炉渣氧化性对粘渣层与镁碳砖之间结合的影响
- 格式:pdf
- 大小:243.10 KB
- 文档页数:3
钢渣对镁碳耐火材料的浸蚀行为的研究李具中,李凤喜武汉钢铁公司炼钢总厂,武汉430083魏耀武, 李楠武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地,武汉 430081摘要:通过采用动态抗渣和静态抗渣二种研究方法,结合X-射线衍射分析、电子显微镜和能谱分析和化学分析等研究手段对某特殊钢用钢包渣线镁碳砖的浸蚀原因进行了分析。
结果表明,在静态抗渣条件下,某特殊钢渣对镁碳砖的浸蚀很小,熔渣沿着材料基质和镁砂晶界的低熔相渗透到了材料的内部。
在动态抗渣条件下,熔渣对镁碳砖的浸蚀较为严重。
要提高镁碳砖抗某特殊钢渣的浸蚀能力,必须降低镁碳砖中的杂质数量,优化镁碳砖的基质组成和显微结构。
关键词:某特殊钢,熔渣,镁碳砖,浸蚀Research of Etching Mg-C Refractories by Steel ResidueLi Juzhong, Li Fengxi(Wuhan Iron and Steel Company Limited Steel Making Plant, WuHan, 430083)Wei Yaowu, Li Nan(WUST’s State Key Laboratory Breeding Base of Refractories and Ceramics WuHan 430083 )Abstract: By adopting these methods of both dynamic anti-residue and static anti-residue, the reason why certainspecial steel can etch Mg-C brick has been analyzed by X-ray diffraction, electron microscope, energy spectrumanalysis and chemistry analysis. In conclusion, certain special steel etching Mg-C brick in static condition is lessthan in dynamic condition. To improve the ability to anti-etching of Mg-C brick of certain special steel, thequantity of impurity in Mg-C brick should be lowered, and the composition of Mg-C brick and micro-constructionshould be optimized.Keyword: certain special steel, residue, Mg-C brick, etch1.前 言碳耐火材料由于其热震稳定性好、抗熔渣浸蚀性优良而广泛应用于钢铁冶金行业。
炉渣成分对焦炭性能影响的研究的开题报告
炉渣是金属冶炼和燃煤发电等工业过程中产生的一种工业废料。
炉渣中含有多种化学成分,其中氧化物、碳酸钙和氧化钙等化合物的含量较高。
焦炭作为一种重要的能源和原料,对其性能的影响因素备受关注。
炉渣作为焦炭生产过程中的一种固体物质,与焦炭之间有一定的相互作用关系。
因此,了解炉渣成分对焦炭性能影响的研究有着重要的理论和实际意义。
从炉渣成分对焦炭性能的影响机理入手,可以发现,炉渣中含有的化合物与焦炭的接触作用可以改变焦炭表面的化学性质及其微观结构,从而对其性能产生一定的影响。
其中,氧化钙可能会与焦炭中含有的杂质反应,产生一定的热量和气体,对焦炭的结构和强度产生影响。
碳酸钙则可以使焦炭表面形成一层碳酸钙型的保护层,起到保护和增强焦炭结构的作用。
不同种类的炉渣中含有的化合物及其含量不同,因此对焦炭性能的影响也会有所区别。
为了探究炉渣成分对焦炭性能的影响,可以采取多种实验手段和方法,包括对焦炭样品的物理和化学性能进行测试、炉渣成分的分析和识别、炉渣与焦炭相互作用的研究等等。
通过对实验结果的分析,可以深入认识炉渣成分对焦炭性能的影响机理,为焦炭生产过程的优化提供一定的理论依据和技术支持。
以上是本文对炉渣成分影响焦炭性能影响的研究的开题报告。
结合实验手段和方法,本课题的研究可以从多个角度探究炉渣成分对焦炭性能的影响,为该领域的理论研究和技术应用提供一定的参考。
电炉炼钢过程渣线镁碳砖侵蚀机理
电炉炼钢过程中渣线镁碳砖侵蚀机理如下:
1.碱度的影响。
炉渣的碱度越低,对镁碳砖的侵蚀越有利。
若炉渣
碱度升高,使渣中SiO2的活度降低,可以降低对碳的氧化,同时随着碱度的升高,炉渣中的FeO的活度下降,相对减缓了熔渣对镁碳砖的侵蚀行为。
2.MgO的影响。
挂渣层中MgO的含量越高,镁碳砖侵蚀越慢。
3.Al2O3的影响。
炉渣中的Al2O3会降低炉渣的熔点和粘度,增大
炉渣与耐火材料的润湿性,使炉渣更容易从镁砂晶界处渗透,使方镁石脱离镁碳砖基体。
4.FeO的影响。
渣中FeO在高温下很容易与镁碳砖中石墨发生氧化
反应,并且产生亮白色铁珠,形成脱碳层。
aod炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理1.引言1.1 概述概述:镁钙质耐火材料作为一种重要的高温材料,被广泛应用于冶金工业中,如钢铁冶炼过程中用于炉墙、炉底和炉包等部位。
