夾渣對(duì)中間包塞棒耐火材料的蝕損(神翻譯)

1、夾渣對(duì)中間包塞棒耐火材料的蝕損鋼水中的液態(tài)夾雜對(duì)中間包塞棒頂部耐火材料的影響很大，在本次研究中，對(duì)鋼坯生產(chǎn)中加渣對(duì)中間包塞棒耐火材料的侵蝕磨損進(jìn)行了討論。利用現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)，在1570至1600的氬氣氣氛中，測(cè)定了14小時(shí)之間夾渣（SiO2-Al2O3-CaO-MnO-FeO）對(duì)三種塞棒頂部耐火材料，即Al2O3-C, ZrO2-C和 MgO-C的影響。通過現(xiàn)場(chǎng)重力數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合測(cè)試后試樣的檢驗(yàn)，可以為渣耐材交互作用的動(dòng)態(tài)過程以及耐火材料的損蝕機(jī)理提供有價(jià)值的觀點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明三種耐火材料性能明顯不同，其性能主要是由對(duì)液態(tài)夾雜化學(xué)侵蝕的抗力和內(nèi)部碳氧化反應(yīng)的程度來決定。夾雜中的FeO對(duì)耐火材料中

2、的碳氧化物有明顯作用，從而導(dǎo)致劇烈反應(yīng)和嚴(yán)重磨損。夾雜中MnO同樣也與碳發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)程度小，對(duì)耐火材料的嚴(yán)重磨損只發(fā)生在耐火材料的顆粒上。而由于內(nèi)部碳氧化反應(yīng)造成的失重則是較為重要的一個(gè)問題。在耐火材料測(cè)試中，MgO-C效果最差，是因?yàn)樘寂cMgO顆粒內(nèi)部都受到夾雜物嚴(yán)重侵蝕，重量損失則是由于內(nèi)部碳的反應(yīng)。當(dāng)MnO含量上升到33wt%時(shí)，ZrO2則表現(xiàn)出對(duì)化學(xué)侵蝕的抵抗力，但是由于碳的反應(yīng)造成了質(zhì)量的嚴(yán)重?fù)p失；Al2O3-C在測(cè)試中表現(xiàn)最佳，對(duì)夾渣的磨損和內(nèi)部碳反應(yīng)都具有抵抗性。這一結(jié)論在現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和觀察中得到廣泛的共識(shí)。關(guān)鍵詞 中間包塞，耐材磨損，液態(tài)夾雜，連續(xù)鑄鋼。1. 前言在連鑄過程中

3、，中間包操作時(shí)由于固態(tài)夾雜沉積而使水口堵塞已經(jīng)成為一個(gè)大家廣泛研究的課題，1-3）相比之下，關(guān)于中間包塞棒或侵入式水口與液態(tài)夾雜相互作用而引起的耐火材料損蝕研究甚少。中間包塞頭侵蝕發(fā)生在設(shè)備更新過渡期間，4）在這個(gè)過渡期，需要為新安裝的鋼包冶金爐設(shè)計(jì)新的二次精煉工藝。特別是通過殘留鋁控制游離氧和鈣處理來掌握夾雜的組分，并以此給于更穩(wěn)定的連鑄操作環(huán)境。在此期間，二次處理以及夾雜對(duì)塞頭性能的影響變得明顯。有些情況下，觀察到中間包用MgO-C塞頭嚴(yán)重?fù)p蝕會(huì)導(dǎo)致操作程序的錯(cuò)亂，同樣的，其它塞頭耐材也進(jìn)行過測(cè)試。通過本次實(shí)驗(yàn)測(cè)定，是為了研究鋼中夾雜物成分對(duì)中間包塞頭損蝕作用的反應(yīng)機(jī)制。三種中間包塞頭耐材

