鎂鋁尖晶石對(duì)鎂質(zhì)耐火材料抗侵蝕性的影響

王賓賓

摘 要：研究了在電石加工過程中添加耐火尖晶石對(duì)鎂質(zhì)耐火材料防銹性能的影響。隨著鎂鋁晶石合金含量的增加，鎂耐火材料對(duì)石灰窯腐蝕性逐漸降低，杭州金屬渣的滲透性逐漸增大，鎂耐火材料和玉石耐火材料的處理效果優(yōu)于鋼。抗碳材料優(yōu)于氧化鋯。

關(guān)鍵詞：鎂鋁尖晶石;鎂質(zhì)耐火材料;抗侵蝕性

1、前言

目前，為了提高鋼鐵的鑄軋能力，往往很難對(duì)截止水進(jìn)行鈣化處理。然而，在浙江省鑄鈣煉鋼過程中，鋼的精煉后果非常嚴(yán)重，鋁鋯和碳的損傷是前所未有的，鎂材料溫度高，不易被鈣和鈣侵蝕，改性鎂滑雪板的熱震穩(wěn)定性提出了兩個(gè)問題：第一，它是一種很有前途的滑雪耐火材料，MgO與碳、碳化物的結(jié)合限制了它的發(fā)展，它的抗氧化性低，對(duì)鋼的滲碳過程有不良影響，根據(jù)多義性原理，提高了它的耐熱性。

2、鎂質(zhì)耐火材料的概況

鎂質(zhì)耐火材料是轉(zhuǎn)爐的主要爐襯。在冶煉過程中，鋼渣和鋼水與爐襯緊密相連。爐渣對(duì)爐襯的侵蝕是爐襯損壞的重要原因，爐渣成分受多種因素影響。轉(zhuǎn)爐渣中的鋼種差別很大。不同類型爐渣對(duì)耐火材料的侵蝕過程不同。通過對(duì)含鈦渣和鎂耐火材料作用機(jī)理的分析，確定爐渣脫碳和爐渣進(jìn)入耐火材料是造成耐火材料損失的主要原因。

眾所周知，尖晶石在高溫下具有優(yōu)異的力學(xué)、化學(xué)和熱力學(xué)性能，但燒結(jié)的難度并不是很大。Mgo-Mgo-al化合物在各種應(yīng)用和研究中具有重要的意義。Alper等人研究了mgo-mgal04體系的相圖，發(fā)現(xiàn)在mgo含量為45%的mgo-mgal2o4二元體系中，在1995c有一個(gè)低共晶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了MgO在尖晶石相中的固溶度，其溶解度可達(dá)到39%MgO和61%all2o，Bailey等人發(fā)現(xiàn)過量的MgO對(duì)尖晶石的致密化非常有用。方鎂石作為第二相，限制了晶界的移動(dòng)，產(chǎn)生了具有優(yōu)良力學(xué)性能的致密小晶粒。隨著鎂鋁熟料研究的發(fā)展，尖晶石含量為40%（含鎂鋁熟料）的鎂尖晶石磚性能最好。作者還發(fā)現(xiàn)，在許多應(yīng)用中，磚具有良好的抗熱震損傷和抗侵蝕腐蝕性能。對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯用鎂尖晶石磚進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，由天然菱鎂礦和熔融尖晶石顆粒制成的磚比由海水菱鎂礦和燒結(jié)尖晶石制成的類似產(chǎn)品具有更高的抗水化、抗碳化和抗硫酸鹽侵蝕能力。前者的組合也被報(bào)道在更高的液相和可變的涂層狀態(tài)下表現(xiàn)更好。以92%純方鎂石和8%氧化鋁為原料，研制了一種堿性耐火材料。他們發(fā)現(xiàn)，在燒成或使用過程中，方鎂石和鋁土礦的細(xì)顆粒會(huì)發(fā)生反應(yīng)，形成尖晶石，這與磚中的尖晶石是一樣的。他們還取得了突出的抵抗負(fù)荷變形，熔渣和剝落。在鎂磚中加入尖晶石可以提高鎂磚的抗熱震性能。水泥回轉(zhuǎn)窯鎂鉻磚的使用壽命是傳統(tǒng)鎂鉻磚的2～3倍。MgO與尖晶石的熱膨脹行為有很大差異，是提高其抗熱震性能的原因。非均勻熱膨脹導(dǎo)致尖晶石顆粒表面形成大量的拉伸壓力環(huán)和微裂紋，阻止了熱沖擊裂紋的擴(kuò)展。在熱壓中致密MgO-尖晶石復(fù)合體中方鎂石尖晶石界面的微裂紋和界面分離是由于冷卻過程中熱膨脹不均勻和二次尖晶石結(jié)晶造成的。