然而,在AOD(Argon Oxygen Decarburization)冶炼过程中,AOD炉渣对镁钙质耐火材料会产生侵蚀作用,降低其使用寿命,因此研究AOD炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理对于提高其耐火性能至关重要。
本文旨在深入探讨AOD炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理,以期为解决这一问题提供理论和实践依据。
本文首先对镁钙质耐火材料的特性进行分析,包括其热性能、化学成分以及微观结构等方面。
其次,将重点介绍AOD炉渣的特性,包括其化学成分、物理性质以及对镁钙质耐火材料的侵蚀机制等。
最后,本文将通过实验数据和理论分析,详细阐述AOD 炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理,并提出相应的影响因素及对策。
通过对AOD炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理的深入研究,我们可以更好地了解其破坏机制,进而提出相应的改进措施,以延长镁钙质耐火材料的使用寿命,降低生产成本。
此外,深入了解AOD炉渣对镁钙质耐火材料侵蚀机理的研究成果对于设计新型耐火材料、改进冶炼工艺具有重要的指导意义。
综上所述,本文将对AOD炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理进行全面深入的研究与讨论,为解决现有问题提供科学有效的解决方案,为相关行业的发展与进步做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括以下内容:文章结构部分旨在提供对整篇文章的整体安排和框架进行介绍。
本文将按照以下顺序来展开论述:第一部分是引言部分,其中包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,我们将简要介绍aod炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理这一主题的背景和重要性。
接着,我们将详细说明本文的结构,并对每个章节的内容进行简要概述。
最后,我们将明确本文的目的,即为深入研究aod炉渣对镁钙质耐火材料的侵蚀机理,以便提供有针对性的改进措施。
第二部分是正文部分,其中包括镁钙质耐火材料的特性和aod炉渣的特性两个章节。
氧化铝应该三氧化二铝。
在高炉炼铁产生的炉渣中分2种氧化物,一类是碱性氧化物(比如说氧化钙和氧化镁),还有一类就是酸性氧化物(比如说二氧化硅和三氧化二铝),它们之间有个比值,称为炉渣碱度。
如果碱性氧化物含量高,那么炉渣的流动性不好,凝固后的固态炉渣呈石头装,一般称为石头渣或者短渣,这样的炉渣脱硫效果好,但是流动性差,不易排出炉外,从而影响高炉顺行。
相反,如果酸性氧化物含量高,炉渣的流动性好,凝固后的固态炉渣呈现玻璃状,一般称为玻璃渣或者长渣,这样的炉渣脱硫效果很差,但是流动性好。
所以高炉操作者要调整炉渣的成分,也就是炉渣的碱度,既保持优良的流动性,也能有很好的脱硫效果,使生铁达到一类要求。
不知道这么回答,楼主是否满意,如果有不明白的,我可以更加详细的解释。
楼下的可能是新工长,我想说的是,一个炉子要吃锰矿了,那么这个炉子已经进入了失常状态,或者更为严重的长期失常,炉缸已经不够活跃,或者堆积严重。
用锰矿就是使炉渣里锰的氧化物含量增高,使炉渣在温度相对较低的情况下有很好的流动性,排出炉外,以利炉况的恢复。
还有就是刚刚开炉生产的高炉,也要提高渣铁的流动性,道理和上述基本一致。
还有楼主提出的补充问题,这个可以用3元和4元碱度计算出来,这些数据在各个炉子有不同,要根据原燃料的条件进行调整,计算后的碱度也绝对不是一层不变的,要根据原料的变化随时改变。
比如烧结的全铁含量高,就适当的提高碱度,反之则降低碱度,焦炭含S 高要提高碱度,反之降低碱度。
要说具体数值,在我们高炉,2元碱度(CaO含量除以SiO 的含量)的范围在1.03~1.09,3元碱度(CaO含量+MgO含量除以SiO的含量)在1.25~1.30左右呵呵,几位朋友应该都是同行,在这里探讨下,我觉得对大家都很有帮助。
不过我听楼主说的好像是烧结方面的工艺了啊,不像是高炉操作方面的,你可以再解释下你所要问的吗?楼下希望麦田稻草人你好,你是哪个钢铁企业的?我可以介绍下我自己,我是本溪钢铁集团炼铁厂的技术人员,我所在的高炉为2600立降低焦比是所有高炉的攻关目标。
