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 電爐鎂炭磚煉鋼，是利用石墨電極間產(chǎn)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼的設(shè)備，分直流電爐和交流電爐，其中交流電爐占大多數(shù)。本工作根據(jù)電爐的損毀機(jī)理研制并生產(chǎn)了適庸電爐要求的鎂炭磚。

１電爐襯損毀情況分析

經(jīng)過(guò)對(duì)各種電爐進(jìn)行實(shí)際跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其渣線部位是最薄弱區(qū)域．一般下爐后渣線區(qū)在島度方向有１００～２００Ⅻ，深度１００∞左右的嚴(yán)重侵蝕環(huán)溝（見圖１），交流電爐襯靠近２”電極處渣線磚侵蝕最嚴(yán)重。經(jīng)分析認(rèn)為主要是在煉鋼形成的爐渣上下波動(dòng)，加上吹氧的攪拌作用．使鋸渣對(duì)爐襯造成根大的渣的侵蝕。一般渣中含有大量的Ｆｅ０，具有很強(qiáng)的氧化性。此處的渣線鎂炭磚很容易被氧化。同時(shí)大部分渣中的Ｍ９０含量偏低，一般在５％以下．未達(dá)到飽和狀態(tài)．一般爐渣中的Ｍｇｏ控制在８～１２％之間才可能達(dá)到飽和，由此造成鎂炭磚中的氧化鎂溶解進(jìn)入爐渣中從而造成鎂炭磚的蝕損。爐渣中還含有較多的ｓｉ０二．酸性很強(qiáng)．煉鋼時(shí)要加入大量的ｃ８０和ｃａＦ：作為造渣劑．此種爐渣很稀，與鎂炭磚中的Ｍ９０極易形成低熔點(diǎn)的鈣鎂橄欖石ｃＭｓ（熔點(diǎn)１４９０℃）和鎂薔薇輝石ｃ。Ｍｓ：。（熔點(diǎn)１５８０℃）且粘度很稀，極易在鎂炭磚氣孔中滲透，加一弋＝二二］

大了侵蝕速度。在電爐鎂炭磚砌筑時(shí)一般坡度很小．且在出鋼或補(bǔ)爐時(shí)無(wú)法將侵蝕面通過(guò)搖爐擗平，因此在侵蝕嚴(yán)重的渣線部托就無(wú)法用普通的補(bǔ)爐磚或補(bǔ)爐料進(jìn)行修補(bǔ)．噴補(bǔ)效果也小如轉(zhuǎn)爐明顯，山于以上幾個(gè)方面原因，造成一般電爐襯的壽命較低。在２ｏｏＤ年初，山東省內(nèi)的幾家３０噸以下小電爐使用壽命一般在ｌ００爐左右。而其中一座小電爐。其屬于國(guó)家“８６３計(jì)劃”粉末冶金丁程的主要設(shè)備，冶煉溫度高達(dá)ｌ８２０℃，爐齡一直徘徊在平均２６爐左右．成為困擾該企業(yè)和項(xiàng)目的一大難題。

２研制部分工作總結(jié)

針塒電爐襯的損毀特點(diǎn)．我們重點(diǎn)塒渣線鎂炭磚的耐沖刷、耐侵蝕性進(jìn)行了攻關(guān)。熔池部位由于受渣的侵蝕程度較低，因此分析認(rèn)為只要保證其良好的熱震穩(wěn)定性和一般的抗侵蝕性能就可咀了。我們通過(guò)分析影響渣線鎂炭磚壽命較短的原因開展了研制攻關(guān)工作．并最終使研制的產(chǎn)品——優(yōu)質(zhì)電爐用鎂炭磚滿足了電爐煉鋼的要求，總結(jié)如下。

