耐火材料損毀及對鋼質量的影響

在之前的煉鋼工藝中，研究者們多從生產工藝方面去考慮，不斷改進工藝，控制夾雜物的數量以及如何有效去除夾雜物，卻始終忽略了耐火材料在煉鋼中的影響，耐火材料與鋼液是直接接觸的，導致研究者不論怎么改善工藝，卻始終發現在鋼液中有著或多或少夾雜物的存在，得到的鋼產品也是粗鋼，原因在于耐火材料耐火材料在與鋼液接觸的過程中，不斷受到鋼液的沖蝕與滲透，造成結構損毀，最后耐火材料以夾雜物的形式進入到鋼液中，降低了鋼液中夾雜物的含量，造成不利的影響，使鋼質量降低。

耐火材料的損毀方式主要是渣線部位的熔渣侵蝕、熱機械剝落以及鋼液對耐火材料的沖蝕，而耐火材料的損毀必然會對鋼質量造成不利的影響，多年來，鋼鐵領域的工作者們對耐火材料的抗渣性能以及熱震穩定性不斷地深入研究，取得了較為顯著的成就。分別以四種不同Al2O3含量的鎂鋁尖晶石粉為原料，紙漿廢液為結合劑混勻后壓制成型，烘干和1600℃保溫3h熱處理后，在1600℃下進行實驗，在實驗中選用鋼包渣作為侵蝕介質，實驗時間為三小時，在實驗結束后，對試樣進行處理，并在掃描電鏡下進行分析，觀察試樣侵蝕后的微觀結構變化，實驗發現，試樣抗渣侵蝕與抗渣滲透呈現出不同的規律，影響其變化的因素是鎂鋁尖晶石中氧化鋁的含量，當尖晶石中氧化鋁的含量降低時，試樣的抗渣滲透能力逐漸減弱，試樣的抗渣侵蝕能力逐漸增強，在侵蝕試驗中，生成的新物相鎂鐵固溶體相以及鎂鐵尖晶石能夠阻止渣進一步的滲透和侵蝕，保護了耐火材料原質層，延長耐火材料使用壽命。借助鋼廠現場使用的鎂碳磚分析鎂碳磚的侵蝕機理，通過采用顯微結構分析，反應熱力學分析，能譜分析以及從和材料潤濕性等方法通過對比鎂碳磚在精煉鋼包渣線部位的使用情況，研究發現，鎂碳磚的侵蝕損毀機理存在著差異，這主要是鎂碳磚所接觸的鋼液和熔融渣的溫度以及自身結構存在差異造成的，在溫度較高的區域，所造成的影響比較嚴重，鎂碳磚在熔渣中的潤濕性增大，從而使熔渣與鎂碳磚內部結構充分增大，接觸面積增大就導致鎂碳磚的溶解速率增大，進而導致鎂碳磚的侵蝕損毀加劇，其中鎂碳磚中脫碳層的形成是直接導致潤濕性增大的主要因素。

以電熔白剛玉、石墨和單質硅微粉為主要原料，在氮氣氣氛下1450℃保溫4小時原位生成Sialon結合Al2O3-C材料，并用靜態坩堝法在1600℃下進行抗渣實驗，采用XRD和SEM-EDS對渣蝕后材料的顯微結構和成分進行分析，研究表明，渣的滲透主要是沿著剛玉顆粒邊緣進行的，隨著滲透的深入，CaO含量不斷下降，Al2O3-C材料高溫氮化后生成的產物氧化后溶解到渣中，能夠降低渣的侵蝕和滲透。

在研究鋼液與耐火材料直接相互作用的規律時，可以借鑒高溫熔渣與耐火材料的侵蝕損毀機理，但是鋼液與耐材之間的反應更加直接與顯而易見，其相互作用主要受幾個因素來控制，首先是材料自身的結構與強度，強度越大，其穩定性越強，其次是耐火材料與鋼液之間的表面張力。鋼液對耐火材料的沖蝕以及對耐火材料滲透和接觸部位所發生的化學反應等都屬于鋼液與耐材之間的相互作用，這些相互作用最終會導致耐火材料剝落進入到鋼液中，不僅鋼質量受到影響，耐火材料也受到損毀，制約耐火材料的使用壽命。然而在鋼液沖蝕這一方面，至今仍沒有突破性的進展，很多學者只是從靜態的角度去研究鋼液與耐火材料的相互作用，與實際煉鋼工藝相差甚大，因此，研究鋼液對耐火材料的沖蝕損毀是一個急需解決的難題。

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