高炉炉渣成分对炉料粘度的影响研究解巍;宿成;董方【摘要】通过对高炉炉渣成分整理,利用方差分析方法,得出不同温度下MgO,Al2 O3,碱度与炉渣粘度的线性关系.试验结果表明:在高温条件下温度对黏度的影响最大,远超化学成分的影响.但随着温度的降低,化学成分的影响逐渐显现,数据为高炉生产提供了理论参考.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】4页(P148-151)【关键词】高炉炉渣;成分;粘度【作者】解巍;宿成;董方【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TF534.1随着包钢自产烧结矿、球团矿品位的提高和进口铁矿石数量的增加、高炉喷煤比的不断增大及自产焦炭中灰分的增加, 这些因素必然会使炉渣成分和性能发生改变,保持高炉炉渣合适的流动性, 适当控制炉渣的粘度与高炉生产的顺行密切相关.影响炉渣粘度的因素很多, 其中两个重要的因素是炉渣温度和成分.高炉炉渣性能对高炉操作、配矿成分和生铁成本产生重要影响.因此,系统研究目前炉渣粘度性能对高炉顺产意义重大.试验研究方案采用三因素四水平的正交试验设计,研究碱度,MgO,Al2O3含量对炉渣的粘度的影响.试验所用炉渣以包钢某高炉炉渣为基础,配加纯化学试剂来调整炉渣中的碱度,MgO,Al2O3含量.探寻不同碱度,MgO,Al2O3含量对高炉炉渣黏度的影响.测试采用东北大学研发的 RTW-10熔体物性测定仪(旋转法)进行[1],利用降温定点测定方法.首先,将炉渣试样的温度升至指定温度1 500 ℃下恒温 30 min,待熔渣的温度和化学成份均匀后测定该温度下的熔渣粘度;而后,开始降逐次测定各温度点下熔渣的粘度.采用某高炉炉渣成分,利用RTW-10熔体物性测定仪测定不同成分和不同试验温度条件下炉渣的粘度,试验结果见表1.从表1极差数据中可以看出,极差越大的因素,对炉渣黏度的影响越大.在1 480 ℃条件下,虽然MgO极差相比其它两者略高,但相差较小.而1 450 ℃时,Al2O3与碱度的极差增加,碱度增加的幅度较大,MgO极差略有下降.1 420 ℃到1360 ℃条件下,Al2O3的极差大大提高,远远大于其余二者.碱度极差在1 420 ℃几乎没有变化,而在1 360 ℃下降幅度较大.由此可见,在高温条件下温度对黏度的影响最大,远超化学成分的影响.随着温度的降低,化学成分的影响逐渐显现,尤其是Al2O3其对黏度的影响随温度的下降越来越大,成为主要影响因素,远超碱度和MgO对粘度的影响.利用Origin 7.5软件对数据进行方差分析,得到不同温度下,MgO,Al2O3碱度对粘度影响的线性关系.其中Y1 480,Y1 450,Y1 420,Y1 380,Y1 360为温度1 480 ℃,1 450 ℃,1 420 ℃,1 380 ℃,1 360 ℃时的黏度,X1,X2,X3分别为MgO,Al2O3含量和自由碱度.Y1 480=0.365 8-0.007 X1+0.01 X2-0.223 X3Y1 450=0.536 3-0.009 X1+0.015 X2-0.389 X3 (2)Y1 420=0.497 2-0.007 X1+0.024 X2-0.427 X3 (3)Y1 380=0.181 6-0.002 X1+0.046 X2-0.365 X3 (4)Y1 360=0.045 3-0.002 X1+0.059 X2-0.369 X3 (5)从回归方程可见,在实验室研究的高炉渣成分配比下,提高碱度,MgO含量,可以降低炉渣黏度;提高Al2O3含量则提高炉渣黏度.渣中MgO[2,3]含量可避免渣中出现高熔点的正硅酸钙(2CaO·SiO2),还可带入较多的O2-离子,减少Si-O,Al-O阴离子团的聚合度,破坏它们的网状结构,形成简单的单、双四面体结构,该结构的炉渣熔化温度较低,炉渣粘度低,流动性较好. 提高炉渣的二元碱度(CaO/SiO2),能使熔渣中 O2-活度增大,使硅氧复合阴离子解体,从而使熔渣粘度下降,流动性改善.但当碱度>1.20时[4],炉渣的粘度上升,炉渣的矿物结构发生了变化,炉渣中正硅酸钙(2CaO·SiO2)的数量增加,这部分高熔点矿物容易在炉渣中产生非均匀相,使炉渣熔化性温度急剧升高,流动性变差,短渣的性能逐渐增强,炉渣的稳定性也变差.随着Al2O3含量的增加,炉渣中Al2O3吸收氧离子构成 (AlO4)5-复合阴离子团的数量也随之增加,容易形成结晶能力很强的高熔点复杂化合物,如尖晶石(MgO·Al2O3,熔点为2 135 ℃),铝酸一钙(CaO·Al2O3,熔点为1 600 ℃)等;形成大量的非均匀相,很容易结晶出固体存在于炉渣熔体中, 造成炉渣的粘度越来越大, 流动性变差.(1)高温条件下温度对黏度的影响最大,远超化学成分的影响.随着温度的降低,化学成分的影响逐渐显现;(2)在实验炉渣成分配比内,MgO对炉渣粘度影响随炉温波动甚微;(3)在炉温较低的情况下,Al2O3与碱度的变化将对炉渣产生较大影响.【相关文献】[1] 邹祥宇,张伟,王再义,等. 碱度和Al2O3含量对高炉炉渣性能的影响[J]. 鞍钢技术,2008,(4):20-23.[2] 何环宇,王庆祥,曾小宁. MgO含量对高炉炉渣粘度的影响[J]. 钢铁研究学报,2006,(6):11-14.[3] 茅沈栋,杜屏. 降低MgO含量对高炉渣粘度和熔化性温度的影响[J]. 钢铁研究学报,2015,27(9):33-36.[4] 杨建炜. 高Al2O3高炉渣冶金性能的研究[D].保定:河北理工大学,2005.。
铸造炉渣成分
铸造炉渣成分是指在铸造过程中产生的一种副产物,它是由金属液体冷却凝固后形成的固体物质。
铸造炉渣成分的主要组成是氧化物和金属残留物。
其中,氧化物主要包括氧化铁、氧化铝、氧化钙等。
这些氧化物的存在是由于在铸造过程中,金属液体与空气中的氧气反应产生的。
氧化铁是最常见的氧化物,它的存在对于铸造炉渣的性质有着重要的影响。
氧化铁的含量越高,铸造炉渣的粘度和流动性就越差,对铸造过程的影响也越大。
除了氧化物之外,铸造炉渣中还含有一定量的金属残留物。
这些金属残留物是由于在铸造过程中,金属液体中的一部分金属无法完全溶解,而形成的固体颗粒。