２．１炭含量的選擇

通過(guò)使用情況的調(diào)查分析．石墨含量塒鎂炭磚的使用壽命有著決定性的作用

石墨．特別是鱗片石墨是電的良導(dǎo)體，在渣線部位．按照陳肇友的分析．其鎂炭磚的蝕損奉質(zhì)上是由腐蝕電池的短路電流過(guò)大引起的。通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)證明這一理論：采用電爐渣作電解質(zhì)，在Ｎ：保護(hù)條件下把其加熱到１４５０℃后．將炭電極與鐵電極同時(shí)插入溶渣中，并用粗銅線將＿電極相連，可以發(fā)現(xiàn)在熔池中炭電極處有氣泡冒出，而鐵電極處卻十分平靜，十幾分鐘后石墨電極侵蝕嚴(yán)重，而鐵電極沒有變化。同樣實(shí)驗(yàn)條件但在Ｆｅ、ｃ電極上分別與一外加約１．０ｖ電池的正負(fù)極相連，１４５０℃熔渣中Ｆｅ、ｃ電極處均無(wú)氣泡冒出．炭電極也未出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象。

陽(yáng)極反應(yīng)為：Ｃ＋ｏ２。一Ｃｏ＋２ｅ

｜ｉｌｊ極反府為：Ｆｅ２＋＋２ｅ—Ｆｅ

總反應(yīng)為：Ｃ＋（Ｆｅｏ、一ｃＯ＋Ｆｅ

電池為：ｃＩ熔渣ｆＦｅ

由此腐蝕電池可知，為了減輕鎂炭磚在鋼液一爐渣—鎂炭磚三相交界處的侵蝕，可以從以下四個(gè)方面解決：①增大腐蝕電池內(nèi)電阻，具體措施是相應(yīng)減少石墨含量（因石墨是電的良導(dǎo)體）：②在鎂炭磚中加入比石墨電極標(biāo)準(zhǔn)電位更低的金屬，例如ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ｃａ等金屬，以阻止腐蝕電池的產(chǎn)生．這些金屬可大量中和石墨正電性，造成內(nèi)部短路，減少腐蝕電流：③將鎂炭磚直接接到直流電源負(fù)電極上，進(jìn)行陰極保護(hù)；④加入能增大爐渣內(nèi)電阻的造渣劑。由于第③、④兩條需要由鋼廠來(lái)做，我們只能為其提出建議，很多情況我們無(wú)能為力，因此我們重點(diǎn)實(shí)掩了第①、②兩條措施。

９８年初我們?cè)谀常祰嶋姞t渣線部位使用１８Ａ鎂炭磚，結(jié)果使用壽命只有７９?fàn)t。按照腐蝕’電池理論，降低炭含量，增加了內(nèi)電阻，用１４Ａ鎂炭磚使用壽命達(dá)到９０次。

我們?cè)谏a(chǎn)中，通過(guò)不同工藝配比的調(diào)整，確定了根據(jù)不同的爐溫和其他使用條件，把渣線鎂炭磚的炭含量控制在１２～１４％之間。而對(duì)于熔池部位和來(lái)被鋼水及熔渣浸泡部位的鎂炭磚，炭含量一般控制在６～１０％之間，且石墨選用低檔產(chǎn)品．固定炭含量不大于９２％；渣線用石墨則選用固定炭含量太于９６％的產(chǎn)品。

石墨粒度是一個(gè)很重要因素，粒度越細(xì)越易氧化。如某廠所作的某種鱗片石墨粒度與氧化溫度關(guān)系如下表：

ｌ石墨粒度ｍｍ０．２８～０．２０．Ｊ２５～０．１５４０．０６Ｓ～ｏ．０７６０．０４Ｓ～０．０５４＜ｏ．０３８５

ｌ顯著氯化溫度℃６７２６５８６３７６１７５８ｌ

Ｉ氧化峰值溫度℃７７９７６８７４５乍３ｌ６９９

我們通過(guò)多年實(shí)踐，并綜合抗氧化性能、成型性能和產(chǎn)品原料成本等幾個(gè)方面因素，選擇１００目的鱗片石墨作為石墨加入粒度，通過(guò)以上措施的實(shí)施．在鎂炭磚的使用中取得了較好的效果，

２．２添加劑選擇（印添加劑對(duì)耐侵蝕能力和抗氧化能力分析）

鎂炭磚中為了防止炭的氧化和產(chǎn)生腐蝕電池，均要加入部分Ａｌ、Ｍｇ、ｓｉ、ｃａ等金屬粉末作為抗氧化劑。由于電爐渣具有很強(qiáng)的滲透、侵蝕、沖刷、氧化作用，因此各種添加劑在鎂炭

