镁碳砖的常见的四个损毁机理

文章编辑：耐火材料发表时间：2021-07-26 浏览次数：699次

镁碳砖在钢包渣线、转炉、以及电炉炉墙的应用中，常常会受到来自炉渣、高温溶液等的多重因素损耗，以下介绍的4种常见损耗方式是镁碳砖在应用中影响的。

1、炉渣造成镁砂的溶解与溶出

研究用后的镁碳砖可以发现，在原渣层靠近MgO致密层附近往往存在MgO颗粒。一般认为，在原质层会发生反应(1-2)，产生的Mg(g)会向渣层扩散，当扩散至变质层与渣层间的界面时，气氛转变为氧化性气氛，Mg(g)被再次氧化成MgO(式1-3)。所生成的二次氧化相MgO会溶解到界面处的渣中，当渣中的MgO达到过饱和后会析出，形成含有渣的致密MgO层。所形成的致密MgO层会隔绝耐火材料与渣和气体的接触，从而抑制MgO的溶解和C的氧化。

2、碳的氧化消失

MgO-C砖中碳可以通过两种途径被氧化：

(1) 直接氧化

MgO-C砖中的碳被环境中的氧气直接氧化(式(1))，一般发生在1400℃以下。

(2) 间接氧化

间接氧化一般在1400℃以上出现，间接氧化又分为内在氧化(即MgO-C砖中的碳被MgO氧化，见式(2))和外在氧化(与渣中的氧或钢水中的氧反应，式(4)-式(8))

2C(s)+O2(g)=2CO(g) (1)

MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g) (1)

式(2)的反应速率由生成物Mg(g)和CO(g)从工作面扩散的快慢控制。砖内MgO与C反应会导致组织劣化，材料的损毁显著变大。但实际上，当Mg(g)向外扩散到工作面附近时，会遇到氧化性气氛进而重新凝聚成致密MgO层(见式(3))，能抑制式(2)的反应，并阻止氧气进一步渗透到材料内，导致试样的进一步氧化。此外，致密的MgO层还可以防止炉渣的侵蚀，有助于提高砖的耐用性。

渣中的FeO会增大MgO在熔渣中的溶解度，导致镁砂损毁，还会造成碳的氧化，如反应(4)。碳被氧化形成脱碳层后，炉渣更易与镁砂反应，从而加速镁砂向熔渣中的溶解，加剧耐火材料的损毁。此外，炉渣中的FeO和Fe2O3发生还原时会提高炉渣的粘度，对砖表面起到一定的保护效果。因此，这种液相氧化导致材料损毁的严重程度取决于工作表面是否能够形成渣保护层。

3、钢液流动造成的蚀损

在炉渣和钢水共存的部位，镁碳耐火材料会受到以下化学和物理作用：

(1) 在镁碳材料工作面形成的挂渣层会被钢液的流动而冲刷掉，或者出现挂渣不充分，渣层的保护效果降低的现象。

(2) 钢液的流动冲刷会造成石墨和镁砂从耐火材料上脱落和流出，此外，生产过程中的反复加热和冷却以及钢液搅拌力的作用会造成材料的组织松驰，进一步加速石墨和镁砂的脱落和损毁。

4、热剥落和机械剥落

一般用耐热冲击指数R(式9)来衡量MgO-C砖的抗热震性。由于石墨的膨胀系数和弹性模量较小，所以当石墨的加入量为15~20wt%时，镁碳砖的剥落损毁问题不大。但在炉底风眼等特定部位和操作苛刻的转炉上存在着剥落损毁，且决定着转炉的寿命。

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