚優(yōu)異的抗侵蝕性和耐火度。
它加入了石墨(碳),提供了焦油白云石磚優(yōu)異的抗?jié)B性和熱震穩(wěn)定性。
通過(guò)使用高級(jí)抗氧化劑(如Al、Si、Mg等),解決了碳在空氣中易氧化的問(wèn)題。
因此,鎂碳磚在性能上全面超越了傳統(tǒng)的鎂磚和焦油白云石磚,實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)的爐襯壽命。焦油白云石磚目前在一些中小型轉(zhuǎn)爐或特定部位仍有應(yīng)用,而純粹的燒成鎂磚在轉(zhuǎn)爐工作層已較少使用,多用于永久層或其它高溫窯爐。
結(jié)論:
如果必須在純鎂磚和焦油白云石磚之間選擇:
追求絕對(duì)高溫強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境友好,選鎂磚。
追求更好的抗熱震性、抗剝落性和綜合抗侵蝕性能,并能接受其環(huán)保缺陷和防潮要求,則選焦油白云石磚。
但在實(shí)際項(xiàng)目中,鎂碳磚通常是更優(yōu)的、更現(xiàn)代的解決方案。