这些金属残留物的存在对于铸造炉渣的性质同样有着重要的影响。
金属残留物的含量越高,铸造炉渣的密度和硬度就越大,对于铸造过程的影响也越大。
铸造炉渣成分的具体比例和含量可以根据不同的铸造工艺和要求进行调整。
在铸造过程中,铸造炉渣的成分和性质对于铸件的质量和性能有着重要的影响。
因此,铸造工程师需要根据具体的铸造需求来选择和控制铸造炉渣的成分和性质,以确保铸件的质量和性能达到设计要求。
铸造炉渣成分是铸造过程中产生的一种副产物,主要由氧化物和金
属残留物组成。
铸造炉渣的成分和性质对于铸件的质量和性能有着重要的影响,需要在铸造过程中进行合理的选择和控制。
铸造工程师需要根据具体的铸造需求来调整铸造炉渣的成分和性质,以确保铸件的质量和性能达到设计要求。
通过科学合理的铸造炉渣成分的选择和控制,可以提高铸件的质量和性能,进一步推动铸造行业的发展。
浅谈影响镁碳砖耐火材料性能的四大工艺因素镁碳砖是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点2800℃)和难以被炉渣侵润的高熔点碳素材料作为原料,添加各种非氧化物添加剂。
用炭质结合剂结合而成的不烧炭复合耐火材料。
镁碳砖主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬,钢包的渣线等部位。
影响镁碳砖性能的工艺因素主要有原料、结合剂、添加剂等。
1国外最初生产镁碳砖时采用的是高纯烧结镁砂,随着对镁碳砖使用过程的深入研究发现,高温下有如下反应:MgO+C→Mg↑+CO↑这个反应一般在1650℃开始,到l750℃时反应加剧,这是镁碳砖使用过程中损耗的重要原因之一,也是镁碳砖在1700℃以上使用损耗明显加剧的原因。
镁砂中的杂质SiO2,Fe2O3等对上述反应有促进作用,因此,希望镁砂有较高的纯度。
电熔镁砂相对烧结镁砂来说,结晶结构更完整,对碳的还原作用也更稳定,特别是大结晶电熔镁砂这些特征表现得更为突出,所以镁碳砖的生产开始转向使用电熔镁砂。
考虑到碳的结合状态和结合剂的浸润性,也可以电熔镁砂烧结镁砂混合使用。
我国的镁碳砖基本上是使用电熔镁砂。
镁碳砖的使用结果表明,用MgO含量高、方镁石相结晶颗粒大、钙硅比大于2的镁砂,生产镁碳砖效果最好。
2石墨是镁碳砖中另一个基本组分。
石墨具有很好的耐火材料基本特性,主要理化指标:固定碳85%~98%,灰分13%~2%(主要成分SiO2,Al2O3等),相对密度2.09~2.23,熔点3640K(挥发)。
由于石墨非常容易被氧化,所以长期以来没有引起人们的重视。
镁碳砖使用过程中,石墨的氧化有三种原因:(1)空气中氧对石墨的氧化;(2)渣中氧化物对石墨的氧化;(3)石墨本身所含杂质氧化物对石墨的氧化。
这些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。
镁碳砖中杂质氧化物和石墨反应后,造成砖体结构疏松,透气性增大、强度下降,这是镁碳砖损毁的内因。
因此,生产镁碳砖大都选用纯度高、磷片结晶大的石墨。
3结合剂对镁碳砖及其他含碳耐火制品来说,作用至关重要。
高炉炼铁中炉渣成分对钢铁质量的影响炉渣是高炉炼铁过程中产生的一种副产品,其成分对最终产出的钢铁质量具有重要影响。
不同的炉渣成分可以对钢铁的化学成分、物理性质和机械性能产生不同程度的影响。
本文将深入探讨高炉炼铁中炉渣成分对钢铁质量的具体影响。
1. 炉渣对钢铁的化学成分影响1.1 影响钢铁中杂质含量高炉炼铁中,炉渣可以吸附和中和一部分非金属杂质,如硫、磷、硅和锰等。
炉渣中含有高活性氧化剂,可以与这些杂质反应生成相对稳定的化合物,降低钢铁中的非金属杂质含量。
因此,优化炉渣成分可以有效减少钢铁中的杂质含量,提高钢铁的纯净度。
1.2 调节钢铁中元素含量炉渣成分中的氧化剂和还原剂通过与钢水反应,可以调节钢中各元素的含量。
例如,炉渣中适量的碱金属氧化物可以在还原条件下与吸附在铁水中的硫反应,促使硫从钢液中脱除,达到脱硫的目的。
同时,炉渣中的氧化剂可以增加钢中氧的含量,提高钢的氧化性能。
2. 炉渣对钢铁物理性质的影响2.1 影响钢铁的凝固过程炉渣的成分和温度对钢铁的凝固过程有着直接的影响。
适当的炉渣成分可以改善钢铁的凝固结构,促进夹杂物的浮升,提高钢铁的均匀性和性能。
同时,通过调节炉渣温度,可以控制钢铁的冷却速率,对钢的初晶组织和晶粒尺寸产生影响,进而影响钢铁的宏观力学性能。
2.2 影响钢铁的热传导性能炉渣成分中的氧化物对钢铁的热传导性能有一定的影响。
例如,适量添加的碱金属氧化物可以提高炼钢渣的热导率,加快钢铁的冷却速度,改变钢的晶化过程,从而影响钢铁的组织和性能。
3. 炉渣对钢铁机械性能的影响3.1 影响钢铁的强度和塑性高炉炼铁过程中炉渣的成分直接影响钢铁的强度和塑性。
合适的炉渣成分可以调节钢铁的晶格形貌,改善钢的晶界结构,提高钢材的强度。
同时,炉渣的成分也能影响钢铁的晶界塑性,合理选择炉渣成分可以提高钢材的塑性,使其具有更好的韧性和延展性。
3.2 影响钢铁的耐蚀性能高炉炼铁过程中炉渣的成分对钢铁的耐蚀性能有一定影响。
低碱度转炉渣对镁质耐火材料的侵蚀研究摘要:本文采用实验的方法,研究低碱度转炉渣对耐火材料的侵蚀。
采用坩埚的方式进行模拟,依靠扫描电镜等设备对侵蚀区域进行观测,通过实验的方式对其侵蚀效果进行研究。
研究表明,高碱度炉渣会对耐火材料结构造成影响,最终导致固液界面处材料出现剥落的情况。