4、Al2O3-C, ZrO2C, MgO-C與SiO2Al2O3CaOMnOFeO夾進(jìn)行了測(cè)試，此測(cè)試是利用現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)在15701610的氬氣氣氛中下進(jìn)行了1至4小時(shí)，主要研究了耐火材料的性能、化學(xué)性質(zhì)的影響及耐火材料損蝕的機(jī)理。2. 實(shí)驗(yàn) 通過不同處理方法組成的夾雜組分被用于二次精煉操作。4）其中的夾雜物組成如表1所示，這些夾雜組成是通過SEM/EDS分析儀在低碳情況下確定出來的。在中間包冶金過程中不同的操作并且由此導(dǎo)致的夾雜物組成變化是明顯的。渣1與渣A對(duì)應(yīng)的處理是深度的鈣處理工藝，故其夾雜相中的MnO含量降至很低的量；而渣1又由于在鈣處理前，鋼液中存在有殘氧，故其對(duì)應(yīng)的低的游離氧含量

5、，相對(duì)于渣A其夾雜相中Al2O3含量較高。渣B采用低鈣處理，與渣1和渣A相比它的CaO含量較低，MnO含量較高，渣C則是未經(jīng)鈣處理的平均夾雜物組分。表1 夾渣的化學(xué)成分（wt%）LnclusionLadle TreatmentFe2O3CaOSiO2Al2O3MnOTiO2Slag 1HighAlheavy Ca3.3643.2614.3838.36-0.63Slag AlowAlheavy Ca-42.7126.2729.680.630.71Slag BLight Ca-24.5134.8433.126.630.90Slag CNil Ca-0.0537.7128.5333.170.54為了

6、與表1所示的夾雜成分相比較，還制備了合成渣樣，即在標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下在1600，在馬弗爐中通過稱量、均勻、溶解后進(jìn)行操作。測(cè)定了由Al2O3-C, ZrO2-C和MgO-C構(gòu)成的中間包頭，其化學(xué)組成如表2所示。表2 塞棒頭的化學(xué)成分（wt%）RefractoryCFe2O3SiO2Al2O3MgOCaOZrO2Al2O3-C16.577.84.90ZrO2C18.4SiC9.171.10MgO-CLOI19.10.370.800.5078.090.87現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)過去常常用于研究渣與耐材反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)環(huán)節(jié)，這一技術(shù)的具體細(xì)節(jié)已在之前的研究中介紹過，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。（5-7）現(xiàn)場(chǎng)重力分析實(shí)驗(yàn)的數(shù)

7、據(jù)將會(huì)在加熱階段后期得以顯示，并且能提供含碳耐材的內(nèi)部性質(zhì)的信息，例如，重量虧損是由于碳的氧化反應(yīng)。從圓柱形耐材（¢20，長(zhǎng)35-40mm，重30-38g）中心鉆孔，在其頂部中心有一小孔，小孔中插入與其同軸的直徑為4mm的鋁棒。通過在空氣中愈合和干燥一整夜，把樣品放在110的空氣環(huán)境中進(jìn)一步干燥。大約含100g渣的鉬棒（¢70長(zhǎng)50mm），其渣的厚度大約為10mm，鉬棒應(yīng)保持垂直方向，通過鉛錘使其誤差精確到0.1mm。為防止耐材中碳的氧化，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中用氬氣進(jìn)行保護(hù)，為更進(jìn)一步去除滲入爐內(nèi)的氧化性氣體，可以在鉬棒上放一個(gè)石墨蓋，其中心孔徑為40mm。圖1 實(shí)驗(yàn)裝置的示意

8、圖一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)步驟如下：把鉬棒和耐材樣品放入爐內(nèi)高溫區(qū)域并保持樣品與渣表面相距17mm；從爐子頂部以1.5L/min吹入純氬并從底部排出，與此同時(shí)將爐子以400/h的速度一直加熱到1570，測(cè)溫使用“B”型熱電偶并使其與石墨蓋上方相距在10mm以內(nèi)（如圖1）；耐材樣品和熔融渣在實(shí)驗(yàn)溫度下平衡大約15min；然后，將鉬棒以0.1mm的速度慢慢提升直至渣與耐材接觸；在1至4小時(shí)測(cè)試之內(nèi)，從第二次重力平衡開始記起，每下一次重力平衡之前記錄五次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，鉬坩堝慢慢減少直到渣與耐材接觸停止并返回原來位置；在1570到1200間，爐子以200/h冷卻后以200/h冷卻至室溫；將耐火材料與坩堝取出爐子，