3、結(jié)果與討論

原料的理化性質(zhì)表明，其純度在98%以上。IHO煅燒過程中含有石灰和氧化鐵，它們是b2o的主要雜質(zhì)，含量很低。煅燒氧化鋁中的主要雜質(zhì)是堿度。對(duì)錠子材料的比重和物相的分析也反映出原材料的純度高于亞微米的接地面積。主要雜質(zhì)還包括國(guó)際水文組織（IHO）中的少量B23鈣和氧化鐵，燒結(jié)濃度超過96%。單元和相分析也反映了材料的高純度。

尖晶石燃燒粉碎后的X射線衍射譜表明，氧化物僅由尖晶石組成，不易分離，具有各方反應(yīng)完全的特點(diǎn)。粉磨后的尖晶石粉體由化學(xué)計(jì)量組成，其中含有少量的Zr0顆粒，從而消除了粉磨過程中Zr0污染的可能性。打漿表面的單位面積表示材料的亞微米粒徑。

3.1密度研究

不同批次的密度圖顯示，隨著尖晶石用量的增加，密度逐漸增大，但變化不大。當(dāng)燒結(jié)溫度上升到1650℃時(shí)，密度也很好，但溫度繼續(xù)上升，密度沒有上升。所有組件1650c-最佳燒結(jié)溫度。孔隙度的研究也表明了這一點(diǎn)。掃描電子顯微填充MgO和更緊密基體之間的間隙，使樣品燒結(jié)得更好。然而，沒有一項(xiàng)關(guān)于方密度的研究發(fā)現(xiàn)有顯著差異，這可能是由于尖晶石和菱鎂礦的相密度相似。

3.2熱膨脹研究

不同批次的線性熱膨脹曲線表明，隨著尖晶石用量的增加，熱膨脹率降低。這是因?yàn)榧饩臒崤蛎浀陀阪V。無尖晶石的A組膨脹值為166%，1400℃時(shí)尖晶石含量由30%降至1.36%。復(fù)合耐火材料的線膨脹系數(shù)，表明隨著尖晶石用量的增加，復(fù)合耐火材料的成本逐漸降低。

3.3RUL研究

在顯示器上，尖晶石和鎂的純氧化相大大提高了RUL的變形值，主要吸附在尖晶石結(jié)構(gòu)中。主軸摻雜降低了變質(zhì)概率，提高了變形強(qiáng)度。對(duì)于純氧化鎂，錠子批次中存在第二級(jí)錠子，以限制機(jī)械滑動(dòng)引起的變形。在鎂和尖晶石氧化物的熱膨脹過程中，失配會(huì)在基體中產(chǎn)生微裂紋，有助于粘結(jié)和抑制裂紋擴(kuò)展。尖晶石越多，裂紋越小，基體的力學(xué)性能越高。

3.4熱沖擊后的剩余強(qiáng)度

MOR結(jié)果表明，20%尖晶石復(fù)合材料的單位強(qiáng)度基本相同，D組與30%尖晶石復(fù)合材料的強(qiáng)度相當(dāng)，但相對(duì)較低，這可能是由于存在大量的微裂紋，當(dāng)發(fā)生熱沖擊時(shí)，無尖晶石部分的強(qiáng)度急劇下降，燒結(jié)礦將被破壞在較低的壓力下。在高溫?zé)Y(jié)條件下，粘液相只出現(xiàn)鎂相雜質(zhì)，尖晶石的使用大大提高了殘余強(qiáng)度，抑制了每批尖晶石的微裂紋。熱沖擊裂紋擴(kuò)展在較寬的熱沖擊周期內(nèi)，微裂紋的影響更加明顯，殘余強(qiáng)度的降低是由于溫度的升高。在D組中還注意到，它含有30%的尖晶石。在熱沖擊過程中，大量的微裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致殘余強(qiáng)度降低。

結(jié)束語

隨著鎂鋁晶石含量的增加，鈣處理鋼渣用耐火鎂的腐蝕性逐漸降低，純鎂和純鎂耐火材料的抗腐蝕性能明顯優(yōu)于鋁鋯耐火材料。

參考文獻(xiàn)

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