而在低碱度转炉渣中,对界面造成的影响主要是通过材料空隙对界面造成侵蚀,加快坩埚材料的溶解速度。
同时炉渣中不同的材料也会造成不同的影响。
关键词:炉渣;耐火材料;侵蚀研究在炼钢炉的内衬中,主要使用的是镁质耐火材料作为炉衬。
在整个冶炼过程中,钢水会与炉衬紧密接触,在冶炼时产生的炉渣,会对炉衬产生相应的侵蚀作用,这是导致炉衬发生损坏的主要因素。
相关实验研究证明,炉渣的组分会受到多种因素的影响,铁水成分、造渣料乃至操作工艺等,都会导致转炉炉渣发生不同程度的变化[1]。
不同种类的炉渣对炉衬的侵蚀效果也有很大的差异。
在国内外的学界中,很多学者都对其开展过研究。
相关的研究实验结果证实了,含钛炉渣在与镁碳质耐火材料相接触时,炉渣中蕴含的氧化物出现脱碳现象以及发生的渗透现象是对耐火材料造成影响的主要因素。
在锰铁炉渣的侵蚀研究中,MnO的加入,加剧了炉渣对耐火材料的侵蚀效果。
在近年来的国内钢铁生产冶炼行业中,国内企业为了进一步降低生产成本以此提高自身的竞争力,陆陆续续开始使用“少渣冶炼”的炼钢技术。
该项技术主要是利用低温实现高效脱磷的效果[2]。
但低温条件下,石灰等造渣剂会出现溶解困难的问题。
不仅如此,受到如今环保的影响,助溶剂的使用也受到了限制。
本文通过静态坩埚法,对低碱度转炉渣的侵蚀效应进行研究,期望进一步降低少渣冶炼工艺中,炉渣对于炉衬造成的负面影响。
1实验材料与方法本实验通过控制变量的方法进行研究,将Fe2O3设置为四个水平,分别是10%,15%,20%,25%。
将MgO的质量分数设置为5%,6%,7%,8%;碱度的四个水平分别为1.3,1.5,1.6,1.7。
钢渣对镁碳砖侵蚀机理研究镁碳砖是一种常见的高温耐火材料,广泛应用于冶金、化工等行业中的高温炉窑。
然而,在实际运行中,镁碳砖往往会受到钢渣的侵蚀,导致其性能下降甚至失效。
因此,了解钢渣对镁碳砖的侵蚀机理对于延长镁碳砖的使用寿命、提高炉窑的工作效率具有重要意义。
钢渣主要由氧化物、硅酸盐、金属和非金属夹杂物等组成。
在高温下,钢渣与镁碳砖发生反应,产生一系列化学和物理变化,从而导致镁碳砖的侵蚀。
钢渣中的氧化物与镁碳砖中的镁铝尖晶石发生反应。
例如,钢渣中的氧化铁与镁铝尖晶石反应生成氧化镁和氧化铝,同时放出大量的热量。
这种反应导致镁铝尖晶石的破坏,使镁碳砖的结构变得松散,容易被侵蚀。
钢渣中的硅酸盐与镁碳砖中的镁铝尖晶石和石墨发生反应。
硅酸盐在高温下会与镁铝尖晶石反应生成含硅的化合物,如镁硅酸盐。
这些含硅的化合物会填充镁碳砖的孔隙,导致砖体密度增大,进而增加了砖体的热膨胀系数和热导率,使砖体易于开裂和烧损。
钢渣中的金属和非金属夹杂物也会对镁碳砖造成侵蚀。
金属夹杂物如铁、铜等在高温下与镁碳砖中的石墨发生反应,形成金属碳化物,并进一步与镁铝尖晶石反应,破坏砖体结构。
非金属夹杂物如硫、氯等则会与镁碳砖中的镁铝尖晶石和石墨发生反应,形成相应的化合物,使砖体的化学成分发生变化,导致砖体性能的下降。
总的来说,钢渣对镁碳砖的侵蚀机理主要包括氧化物与镁铝尖晶石的反应、硅酸盐的填充作用以及金属和非金属夹杂物的破坏作用。
这些侵蚀机理相互作用,加速了镁碳砖的破坏过程。
为了减轻钢渣对镁碳砖的侵蚀,可以采取一些措施。
例如,可以通过改变镁碳砖的配方和烧结工艺,提高其抗侵蚀性能;可以在镁碳砖表面涂覆一层保护涂层,阻挡钢渣与砖体的直接接触;可以加强炉窑操作的管理,减少钢渣的生成和侵入镁碳砖的机会等。
钢渣对镁碳砖的侵蚀是一个复杂的过程,涉及到多种化学和物理变化。
了解和研究钢渣对镁碳砖的侵蚀机理,对于改进镁碳砖的性能、提高炉窑的使用寿命具有重要意义。
技能认证转炉炼钢工中级考试(习题卷5)第1部分:单项选择题,共72题,每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]钢包吹氩搅拌钢水目的是( )。
A)调节钢水温度、均匀钢水成份B)调节转炉一铸机节奏,均匀钢水成份C)均匀钢水温度,均匀钢水成份,促进夹杂物上浮答案:C解析:2.[单选题]铌用于奥氏体不锈钢,以固定其中的(),从而提高其抗晶间腐蚀能力。
A)锰B)碳C)磷答案:B解析:3.[单选题]在吹炼过程中,为了提高渣中(FeO)含量,往往_______氧枪高度。
A)提高B)降低C)不用动答案:A解析:4.[单选题]磷在钢中以( )形式存在,通常用[p]表示。
A)[Fep]B)[Fe2p]C)[Fe3p]答案:C解析:5.[单选题]钢液中气泡形成,上浮的条件是气泡的压力要 外界大气压力,钢液静压力及表面张力之和。
A)小于B)等于C)大于答案:C解析:6.[单选题]影响炉渣MgO饱和溶解度的主要因素是炉渣的()A)TFe和RB)粘度和TFeC)R和温度答案:C解析:B)SiCMnFeVPC)SiCVMnPFeD)CsiMnFePV答案:C解析:8.[单选题]氮对钢的性能的主要影响是 。
A)热脆B)冷脆C)“白点”D)时效硬化答案:D解析:9.[单选题]根据脱磷的热力学原理,转炉脱磷的最佳时期一般在吹炼 。
A)前期B)中期C)后期D)无法判断答案:A解析:10.[单选题]转炉吹炼过程碳与磷选择性氧化转折温度是()℃A)1300B)1350C)1400D)1450答案:C解析:11.[单选题]活性石灰的煅烧温度为 。
A)1000℃B)1100℃C)1200℃D)1300℃答案:B解析:12.[单选题]磷在钢中存在会 。
A)降低钢的塑性、韧性。