9、將耐材樣品和渣樣通過XRF化學(xué)分析或SEM檢驗(yàn)。 3. 結(jié)果3.1加熱過程中的重量損失高溫下含碳耐材的質(zhì)量損失是由于內(nèi)部的碳氧化反應(yīng)，這已經(jīng)在高溫條件下通過重力研究測(cè)定（8-9），其獲得的數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)中也是可用的。同時(shí)利用一個(gè)空的鉬坩堝和一個(gè)Al2O3-C樣（¢20×28mm，22.7g）進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，其結(jié)果如圖2所示最初在接近1400的高溫下重量損失不快，是0.3g/（min· m·m），在高于1400時(shí)，重量損失嚴(yán)重增加大約為5g/（min·m·m），這是由于內(nèi)部的碳氧反應(yīng)造成的。在1570時(shí)，可發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移其質(zhì)量

10、損失速率大幅度降低，在2h后更慢。圖2 加熱過程中Al2O3-C耐材的質(zhì)量損失以及1570空轉(zhuǎn)試驗(yàn)中觀察到的結(jié)果渣在高溫條件下也表現(xiàn)出重量損失，圖3（a）顯示了Al2O3-C在所有測(cè)試中的結(jié)果，它是每單位表面積上的重量損失累積量的變化來繪制的。在圖3（b）中，不同的耐材與C在高損失溫作用下的重量損失是不同的，同樣可通過渣B得到這樣的結(jié)論。重量似乎很依賴與耐材的種類，且每種耐材在不同的溫度區(qū)間內(nèi)變化不同。在1400以下，Al2O3-C和ZrO2-C兩種耐材重量損失較MgO-C少，在更高溫度下，所有耐材重量損失都在大幅度增加，但ZrO2-C，MgO-C兩種耐材較Al2O3-C重量損失更為嚴(yán)重。表3

11、給出了所有觀察到的各種耐材在實(shí)驗(yàn)中重量損失及其實(shí)驗(yàn)溫度，保溫時(shí)間為10-15min。其中ZrO2-C耐材的速率最高，其次為MgO-C，Al2O3-C的重量損失速率不足前兩者速率的三分之一。圖3 加熱過程中塞棒的重量損失表3 測(cè)試溫度下各耐火材料的質(zhì)量損失速率（單位g·m/min）Run NoRefractory typeSlagTemp,RateT1Al2O3-CSlag 115704.57T2Al2O3-CSlag B15703.86T3Al2O3-CSlag C15704.17T4Al2O3-CSlag A16104.23T5ZrO2-CSlag B157016.6T6ZrO2-

12、CSlag C157016.5T7MgO-CSlag B157014.6T8MgO-CSlag C157013.53.2 FeO的作用通過兩種渣和Al2O3-C的反應(yīng)來研究FeO在渣中的含量不同和其所起的作用，渣1組成為（43CaO-14SiO2-38 Al2O3-3.4FeOxwt%）渣A為：（43CaO-26SiO2-30 Al2O3-0.6MnOx）實(shí)驗(yàn)所用的渣1與前面的渣1稍有不同，它被用于其它所有實(shí)驗(yàn)。渣1試驗(yàn)是在1570下進(jìn)行4小時(shí)，并用Al2O3-C的試樣，并且其中在Pt-10%Rh坩堝中含有140g渣，沒有石墨蓋，渣1在現(xiàn)場(chǎng)重力條件下測(cè)的數(shù)據(jù)，其試樣通過試驗(yàn)并在SEM下觀察，如