金屬ＡＪ在鎂炭磚中形成Ａ１４ｃｊ，呈晶須狀，生成溫度一般為９００℃；ＡＩ＋Ｎ２一ＡＩＮ，生成溫度?２６４?磚抗侵蝕過(guò)程中所起的作用大不一樣。

一般為８００℃：而金屬硅在鎂炭磚中形成Ｂ＿一ｓｉｃ，～般形成溫度為１１００℃以上。當(dāng)ＡＩ和ｓｉ共同作為抗氧化劑時(shí)，則Ａ】４ｃ３形成溫度為８００℃，Ｉ卜ｓｊｃ形成溫度為７帥℃。這３個(gè)反應(yīng)可大大提高鎂炭磚強(qiáng)度起到防氧化作用，特別是低溫時(shí)，ｓｉ與ＡＩ共同作為抗氧化劑時(shí)，ｓｉ與Ａｌ在５７７℃形成了共熔體．因此可降低Ａ１４ｃｊ和Ｂ—ｓｉｃ的形成溫度。ＡＩ｜ｃ３于１４００℃以上逐漸消失大部分形成Ａ１２饑和ＭＡ，而ｆ卜ｓｉｃ被ｃ０氧化成ｓｉ０２，在１６００℃咀上Ａｂｃ３與Ｂ—ｓｊｃ已全部形成了Ａ１２ｑｂ、ｓｉ０２、ＭＡ等。由此分析，如果純作為抗氧化劑來(lái)說(shuō)，在鎂炭磚中應(yīng)ＡＩ＋ｓｉ復(fù)合的形式效果好于單獨(dú)加入，但考慮到高溫時(shí)Ａｂａ形成ＭＡ和Ａ】２０３，ｓｉｃ形成ｓｊｑ，ｓｉ０２又會(huì)與Ｍ９０?ｃａｏ（存在于渣中）形成低熔點(diǎn)的鈣鎂橄欖石ｃＭｓ（熔點(diǎn)１４９０℃）、鎂薔薇橄欖石ｃ３Ｍｓ３（熔點(diǎn)１５８０℃）。因此加Ａｌ作為抗氧化劑比用ｓｉ抗氧化劑的鎂炭磚耐侵蝕性能要高，特別是在存在大景熔渣的渣線部位。

金屬鋁加＾后在各溫度下產(chǎn)生的物相由Ｐ威拉斯所作的‘在含金屬ＡＬ的鎂炭磚中理想的反應(yīng)物相的產(chǎn)生順序與熱梯度的關(guān)系圖》（Ｐ威拉斯（ｗ枷ａｍｓ）等．１９９１年）可以看出Ａｌ粉在高溫時(shí)以ＭＡ形式存在，其熔點(diǎn)為２１３０℃，屬高溫相。

某鋼廠２０噸電爐用渣線鎂炭磚通過(guò)使用兩種抗氧化劑，Ａ】２％及Ａｌ＋ｓ吐％（各半），具體指標(biāo)為：

體積密度，

Ｍ２０，％Ｃ．％顯氣孔率，％常溫耐壓，ＭＰＩ高溫抗折．ＭＰＩ備注

ｇ，ｃｍ３

１２～１５Ａ１２％

７６～Ｓ２１３～１５２．９６～３．０２１．５～３．０４０～６０

】０～１２Ａｌ＋Ｓｉ２％

侵蝕速度明顯不同，Ａｌ＋翻２％的產(chǎn)品使用壽命在５５—７５爐之間．而Ａ心％的產(chǎn)品則可使用到１００爐以上。分析認(rèn)為主要原因除了以上已分析到的原因外，Ａｂ仉與爐渣形成ｃＡ６（熔點(diǎn)ｌｓ５０℃）因此其表現(xiàn)了較好的耐侵蝕性能。而ｓｉ形成的ｓｊ０２與爐渣形成低共熔物ｃＭｓ（１４９０℃），ｃ３Ｍ＆（１５８０℃）．所以綜合結(jié)論為：?jiǎn)为?dú)加ＡＩ比Ａ】＋ｓｉ復(fù)合和單獨(dú)加ｓｉ的鎂炭磚耐侵蝕性能都好。因此我們?cè)谏a(chǎn)渣線鎂炭磚時(shí)以ＡＩ作為添加劑。