出现热脆现象,并降低钢的强度B)降低钢的塑性、韧性。
出现热脆现象,使钢的强度过高C)降低钢的塑性、韧性。
出现冷脆现象,并使钢的熔点增加D)降低钢的塑性、韧性。
1.什么是溅渣护炉技术?答案:溅渣护炉技术是向炉渣中加入含MgO的造渣剂造粘渣补炉技术的基础上, 采用氧枪喷吹高压N2在2-4mm 内将出钢后留在炉内的残余炉渣喷溅涂敷在转炉内衬表面上,生成炉渣保护层的护炉技术。
2.炉渣来源何处?它在炼钢中起什么作用?答案:来源:(1)钢铁料中夹杂氧化的产物。
(2)造渣材料(石灰、白云石、萤石等)。
(3)冷却剂(氧化铁皮、矿石等)。
(4)被浸蚀和冲刷下来的炉衬耐火材料。
(5)各种原料带来的泥沙。
作用:(1)去夹杂(P、S);(2)传氧媒介;(3)清洁钢液;(4)对熔池保温;(5)影响金属损失;(6)影响炉衬浸蚀。
3.脱碳反应对炼钢过程的重要意义是什么?答案:(1)铁水中C氧化到钢种所要求的范围。
(2)氧化产生CO气泡对熔池起着循环搅拌作用,均匀钢液成份、温度, 改变各种化学反应的动力学条件。
(3)CO气泡有利于去除N2、H2等。
(4)利于非金属夹杂物上浮。
(5)提供炼钢的大部分热源。
(6)CO气泡使炉渣形成泡沫渣。
4.造成钢包回磷的原因是什么?如何防止?答案:原因:(1)出钢下渣;(2)脱氧产物SiO2;(3)氧含量降低。
防止措施:(1)挡渣出钢,尽量减少出钢带渣。
(2)采用碱性钢包或渣线部位用碱性材料。
(3)出钢过程中投入钢包中石灰粉。
(4)减少钢水在钢包中停留时间。
5.为什么兑铁时,有时会发生大喷?答案:因为转炉吹炼到终点,钢中氧含量和炉渣氧化性高, 留渣或未倒净的渣子和钢水,兑铁时炉内碳含量急剧增加且铁水温度低及钢水温度骤然下降, 促使碳氧反应剧烈进行在炉内产生强烈沸腾,如果兑铁水过猛且炉内残留钢渣较多就会大喷。
6.为什么转炉炼钢脱硫比脱磷困难?答案:碱性转炉渣中含有较高的(FeO),炉渣脱硫的分配比较低,降低了炉渣的脱硫能力,高(FeO)对脱磷工艺是一个相当有利的因素, 转炉炼钢条件下钢渣间磷的分配比较高, 一般可达100-400,而硫的分配比一般为6-15,此外,脱磷反应速度快,很快可达到平衡,而脱硫速度较慢,一般达不到平衡。
单位内部认证炼钢工知识考试(试卷编号1311)1.[单选题]炉渣脱硫能力表示式是( )。
A)Ls=[S%]/(S%)B)Ls=(S%)/[S%]C)Ls=(S%)/[S]答案:B解析:2.[单选题]在[S]≦0、03%,且[Mn]/[S]≧( )时,裂纹的发生几率几乎为零。
A)15B)20C)25答案:C解析:3.[单选题]下述牌号的碳素钢中( )属中碳钢。
A)25 #B)45#C)60#答案:B解析:4.[单选题]工艺补正量是在铸件相应部位上增加的金属层厚度。
A)非加工面B)加工面C)重要加工面答案:A解析:5.[单选题]炉衬镁碳砖中含碳过高,对于溅渣护炉( )。
A)不利B)有利C)没有影响答案:A解析:6.[单选题]35、[FeO]+[C]=[Fe]+{CO}是_______反应。
A)吸热7.[单选题]对中频炉停炉时先将功率调节按扭调回到( )。
A)0位B)复位C)回位答案:C解析:8.[单选题]在选择耐火材料时,首先要了解( )。
A)化学成分B)耐火度C)抗渣性答案:A解析:9.[单选题]分为两半,分别位于上下型,而上下结构不对称的模样,分型负数一般留在( )。
A)上半模样B)下半模样C)上、下各一半答案:A解析:10.[单选题]操作氧压过低,对吹炼造成影响有( A )。
A)熔池搅拌减弱,渣中TFe含量过高,氧气利用率降低B)熔池搅拌减弱,渣中TFe含量过低,氧气利用率升高C)熔池搅拌减弱,渣中TFe含量过低,氧气利用率降低答案:A解析:11.[单选题]转炉出完钢后喂铝线的脱氧方法是( )。
A)沉淀脱氧B)扩散脱氧C)真空下脱氧答案:A解析:12.[单选题]37.钢液脱气的动力学条件是:( )。
A)向钢液吹氩气13.[单选题]Ceq值反映的是钢的( )特性。
A)韧性B)强度C)焊接答案:B解析:14.[单选题]炉衬的侵蚀过程大致就是按照____的机理循环往复地进行的。
A)氧化脱碳→侵蚀→冲刷B)侵蚀→氧化脱碳→冲刷C)冲刷→侵蚀→氧化脱碳D)冲刷→氧化脱碳→侵蚀答案:A解析:15.[单选题]评价钢水二次氧化的方法有( )。
炉渣氧化性对粘渣层与镁碳砖之间结合的影响□ 朱英雄1) 周金刚1) 黄模华2) 程乃良2)1)东北大学材料与冶金学院 沈阳1100042)上海梅山钢铁公司摘 要 以镁碳砖为试样,采用不同氧化性的炉渣进行了粘渣实验,并且对粘渣层的结合状态进行了显微镜观察。
结果发现,粘渣层与镁碳砖的结合状态受炉渣氧化性或炉渣熔点、粘度及其与镁碳砖反应活性的影响:炉渣氧化性低,粘渣层与镁碳砖之间结合紧密,粘渣层厚;炉渣氧化性高,粘渣层与镁碳砖之间含有较大的气泡,粘渣层薄而不连续;采用含碳镁质材料调整炉渣氧化性后,粘渣层与镁碳砖之间结合状态得到改善。
关键词 镁碳砖,转炉,溅渣护炉,炉渣,氧化性Ξ转炉溅渣护炉是将炉渣溅起涂敷到炉衬表面上形成一定厚度的溅渣层,以起到保护镁碳砖炉衬的作用。
有关影响溅渣层与镁碳砖之间的结合状况及其护炉效果的主要因素,目前的研究文章比较少。
本工作以实际转炉炉衬用镁碳砖为试样,采用具有不同氧化性的炉渣进行粘渣对比试验,研究了炉渣氧化性对粘渣层与镁碳砖之间的结合状态,包括粘渣层厚度、均匀性、气孔(泡)的大小等的影响,并且探讨了其影响机理。