13、圖4所示，其實(shí)驗(yàn)前后的組成如表4所示。表4 測(cè)試前后耐火材料和渣C的成分含量變化Slag 1Fe2O3CaOSiO2Al2O3MnOTiO2Before3.3643.2214.3738.330.010.63After0.4542.7014.7039.450.010.61現(xiàn)場(chǎng)重力數(shù)據(jù)在圖4（a）中繪出，由于接觸期相互作用明顯的表明了其重量變化，其重量變化可建立在以下計(jì)算公式上W=W-W0，（1）其中W是表現(xiàn)重量，W0是沒有接觸前的自由懸掛試樣質(zhì)量（加上嵌進(jìn)去鉬坩堝的質(zhì)量）。W的正負(fù)表明質(zhì)量的增加或者減少，它是以未參加反應(yīng)前為參考對(duì)象的，W的變化與渣耐材反應(yīng)聯(lián)系密切，這些因素包括：濕度、渣的滲透性

14、、耐材溶解性、反應(yīng)釋放氣泡等。圖4 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線，（c）測(cè)試后樣品。（c）耐火材料Al2O3-C和渣1在1570高溫下經(jīng)過4小時(shí)測(cè)試后的熱便面的SEM圖?，F(xiàn)場(chǎng)重力數(shù)據(jù)圖4 （a）表明了Al2O3-C與渣的激烈反應(yīng)，特別是通過渣中FeO與碳的反應(yīng)FeO（slag）+C=Fe（I）+C（g）反應(yīng)在接觸時(shí)就開始發(fā)生，生成的氣泡將液態(tài)渣從試樣表面帶走，從而引起進(jìn)一步重量損失，直到生成大量氣泡并溢出才停止。在耐材和渣又一次接觸時(shí)氣泡的破裂引起非重力曲線的變化，在試樣底部邊緣溢出直徑大小5mm-10mm附著著鐵滴和試樣的氣泡，（如圖4b）所示，實(shí)驗(yàn)完后又脫落，氣泡的破裂加快了試樣底部邊緣的磨損。

15、現(xiàn)場(chǎng)重力曲線表明反應(yīng)在接近4h時(shí)大幅降低甚至不再進(jìn)行，試樣在試驗(yàn)后損失重3g（除去鐵地和粘在試樣上的渣），渣中FeO含量從開始的3.4%下降到最后的0.4%（表4），渣中三氧化二鋁也輕微增長(zhǎng)，這是由于耐火材料在渣中的損失和一小部分氧化鈣的減少。SEM檢測(cè)帶起表面渣層，但是很少的一部分滲入到耐火材料的基體之中。（如圖4（C），總而言之，耐火材料侵蝕是由于交界面處碳的氧化。通過渣1和渣A的對(duì)比，渣A沒有氧化鐵。只有0.6%的氧化錳，由于渣有接近于1600的高的液相線溫度，試驗(yàn)是在1610下進(jìn)行的，這是因?yàn)闋t子的最大操作溫度是1650.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。圖5 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后試

16、樣；（c）耐火材料Al2O3-C和A渣在高溫1610下經(jīng)過1小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖渣耐火材料反應(yīng)是由于氧化錳對(duì)碳的氧化（與氧化鐵相似）MnO（slag）+C（s）=Mn（l）+CO（g） 它與渣1相比，氧化錳的含量更低，在早期反應(yīng)時(shí)將碳從表面去除，導(dǎo)致耐火材料通過渣時(shí)在溫度方面的增加。15分鐘以后，氣泡更加難以形成，可能是在表面由于形成了渣層（如圖5（C），這樣通過減少氣泡破裂將明顯降低其反應(yīng)速度。試驗(yàn)后試樣重量的改變和渣成分的改變都很小，綜上所述，三氧化二鋁碳耐火材料與渣A在1610下作用與渣1比起來磨損要小，這說明了FeO對(duì)碳反應(yīng)的臨界效應(yīng)，以及含碳中間包耐材的嚴(yán)重蝕損。3.3 Al2

