真空脱氧作业中镁钙砖的优缺点
发布日期： 2016-11-11 00:00:00 阅读量（746） 作者：在欧洲，镁白云石砖广泛用作真空脱氧作业中钢包内衬，而日本通常局限使用精炼无铬特种钢的钢包内衬。这表明真空脱氧作业中钢包内衬的选材存在操作条件、精炼钢包类型和材料费用问题。
在不锈钢精炼中不管选用何种工艺过程，镁钙质(特别是镁白云石质)耐火材料的使用性能，不论从技术上、还是从经济上都是一个最佳方案。
在镁钙质耐火材料中，由于钙在高温下具有缓冲应力的作用，因而镁钙砖亦具有高温挠性而带来良好的耐热剥落性，并且渗入的熔渣溶解砖内的CaO而变成高熔点相，所以熔渣向砖内的渗透也较小。钙含量越高，镁钙砖耐热剥落和耐结构剥落的能力也就越高。镁白云石砖于渣蚀试验后蚀损深度与渣蚀深度的关系如图（4_9）所示。但是，高钙含量的镁钙砖的高温强度却较低，抗侵蚀能力会降低(见图4_9)。权衡耐热剥落性和抗侵蚀性认为：应向白云石砖中增加镁含量进行富化。
当采用不同数量镁质对标准白云石砖富集后，其物理性能得到显著改善，如体积密度提高，显气孔率明显下降。因此，需要根据不同的精炼操作条件选择不同的镁和钙比才能与具体的精炼操作条件相适应。
镁钙质耐火材料的真空脱氧作业钢包中应用存在的问题，除了本身易于水化之外，是其在再加热时会发生不可逆收缩，当使用温度过高时就更加严重，因而存在易产生接缝损毁的弊病。
另外，在非常致密的镁钙质耐火材料中加人二氧化锆可以使由于热震所产生的剥落减少到最小程度，因为在基质中由于钙与二氧化锆反应生成大量的CaO·ZrO2,它能有效地阻止裂纹产生，并能改进抗热剥落性。如果裂纹一旦产生，二氧化锆又可有效地分散裂纹，使热应力得到释放。
产生不可逆收缩的原因是：砖中钙烧结以及由于镁钙砖中存在的杂质成分所形成的液相的结果。烧结和致密化发生的过程决定于温度和砖中杂质总量。熔渣渗透也具有类似的影响。其结果则导致镁钙砖的热面致密化，在冷却时会产生裂纹(龟裂)甚至产生严重的结构剥落。从理论上认为：通过往白云石砖中配入镁可将这种现象降低到最小程度。当然，结合采用降低砖的气孔率，提高致密度，减小气孔尺寸(细气孔化)可进一步降低熔渣向砖内渗透。
我们发现:通过采用富镁白云石砂（即镁钙砂）生产的镁钙砖则具有更好的体积稳定性。因而在使用过程中不从产生不可逆收缩和致密化等问题。所以，这种镁钙砖被成功地应用于二次精炼炉的渣线部位。然而，当这种耐火砖应用于真空脱氧作业中钢包渣线时，如果在耐火砖热面偶尔存在太高的温度（大于1750°C）时，也会使镁白云石包衬形成缝隙或裂缝，一旦钢水渗入，即能导致耐火里衬表面热导率增高，温度上升，同样也会导致不可逆收缩和剥片等问题的产生。从使用后砖的研究结果得出：熔渣向上述改进的镁钙砖内渗透却是有限的，因而所观察到的不可逆收缩应该主要是由于温度升高所引起的。这就说明，控制真空脱氧作业工艺操作温度不超过1750°C，是提高白云石砖使用寿命的一个重要途径。
由于高镁质的镁钙砖抗真空脱氧作业中钢包渣侵蚀的能力很高，因而只要能防止过高温度(大于1750°C)，就可以在真空脱氧作业中钢包高度蚀损部位使用这种镁钙砖（主要是烧成砖），但应当避免因温度高到导致不可逆收缩的产生，并避免使主要砌缝渗入大量的钢水和熔渣。由于电熔颗粒抗熔渣渗透性能高，故向白云石砖中配的镁，应以电熔氧化镁颗粒的形式配入以提高MgO-CaO砖的抗熔渣渗透能力。使用结果表明：虽然这些砖都与熔渣直接接触，但是溶渣的渗透均受到限制，而且有限的渗透也主要沿着白云石部位发生，随之渗入溶渣中的硅与耐火材料中的钙和镁反应，在冷却时作为CMS和C3MS2结晶下来。但是，由于镁白云石的两面角(镁钙)较大，因而它可阻止熔渣向砖的深部进一步的渗透。如果结合应用钙使硅酸盐熔渣饱和的方法，在镁钙砖的热面形成C2S层，便可抑制熔渣侵入界面层，致使MgO的间接溶解速度大为降低，其结果必定能提高使用寿命。
由此看来，烧成白云石砖可以用于真空脱氧作业中钢包的净空和金属部位，只要限定于平均温度就不会产生任何问题。而MgO含量高的镁白云石砖也能与渣线部位的使用条件相适应，其可能性则主要取决于处理温度。在限定温度不超过1750℃，就可以获得与镁钙砖相近的使用寿命。
真空脱氧作业中钢包应用白云石砖和镁白云石砖即镁钙具有如下优点：
1、同镁钙砖相比，镁钙砖的价格便宜而且对环境的污染较轻；
2、由于钙、镁具有热动力稳定性，更有利于生产洁净钢；
3、采取通过二元钙和镁(硅酸盐)熔渣的饱和方法即进行熔渣控制，可以达到保护真空脱氧作业中钢包里衬，防止熔渣渗透和热侵蚀；
4、ψ镁钙大，可阻止熔渣沿镁钙砖颗粒边界渗透；
5、镁钙质包衬比镁质包衬的脱硫效果更好。
表4-2示出了真空脱氧作业中钢包用烧成镁钙砖的性能，它表明：采用天然镁白云石熟料生产的普通烧成砖有较大的蠕变性，以合成镁钙砂生产的高温烧成镁钙砖的抗侵蚀性较高，可使用于真空脱氧作业中钢包渣线部位。当然，沥青或者树脂结合的镁钙砖，也可作为真空脱氧作业中钢包里衬的重要耐火材料。
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