1 实验1.1 试样试验用镁碳砖试样与实际转炉炉衬用镁碳砖相同,其中含电熔镁砂为83%(质量分数,下同),含碳为17%。
将试验用镁碳砖切成5mm ×10mm ×100mm 的条状作为粘渣试样。
炉渣按氧化性由低到高分为1#、2#、3#和4#共4种,其化学组成见表1。
前3种取自生产现场,后一种因为TFe 含量高达30%,生产现场难以取到,故采用化学试剂配制。
1#~4#炉渣的碱度分别为2.24、3.02、5.49、3.00。
表1 炉渣的化学组成(w ) Table1Chemical compo sitions of the used slags% 渣号TFe MgO CaO SiO 2MnO P 2O 5CaF 21#8.249.1549.8522.28 1.97 1.42 1.632#16.199.9145.0914.92 1.500.87 1.283#21.70 6.0450.529.20 1.75 2.35-4#30.008.0033.8611.292.002.005.001.2 实验方法用MoSi 2棒卧式管式高温炉测定炉渣熔点。
将装有炉渣的电熔氧化镁坩埚放入MoSi 2棒高温炉内,加热至炉渣熔化,在过热度为50~80℃下恒温。
把镁碳砖条放在坩埚上方1mm 左右处,将其表面的挥发分处理掉。
接着将镁碳砖条浸入熔化的炉渣中保持1min ,取出后于空气中冷却。
全过程在氩气保护下进行。
将粘渣后的试样横向切割,并固化磨样。
在显微镜下观察粘渣层与镁碳砖之间的结合形貌,用扫描电镜进行成分分析。
2 实验结果2.1 炉渣熔点经测定,1#、2#、3#、4#炉渣的熔点分别1540℃、1460℃、1394℃、1340℃。
对照表1的炉渣成分可以看出,炉渣的熔点主要受渣中TFe 含量的影响。
2.2 镁碳砖与粘渣层的结合形貌如图1所示,不同氧化性的炉渣与镁碳砖之间的结合状态,即粘渣层厚度、结合强度以及有无气泡等,均存在很大的差别。
当采用TFe 含量为8.24%和16.19%的炉渣进行粘渣试验时,粘渣层厚度为2~3mm 。
其中,TFe 含量为8.24%的炉渣,粘渣层与镁碳砖之间结合牢固,无缝隙存在;而TFe 含量为16.19%的炉渣,粘渣层与镁碳砖之间223NAIH UO CAI LIAO /2002/6 耐火材料Ξ朱英雄:男,1940年生,教授。
收稿日期:2002-05-08编辑:黄卫国开发与应用耐火材料/NAIH UO CAI LIAO 2002,36(6)322~324结合不连续,有细小的气孔存在。
当采用TFe 含量为21.70%和30.00%的炉渣进行粘渣试验时,粘渣层与镁碳砖之间有较大的气泡存在。
尤其是TFe 含量为30.00%的炉渣,其粘渣层与镁碳砖之间存在与外界相通的极薄的大气泡。
(a ) 1#渣(b ) 2#渣(c ) 3#渣(d ) 4#渣图1 不同氧化性炉渣的粘渣层与镁碳砖之间结合状况Fig.1 Bonding between splashing slag layer and MgO -Cbrick in different slags3 讨论3.1 炉渣氧化性对炉渣熔点和粘度的影响如前所述,随着TFe 含量的增加,炉渣熔点下降。
众所周知,炉渣中的FeO 尤其是Fe 2O 3的存在,能帮助熔化渣中的高熔点氧化物,起化渣剂作用,并且导致熔渣粘度下降[1,2]。
炉渣的粘度主要取决于其所含离子的离子半径大小[3],而Fe 2+和Fe 3+的离子半径在炉渣中所含的所有阴、阳离子中是最小的,故随着Fe 2+、Fe 3+离子含量的增加,炉渣的粘度下降[4]。
由于炉渣的氧化性具有双重作用,高氧化性的炉渣熔点低、粘度低,因此对镁碳砖的附着力小,不易粘结上。
正如图1中(c )、(d )所示的那样,试样粘渣层内含有较大气泡,或者粘渣层薄而不连续。
这样的粘渣层在高温下的耐蚀性很低。
与此相反,低氧化性的炉渣熔点高、粘度大,对镁碳砖附着力大,容易粘结上,可以形成如图1中(a )、(b )所示的很厚的粘渣层。
尤其如图1(a )所示的粘渣层,不但粘渣层厚,而且因为粘渣的熔点高,故在高温下的耐蚀性也高。
3.2 炉渣氧化性对粘渣层牢固程度的影响图1反映出的粘渣层与镁碳砖之间结合状态的差异,是由炉渣中的TFe 含量所决定的。
TFe 含量为8.24%的炉渣所形成的粘渣层与镁碳砖之间结合状态良好,为无缝隙的紧密结合,如图1(a )所示。
经过扫描电镜测定,在靠近粘渣层与镁碳砖结合部位的渣侧,有细小铁珠存在。
这说明,尽管炉渣的氧化性低,但在粘渣过程中,含石墨的镁碳砖基质与炉渣接触时仍发生了如下反应:(Fe 2O 3)+C =2(FeO )+{CO}(1)(FeO )+C =[Fe ]+{CO}(2)上述反应生成{CO}小气泡和细小铁珠。
由于该渣熔点高,粘度大,加之上述反应是吸热过程,因此在反应部位形成局部“冷区”,所以炉渣粘度进一步提高,进而使得细小铁珠被炉渣粘滞而留在渣中。
而生成的{CO}小气泡排出或者分散在渣中。
TFe 含量为16.19%的炉渣所形成的粘渣层与镁碳砖之间的结合状态如图1(b )所示。
其中,镁碳砖中的粗颗粒镁砂与粘渣层之间形成良好的紧密结合,而含石墨的基质与粘渣层之间有细小的气孔存在。
在二者结合部靠近渣侧的地方仍然存在较多的细小铁珠。
细小气孔和铁珠的存在,说明镁碳砖浸入氧化性比较高的炉渣中进行粘渣时,反应(1)和反应(2)比较激烈,较多的细小铁珠和未来得及排出的{CO}小气泡留在二者结合部的渣侧。