17、O3-C耐材與渣B渣C的實(shí)驗(yàn)Al2O3-C耐材在1570的溫度下與渣B(25CaO-35SiO2-33Al2O3-6.6MnOX)渣C(38SiO2-29Al2O3-336MnOX)反應(yīng)兩小時(shí)，其結(jié)果相應(yīng)的如圖6和圖7所示，與早期兩種耐材所測(cè)的重力數(shù)據(jù)是相似的，在三分鐘后有大量氣泡的生成。后期其與渣C的反應(yīng)較多并在其表面形成薄渣層，如圖7（a）所示，渣組成的變化相對(duì)較少?？偟膩碚f，渣B對(duì)Al2O3-C耐材的影響較渣C大一些。通過與渣B反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)測(cè)其再生能力，在耐材與渣的接觸面上坩堝耐材很緩慢的破壞，如圖6（a）所示，當(dāng)坩堝上升到起始位置時(shí)，接觸再次建立，平衡數(shù)據(jù)再次如圖6那樣回到從前

18、，同樣的檢測(cè)也在其它實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，其結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)重力曲線是可再生的。圖6 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料Al2O3-C和渣B在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖圖7 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料Al2O3-C和C渣在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖3.4 ZrO2-C耐材與渣B和渣C的實(shí)驗(yàn) ZrO2-C耐材與渣B在1570下進(jìn)行兩小時(shí)，渣C更多的與ZrO2-C耐材在MnO含量較高的情況下進(jìn)行，并在其表面形成薄渣層（如圖9（c）,30分鐘后與渣B的反應(yīng)幾乎停止，測(cè)試中兩種渣的組成基本相似，只是與渣C的反應(yīng)稍微增加，但并

19、沒有增加它的磨損，綜上所述，渣對(duì)ZrO2-C表面的侵蝕并不嚴(yán)重。 ZrO2-C的性能以及試樣的重量損失已成為一個(gè)問題，與渣B反應(yīng)中，30分鐘后，重量損失重新開始，而這時(shí)反應(yīng)基本停止(如圖8)，耐材與渣的接觸終止后重量損失仍以以前的速率相同（如圖8（a）和（b），其中明顯的質(zhì)量損失是由于和耐材中碳反應(yīng)的結(jié)果，這些也可能影響到中間包的操作。圖8 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料ZrO2-C和B渣在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖圖9 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料ZrO2-C和C渣在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖3.5

20、 MgO-C與渣B、C的試驗(yàn)MgO-C耐火材料和渣B渣C間的相互反應(yīng)在1570下進(jìn)行2h，結(jié)果在圖10和圖11中顯示。MgO-C耐火材料被渣C所侵蝕，因?yàn)樵跍y(cè)試期間可增強(qiáng)反應(yīng)，正如圖11（a）所示，電子顯微鏡檢查鋼水表面顯示不僅有C和MgO間反應(yīng)產(chǎn)生的金屬液滴，而且在MgO晶粒表面有渣的侵蝕。類似的化學(xué)侵蝕與渣B也會(huì)發(fā)生(圖10)，但是反應(yīng)限度很小，因?yàn)镸nO含量低，和渣B間的反應(yīng)在后期會(huì)衰減，這是由于在渣B表面形成了大量的反應(yīng)產(chǎn)物。圖10 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料MgO-C和B渣在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖圖11 （a）現(xiàn)場(chǎng)重力分析曲線；（

21、b）測(cè)試后樣品；（c）耐火材料MgO-C和C渣在高溫1570下經(jīng)過2小時(shí)測(cè)試后的熱表面SEM圖實(shí)驗(yàn)中試樣在高溫區(qū)域表面的成像表明了其內(nèi)部顆粒與Al2O3在渣中形成MgO·Al2O3尖晶石相,這個(gè)反應(yīng)可能會(huì)引起破裂，可能是由于體積膨脹引起的。其內(nèi)部顆粒將新的碳暴露并隨后氧化，而這時(shí)將發(fā)生進(jìn)一步侵蝕其內(nèi)部顆粒的反應(yīng)，這兩步使得耐材嚴(yán)重的損壞。圖12 耐火材料MgO-C和熔渣C在1570高溫下2小時(shí)測(cè)試后熱表面的SEM/EDS元素圖。試樣與渣B的反應(yīng)重量損失為2克，與渣C反應(yīng)的重量損失為4克（不包括渣中粘附的和修正體積膨脹所帶進(jìn)的），試驗(yàn)后，渣的組成如表5所示，其表明MnO的下降時(shí)由于和碳

