濺渣層與爐襯結合機理與抗浸蝕性能

　　濺渣過(guò)程中爐渣成分和結構的變化

　　冶煉和濺渣過(guò)程中，隨著(zhù)爐渣成分的改變，爐渣巖相結構發(fā)生很大的變化。

　?。?）初期渣：轉爐開(kāi)吹5min，熔池溫度約為1420℃，爐渣堿度為R=1.6～1.7，渣中TFe含量較低，MgO含量約為6%～7%，接近或達到飽和值。初期渣礦相組成幾乎全部為硅酸鹽結構。結晶相為鎂硅鈣石，結合相為橄欖石未發(fā)現RO相。MgO、FeO皆賦存于硅酸鹽相中。

　?。?）終點(diǎn)渣：普通轉爐終渣（如太鋼渣），堿度為3.3～3.7.渣中全鐵波動(dòng)在13%～18%.渣中MgO的飽和濃度為3%～4%，但實(shí)際中MgO含量達到3%～13%，超過(guò)飽和溶解度值。終渣硅酸鹽相以發(fā)達的板條狀C₃S為主，C₂S含量極少。結合相為鐵酸二鈣（C₂F）和RO相，約占總量的15%.結晶的MgO包裹在C₃S晶體中或游離的結合相中。

　　采用半鋼冶煉的終渣（如承鋼終渣），鐵酸鹽高達40%～50%，C₂S相只占20%～25%，還有少在量未熔的MgO顆粒。

　?。?）改質(zhì)渣：轉爐出鋼后，如果出鋼溫度過(guò)高、濺渣粘度較低時(shí)，往往需要添加少量石灰或續質(zhì)材料調整爐渣成分和溫度，以利于濺渣護爐。改質(zhì)爐渣中往往出現彌散未熔的石灰或MgO顆粒。同時(shí)C₂S含量增加并發(fā)育為良好的板條狀。

　?。?）濺后渣：濺渣后由于氣流的冷卻作用，使爐渣的巖相結構發(fā)生了明顯的改變。粗大發(fā)育良好的板條狀C3F被破碎成細小的顆粒，均勻彌散地分布于鐵酸鈣結合相中，使爐渣的密度增高。

　　2濺渣層與爐襯的結合機理

　　為了研究濺渣層與爐襯耐火材料的結合機理，在試驗室內進(jìn)行了小型柑堝濺渣試驗。濺渣后的柑堝在爐內緩冷后縱向剖開(kāi)進(jìn)行巖相觀(guān)察。

　　巖相分析結果證明，濺渣沿縱向分布很不均勻：

　?。?）由渣池向上，柑堝側壁上的濺渣層由厚逐漸變薄，上部濺渣層的厚度僅為0.1～0.5mm；而柑堝下部是較厚的密實(shí)濺渣層。

　?。?）上部濺渣層顏色黑亮有金屬光澤；下部渣層顏色暗，表面粗糙，有表面顯微裂紋和氣孔。

　?。?）從渣池底部向上連續濺渣層的礦物組成，發(fā)現隨高度的增加，濺渣層的礦物組成逐漸發(fā)生明顯的變化。在柑堝的底部，被氣流破碎的粒狀C₃S和C₂S以及結晶MgO顆粒富集在鐵酸鹽結合相內。

　　隨濺渣高度的增加，高熔點(diǎn)氧化物（C₃S、C₂S和MgO顆粒）逐漸減少，鐵相增加。在柑堝上部形成以鐵酸鹽為主的低熔點(diǎn)濺渣層。

　　濺渣層與Mg-C磚的結合部可細分為三個(gè)區域：

　?。?）燒結層：鐵酸鈣鹽C₂F沿續碳磚表面的顯微氣孔和裂紋，向致密的MgO機體內擴散。溶解與Mg0顆粒反應生成鐵續橄欖石（MgO-Fe₂O₃）燒結層。

　?。?）結合層：在濺渣層一MgC磚表面，濺渣層中的鐵酸鈣將磚襯中突出的MgO顆粒包裹起來(lái)，形成鎮鐵橄欖石的化學(xué)結合。同時(shí)，濺渣層中C₃S、C₂S和MgO顆粒在氣流的作用下鑲嵌在粗糙的耐火襯表面，形成機械結合。

　?。?）濺渣層：以粗大的高熔點(diǎn)顆粒狀C₃S、C₂S和MgO晶團為骨架，固溶在R0相和鐵酸鈣結合相中。

　　通過(guò)上述分析，推論出濺渣層與爐襯磚的結合機理如下：

　　在濺渣初期，低熔點(diǎn)流動(dòng)性強的富鐵爐渣首先濺射到爐襯表面，沿襯磚表面顯微氣孔和裂紋向MgO機體內擴散，形成以（MgOCaO）Fe₂o₃為主的燒結層。

　　隨濺渣的繼續，顆粒狀的高熔點(diǎn)氧化物（C₃S、C₂S和MgO）被氣流濺射到爐襯磚表面，形成以鑲嵌為主的機械結合。同時(shí)富鐵的低熔點(diǎn)爐渣包裹在耐火磚表面突出的MgO顆粒周?chē)纬苫瘜W(xué)結合層。

　　隨著(zhù)濺渣的進(jìn)一步進(jìn)行，使大顆粒C₃S、C₂S和MgO晶團濺射到結合層表面并與鐵酸鈣RO相相結合，冷卻固溶形成襯磚表面濺渣層。