细小气孔的存在,使粘渣与镁碳砖之间不能形成完全连续的紧密结合。
TFe 含量为21.70%和30.00%的炉渣所形成的粘渣层与镁碳砖之间的结合状态如图1中(c )、(d )所示,其粘渣层很薄而且不连续,并且含有较大3232002/6 耐火材料/NAIH UO CAI LIAO的气泡,结合强度很低。
这一现象说明,镁碳砖浸入氧化性更高的炉渣中进行粘渣时,上述反应(1)和反应(2)更加猛烈,生成了大量的CO。
这些CO 在逸出过程中对粘渣层产生向外的推力,阻碍了粘渣层与镁碳砖之间相结合。
高氧化性炉渣熔点低,粘度小,不易粘附在镁碳砖上。
即便粘结在镁碳砖上,也只能形成很薄的一层渣皮,并且夹着薄而大的气泡,粘结很不牢固。
如同种杰等人[5]的研究结果,渣中氧化铁含量增加一倍时,镁碳砖中碳的氧化速率提高一倍。
因为Fe2+、Fe3+离子半径很小,对镁碳砖渗透能力很强[6],可发生强烈的脱碳反应使镁碳砖脱碳层厚度增加。
失去碳网络骨架支撑的脱碳层呈疏松状态。
此外,反应产物{CO}在向外排出时扩大了渗透通道,为(SiO2)、(Fe2O3)、(FeO)、(MnO)等氧化物的侵入创造了条件,导致砖中氧化镁颗粒发生分离而熔入渣中,使脱碳层逐渐剥落而消失。
由此可知,用高氧化性炉渣对镁碳砖进行粘渣,不但粘渣效果差,而且还会对镁碳砖造成侵蚀。
4 改进高氧化性炉渣对镁碳砖的粘渣效果差。
如果采用含碳的镁质材料将高氧化性炉渣中的TFe含量降下来后再进行粘渣试验,效果又会如何呢?为此,在接下来的试验中,采用含碳的镁质材料把TFe含量为16.19%的炉渣的TFe含量调整至11.00%,再用镁碳砖浸入改质后的炉渣中进行粘渣试验,结果使图1(b)所示的粘渣层与镁碳砖之间的细小气孔消失,粘渣层与镁碳砖之间产生如图2所示的良好而紧密的结合,结合强度大大提高。
图2 改质后炉渣与镁碳砖之间结合状况Fig.2 Bonding between slag and MgO-C bricks after dipped in optimized slag5 结论(1)采用低氧化性炉渣,粘渣层厚,熔点高,粘渣层与镁碳砖之间形成良好的紧密结合。
(2)采用高氧化性炉渣,粘渣层很薄且不连续,熔点低,粘渣层与镁碳砖之间有较大的气泡。
(3)采用含碳的镁质材料调整炉渣氧化性后,粘渣层与镁碳砖之间的结合状态得到了改善。
参考文献1 苏天森,刘浏,王维兴.转炉溅渣护炉技术.北京:冶金工业出版社,19992 王诚训.MgO-C质耐火材料.北京:冶金工业出版社,19953 东北工学院,北京钢铁学院,等.专业炼钢学.北京:中国工业出版社,1961:34~354 朱英雄,钟良才,任子平,等.转炉溅渣护炉的合理工艺参数.第十一届全国炼钢学术会议.北京:中国金属学会炼钢专业委员会,2000,135~1365 种杰,伟远,董履仁,等.镁碳砖在炉气、炉渣和过氧化钢水中侵蚀速率的研究.复吹转炉炼钢用耐火材料基础研究论文集.北京:冶金工业出版社,1992:46~476 首钢炼钢厂,北京钢铁学校.氧气顶吹转炉.北京:冶金工业出版社,1971:197~199In fluence of slag oxidation nature on bonding between spla shing slag layer and MgO-C bricks/Zhu Y ingx2 iong,Zhou Jingang,Huang Mohua,et al//Naihuo Cailiao.-2002,36(6):322Bas e d on the obs ervation throu gh micros cop e on the bonding state of s plashing sla g layer and MgO-C bricks after sla g splashing exp eriments,s ome phenomena s uch as comp act bonding,loos e bonding carrying minute air holes or big air bubbles,and thick and thin,s plashing sla g layers were analys e d.The re as on for all thes e differences is the divers e oxidation nature of sla g and the cons e quent divers e de gre es of the re action be2 twe en the sla g and graphite in MgO-C bricks.Adding carbon containing materials into high oxidation nature sla g to re duce the TFe content could get fa voura ble effects.Key words:MgO-C bricks,Converter,Splashing sla g layer,Sla g nature,OxidationAuthor’s address:Institute o f Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang110004,China 423NAIH UO CAI LIAO/2002/6 耐火材料。