鎂鈣系耐火材料所具備的特性,主要有以下6個(gè)方面:
1、耐火度高,穩(wěn)定性好
氧化鈣的熔點(diǎn)為2600℃,而氧化鎂的熔點(diǎn)更高,達(dá)到了2800℃,比很多常用的氧化物耐火材料的熔點(diǎn)都要高。工業(yè)上常用的氧化物耐火材料的熔點(diǎn)及使用溫度見表1所示:
表1常用的氧化物耐火材料的熔點(diǎn)及使用溫度。
CaO是最穩(wěn)定的常見氧化物之一,與各種熔融金屬幾乎不發(fā)生任何反應(yīng),根據(jù)出川通等學(xué)者的研究,在1500℃時(shí),一些氧化物生成自由能(負(fù)值)的絕對值大小順序?yàn)椋篊aO≥HfO2>ZrO2>Al2O3>MgO>TiO2>SiO2>Cr2O3,在金屬及合金的熔煉溫度下,CaO被活性合金元素還原的量要比其他工業(yè)材料少得多。
2、凈化鋼水
鎂鈣系耐火材料凈化鋼水的原理主要是:鎂鈣磚中的游離CaO具有很低的氧分壓,在鋼水中的溶解度極小,是一種可以有效避免鋼水再次氧化的氧化物;游離的CaO能夠吸附鋼水中的[S]、[P]、[O]以及Al2O3、SiO2等非金屬夾雜物,使鋼水得到凈化,同時(shí),爐渣與MgO-CaO反應(yīng)生成高耐火度的C2S,能夠增大熔渣潤濕角和粘度,進(jìn)一步改善鋼水脫硫效果。同時(shí),反應(yīng)形成的低熔物會上浮進(jìn)入爐渣中,可以防止水口發(fā)生堵塞。日本學(xué)者在研究后指出,冶煉不銹鋼時(shí)使用不燒鎂鈣磚效果較好。
3、堿度高
由于MgO-CaO系耐火材料中的游離CaO會在精煉初期堿度低時(shí)優(yōu)先與爐渣中的SiO2反應(yīng)生成高耐火度(熔點(diǎn)2130℃)、高黏性的C2S,使熔渣潤濕角增大,粘度提高,阻止了爐渣向耐火材料內(nèi)部的進(jìn)一步侵入,改善變質(zhì)層變厚的不良狀況。此外,鎂鈣磚抗高堿度渣(R>1.5)的能力優(yōu)于抗低堿度渣,主要原因是高堿度渣粘度大,熔點(diǎn)高,含有較多高熔點(diǎn)礦物相(如方鈣石CaO、2CaO·SiO2、3CaO·SiO2等),很難滲入磚中。低堿度渣粘度小,熔點(diǎn)低,含有一些低熔點(diǎn)硅酸鹽相(如CaO·MgO·SiO2等),易侵入磚中。在煉鋼過程中可進(jìn)行高堿度爐渣條件下的冶煉操作,提高爐襯的壽命。
鎂鈣系耐火材料對高鐵渣也有較強(qiáng)的抵抗能力,原因是在使用過程中,渣中鐵離子會擴(kuò)散到磚中,不僅不會降低鎂鈣耐火材料抗渣性,反而能夠使耐火材料靠近渣帶一側(cè),形成一種高溫固相的直接結(jié)合,起到屏蔽作用,阻礙鐵離子進(jìn)一步擴(kuò)散。
在自身成分對于抗渣性的影響方面,黃波等人的研究表明,在鎂鈣材料中隨著CaO含量的增加,其抗CaO-SiO2渣的能力增加,而抗CaO-Al2O3渣的能力降低。主要原因是CaO能夠與SiO2在工作面生成大量高熔點(diǎn)的硅酸鈣(C3S),這些C3S包圍了氧化鎂,形成橋狀結(jié)構(gòu),這種高溫相能夠阻止熔渣的侵蝕;而CaO-Al2O3渣會使工作面生成較多低熔點(diǎn)的鈣鎂橄欖石(CMS)和鈣鋁黃長石(C2AS)。同時(shí),w(CaO)≥50%的高鈣MgO-CaO材料對酸性和堿性熔渣的抗渣性都比較強(qiáng),而低鈣鎂鈣磚對堿性渣的抗侵蝕性較強(qiáng),但對酸性渣的滲透抵抗力較弱。
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