２．３嚴(yán)格控制較低的顯氣孔率和較高的體積密度

根據(jù)陶友祥的研究，熔渣在耐火材料中的滲透速度與耐材氣孔孔徑的四次方成正比，電爐渣線由于不能像轉(zhuǎn)爐的濺渣護(hù)爐那樣始終被高牯度高耐火度的爐渣所保護(hù)，而是始終浸泡在很稀且滲透性很強(qiáng)的爐渣中，因此電爐渣線鎂炭磚的致密程度、顯氣孔率對(duì)磚的耐侵蝕滲透性有著至關(guān)重要的作用。從電爐渣線殘磚觀察發(fā)現(xiàn)，侵蝕行為主要形成反應(yīng)帶和脫炭帶而掛渣層非常薄。反應(yīng)帶是脫炭后熔渣滲入鎂炭磚的侵蝕區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，爐渣中的Ｆｅｏｎ被還原為Ｆｅ。熔渣滲入磚中的深度主要決定于脫炭層的厚度。減少脫炭層厚度一是用抗氧化劑．二是提高致密度降低顯氣孔率增大熔渣滲透阻力。

在２０００年初為某廠生產(chǎn)的２套渣線鎂炭磚，材質(zhì)丁藝相同，只是在生產(chǎn)第一套磚時(shí)阿某方面原因造成氣孔率稍高，但使用壽命相著很多．指標(biāo)為：

『Ｍ窖ｏ，％Ｃ．％體積密度，ｇ，ｃｍ３顯氣孔率，％常溫耐肛．ＭＰａ高溫抗折，ＭＰａ格注１Ｉ７８．９１４．５２．９７４．’４Ｓｔ３．２第套磚１Ｉ７７．７１４．６２．９７３．４４３１３．１弟＿套磚ｌ第一套磚比第二套磚使用壽命減少ｌ／１０，而指標(biāo)中只有顯氣孔率超了ｌ。３％?，F(xiàn)很多ｆ’家為達(dá)到降低顯氣孔率的目的，把成型后的鎂炭磚經(jīng)過(guò)４００～６００℃熟處理屑再用中溫瀝青浸湞，效果較好。使用壽命較長(zhǎng)。但生產(chǎn)工藝繁瑣，可是可【；【降低原料成本。作者于２０００年專門對(duì)鎂炭磚顯氣孔率的影響因素進(jìn)行了研究并制定了許多相應(yīng)的針對(duì)措施，使生產(chǎn)的渣線磚的顯氣孔率降到了２％以下。

因此為了保證產(chǎn)品的使用性能，我們把渣線鎂炭磚的體積密度一般控制在３．ｏｏ～３．０８ｇ，ｃｍ３之間，顯氣孔率一般控制在Ｏ．５～２．ｓ％之間。為了保證這一指括的穩(wěn)定我們主要利用三個(gè)方面的措施來(lái)解決：

２．３．１調(diào)整樹贈(zèng)性能

現(xiàn)鎂炭磚用的結(jié)臺(tái)劑主要是熱塑性和熱同性樹脂，我Ｊ用的是自產(chǎn)熱期性樹脂。一般熱塑性樹脂為保證較高的粘接強(qiáng)度而要求其具有較高的周含揖．溶劑加入孱少，其粘度隨環(huán)境溫度的影響而變化很大，特別是冬季．因此一般在使用前都要水浴加熱，鎂砂也要加熱。山于Ｔ藝條件的限制，在泥料的存放．工序銜接時(shí)溫度較難控制，造成泥料溫度降低。每個(gè)鎂砂顆粒均形成了一個(gè)很硬的粘有細(xì)粉的球，流動(dòng)性變差，成型非常困難，制品因此也顯氣孔率升高，體積密度降低，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證。設(shè)備性能也損壞嚴(yán)重。

針對(duì)此項(xiàng)問(wèn)題，在專家指導(dǎo)下，找出了熱塑性樹脂的粘度的影響囡素：

ｑ＝，（ｘ—ｙ．Ｔ）

ｎ一～樹臘粘度

ｘ——苯酚和甲醛的摩爾比

ｙ——樹脂固含量

Ｔ——溫度