镁铝尖晶石砖在rh真空炉上部的使用

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1、镁铝尖晶石砖在RH真空炉上部的使用杨晓峰1’栾舰2’高心魁1’1)营口青花耐火材料股份有限公司2)鞍山科技大学RH法是1957年原西德鲁尔钢铁公司(Ruhrstahl)和海拉斯公司(Heraeus)联合研制成功的，故简称RH法，也叫真空循环脱气法。日本是较早重视RH法的国家，目前其五大钢铁公司的全部连铸钢水都经过RH法脱气处理。我国迄今为止配备RH装置的钢厂有宝钢、武钢、攀钢、太钢、本钢和鞍钢。RH真空装置的内衬耐火材料，最初使用的是酸性砖，继而转为中性砖，为提高其耐用性，又逐渐向碱性砖方面发展。现在直接结合

2、率高的镁铬砖成为主流。镁铬质耐火材料在使用后所产生的六价铬对环境的污染众所周知，应尽量减少对含铬质材料的使用，RH真空炉无铬化耐火材料，有镁尖晶石材料，镁锆材料，镁铝钛材料方面的报道。青花公司研制的镁铝尖晶石砖砌于国内某厂RH炉上部工作层大墙上，其高度相当于加料孔平面，砌四层形成一带状区，以同再结合镁铬砖作对比。镁铝尖晶石砖和再结合镁铬砖的理化性能见表l。该RH炉上部槽投产以来的寿命均未超过1800炉。这次冶炼了1881炉钢，累积处理时间为47979min，历经13次浸渍管的更换，残砖厚度在160mm(原砖为

3、375mm)左右，镁铝尖晶石砖和再结合镁铬砖的残厚相当。对镁铝尖晶石砖用后显微结构分析简介于下。表l镁铝尖晶石砖和再结合镁铬砖的理化性能l用后残砖分析残砖表层肉眼可见3-5mm厚黑色致密带，距热面30mm处有一横断裂纹，其余部分无明显变化。·24·图1残砖概貌1．1氧化铁沉积层自表面始向内延伸达3—3．5mm深度为铁氧化物沉析层，铁浓度逐渐减低，分带检验结果如下：图2氧化铁沉积层全貌图3复合尖晶石固溶体Sp基中的F’F结果表明，化学组成的渐变很有规律性，MgO和A1203依次增多，表征接近耐火砖表面；FeOn

4、渐减，表征扩散梯度。图2的下部即为工作表面，上部为砖的界面。整个氧化铁沉积层相当致密，只有少量封闭气孔。EDAX分析不能分测Fe203和FeO，但从生成相的性质可确认同时存在两种价态氧化铁。即结晶出磁铁矿F’F和复合尖晶石固溶体Sp，在OM下能更清晰地显示出二者反射率之差，由图3所示。后者的典型组成为：MgO14．42A12032．36Fe203(FeOn)81．31(％)。F’F基本上存在于0一lmm段带的表层，在一些晶体中还可见赤铁矿，Gt．Fe203脱溶，如图4所示。意味着表层处于富氧状态，从图OM一2

5、中清晰可见高R带。在F’F和复合尖晶石固溶体Sp晶间可见少量玻璃相，基本上是si．AI．Mg．P．Ca．Fe等多元液相组成。P元素实为炉渣的蒸发组分。于孔洞处可以发现很纯的F’F生长形貌，具有特征(111)晶面发育趋势，如图5所示。图4细柱状n．Fe203脱溶相图5磁铁矿在自由空间生长形貌，有(111)晶面发育趋势1．2扩散层3．5—4．5mm断带为扩散层，是Fe2+向方镁石和MA的扩散行为。图6和7显示电熔镁砂颗粒表面固溶FeO的渐变状态，可以吸收任意浓度的铁氧化物。最明显的变化是方镁石固溶一脱溶的反应过程

6、，图8所表现的即为其显微结构特征。图中的各种形态的粒状晶体皆属脱溶尖晶石，典型组成为：MgOA1203Fe203(FeOn)Cr203Ti02MnO(％)16．368．3471．081．041．771．40图中还可见细条状脱溶相，实际上是沿方镁石解理脱溶出的微粒尖晶石。在高倍率(1400X)下观’察解理面缝隙可见<59m的粒状二次尖晶石，由图9可见。图6电熔镁砂颗粒与sp接触界面图7铁离扩散进入方镁石并脱溶·26·图8方镁石脱溶二次尖晶石的结构细节图9表征方镁石解理面间脱溶二次尖晶石的3D形貌1．3原始层扩散

7、层很薄，其后便是原砖结构。此砖为方镁石一尖晶石制品。图10为大颗粒与基质的分布特征。图“显示尖晶石原料中MA基晶间的浑圆粒状方镁石两相结构。图10电熔镁砂颗粒和基质结构图图11镁铝尖晶石颗粒中方镁石和尖晶石均匀分布2蚀变机制分析在RH精炼条件下，铁水的表面发生氧化反应，如Fe+【O】一FeOt。．从0—3．5mm厚的铁氧化物沉积和扩散行为看，反应生成相依次是：a．F'F’ESp。Sp的组成范围很广，包括MA固溶Fe2+形成的单晶形态尖晶石固溶体和方镁石固溶体，RO相晶内的脱溶相，形态各异但组成均为(Mg，Fe

8、’)(Fe，A1)204型二次尖晶石固溶体。原始相方镁石和尖晶石的共同组成为MgO和A1203，侵蚀介质只有FeOn。故生成相只有(Mg，Fe’)(Fe，A1)204。方镁石和尖晶石几乎可以无限度地吸收FeOn，直至过饱和而脱溶。耐火砖的耗蚀基本上表现在两方面：其一，熔点较低的Q．EF’F熔融流失；其二，因MA转变为(Mg，Fe’)(Fe，A1)204和方镁石变为RO相并脱溶出(Mg，Fe’)(Fe