22、的反應(yīng)造成的，而大量MgO的增加是由于耐材也進(jìn)入了渣中。表5 測(cè)試后耐火材料MgO-C分別和渣B、渣C的成分變化SlagCaOSiOAlOMnOTiOMgOSumBBefore24.234.432.76.550.8870.01798.8After24.433.732.74.650.8043.1599.4CBefore0.0537.428.332.90.5390.00999.3After0.07836.128.130.50.5354.1999.4兩個(gè)反應(yīng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)表明“失重”的逐漸減少的潛在原因，它與ZrO2-C相似，這將在以后做進(jìn)一步討論。4.討論 鋼水以較高的速度流入中間包塞棒和SEN入口之

23、間的空隙之中，在塞棒和鋼液之間發(fā)生物理接觸，這些接觸很可能發(fā)生甚至無法避免，根據(jù)目前的研究和實(shí)際生產(chǎn)，塞棒耐火材料外表很可能受到化學(xué)侵蝕的影響，這些侵蝕來自液體夾雜和塞棒頭耐火材料的破裂，破裂是因?yàn)樘佳趸镩g的相互反應(yīng)。此外，塞棒耐材和鋼液間其它可能發(fā)生的反應(yīng)也可能是塞棒侵蝕的原因，但不在我們本次研究范圍內(nèi)。鋼液夾雜很可能會(huì)侵蝕碳質(zhì)耐材和化學(xué)侵蝕氧化亞鐵對(duì)碳氧化物有決定性作用，幾種耐火材料如表4所示，相比而言，在MnO渣中碳氧化物發(fā)生反應(yīng)速率會(huì)比較低，活度比較小，F(xiàn)eO和MnO與碳反應(yīng)之間有不同的活度，主要因?yàn)榉系幕瘜W(xué)反應(yīng)的放熱不同。具有低氧化性的MnO在與碳發(fā)生的反應(yīng)對(duì)塞棒表面影響有限，是

24、渣侵蝕耐材的外在因素，而真正的原因在于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)對(duì)其影響。圖13 圖示說明熔渣耐火材料在熱表面的反應(yīng)正如圖13所示，表面脫碳后，裸露的氧化物如果沒有被渣侵蝕和脫除，那么想要進(jìn)一步脫碳將會(huì)很困難，后面碳很可能反應(yīng)，因?yàn)?）劇烈的反應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌2）渣的過濕將會(huì)導(dǎo)致渣和碳層連接在一起3）反應(yīng)通過用氣袋里的氣體（eg.CO2的還原C+ CO2=2 CO發(fā)生在碳表面；CO+(MnO)= CO2+ Mn在渣的表面）盡管后面二者可能不屬于此范疇，從現(xiàn)階段的工作實(shí)踐中可能看出（2）和（3）對(duì)其產(chǎn)生主要影響除此之外，影響有限，甚至在富含MnO的渣中（渣C，表7和表9）情況是這樣的，如果渣侵蝕裸露氧化物并

25、且從表面去除會(huì)受到不同的撞擊，然后碳會(huì)在后面發(fā)生的反應(yīng)中得到彌補(bǔ)，這在渣C和MgO-C質(zhì)耐材的反應(yīng)中會(huì)很清楚的表示。在那里渣的化學(xué)侵蝕很小，碳的反應(yīng)和表面侵蝕會(huì)同時(shí)和交替發(fā)生。眾所周知，重量的損失是因?yàn)樘佳趸镏g的高溫反應(yīng)，氧化性耐火材料和石墨之間的反應(yīng)可以通過廣泛的研究。C和MgO發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)的Mg和CO，因此，氧化鋁和C之間的反應(yīng)很可能來自鋁氧化物和穩(wěn)定的鋁氧化物，相對(duì)而言，還有一部分重量損失是因?yàn)樘己蚙rO2之間發(fā)生的微小的反應(yīng)，然而，鋯化物是一個(gè)不容忽視的原因，重量損失很重要的一個(gè)原因是因?yàn)槟筒闹泻蠸iC。在氧化物和碳基之間發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生在接口處，它將會(huì)引起耐材的提前破裂，例

26、如強(qiáng)度失效，將會(huì)對(duì)塞棒作用產(chǎn)生不利的影響，ZrO2-C耐材的碳氧化物間發(fā)生反應(yīng)的速率很高，盡管它有很好的抵抗渣侵蝕的能力，耐火材料的作用在試驗(yàn)中很差，表明碳氧化物間的反應(yīng)是一個(gè)決定塞棒作用的重要原因。MgO-C質(zhì)耐材也有很大的重量損失，因?yàn)樘?碳間的反應(yīng)，結(jié)合碳基和方鎂石顆粒的共同侵蝕，在3種塞棒中是最差的，相比而言，Al2O3-C塞棒具有很好的抵抗渣侵蝕的能力且對(duì)降低碳氧化物反應(yīng)速率有很好的作用。 5. 結(jié)論 利用現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)在15701610的氬氣氣氛下進(jìn)行中間包塞棒三種耐材測(cè)試，結(jié)果如下；（1） 含碳的中間包塞棒耐材液態(tài)夾雜對(duì)其磨損比較嚴(yán)重，它是通過碳的氧化和對(duì)耐材顆粒的侵蝕所造成的

27、，夾雜中的FeO對(duì)碳的氧化所造成的磨損有至關(guān)重要的影響。（2） 在夾雜中由于MnO造成碳的氧化也是存在的，但其速率比較低，碳與MnO的反應(yīng)對(duì)Zr-O2和Al2O3-C中間包塞的耐材磨損并不嚴(yán)重，但是對(duì)于MgO-C耐材，由于夾雜物中Al2O3的顯著侵蝕，其蝕損嚴(yán)重。（3） 在煉鋼溫度下的耐材中的碳的氧化而引起的質(zhì)量損失是一個(gè)嚴(yán)重的問題。ZrO2-C和 MgO-C的中間包塞棒較Al2O3-C耐材的重量損失速率更快一些。（Al2O3-C的質(zhì)量損失速率是其它兩個(gè)的1/3）。（4） 由于未進(jìn)行鈣處理，MgO-C塞棒耐材在一定化學(xué)組分的夾雜中性能一般，由于Al2O3-C塞棒耐材與碳相對(duì)較少的內(nèi)部碳反應(yīng)，以

28、及對(duì)含MnO夾雜較好的抵抗性，其侵蝕不嚴(yán)重。（5） 現(xiàn)場(chǎng)重力分析技術(shù)在研究渣與含碳耐材的動(dòng)態(tài)相互作用，以及耐火材料侵蝕機(jī)理方面非常實(shí)用。鳴謝非常感謝Onesteel（以前做過BHP和BHP steel研究）和CSIRO Mnerals。同時(shí)感謝Onesteel Whyalla的Tim Holt、Paul Whitehouse和研究BHP steel耐材的Jari Peltonen的有價(jià)值討論和對(duì)工作的支持與貢獻(xiàn)。引用1) R. J. Fruehan: Metall. Trans. B, 28 (1997), 743.2) Y. Fukuda, Y. Ueshima and S. Mizoguc

29、hi: ISIJ Int., 32 (1992), 164.3) R. R. Maddalena, R. B. Rastogi and A. W. Cramb: Iron Steelmaker,(2000), Dec., 71.4) C. Garlick, M. Grifths, P. Whitehouse and C. Gore: The Sixth Int.Conf. on Molten Slags, Fluxes and Salts, Royal Institute of Technology and Helsinki University of Technology, StockholmHelsinki, CD ROM, (2000).5) D. Xie, T. Tran and S. Jahanshahi: The Sixth Int. Conf. on Molten Slags, Fluxes and Salts, Royal Institute of Technology and Helsinki University of Technology, StockholmHelsinki, CD ROM, (2000).6) D. Xie, T. Tran and S. Jahanshahi: High Temp. Mater. Proc., 20(20