鋼包鎂碳磚用新型防氧化涂料的應用
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作者:224hongshengnaihuo
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發布時間: 2020-05-21
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目前鋼包使用的工作襯尤其是渣線部位，多采用含碳耐火材料。新砌筑好的鋼包，在投入盛裝鋼水使用前，須預先按照從小火、中火到大火的順序烘烤到1000 ℃左右，整個過程一般需要20~30h，有的甚至時間更長。
目前鋼包使用的工作襯尤其是渣線部位，多采用含碳耐火材料。新砌筑好的鋼包，在投入盛裝鋼水使用前，須預先按照從小火、中火到大火的順序烘烤到1000 ℃左右，整個過程一般需要20~30h，有的甚至時間更長。而目前相當多的鋼包使用現場并沒有采取針對烘烤過程中含碳工作襯的防氧化措施，導致烘烤完畢待用時，工作層鎂碳磚已經產生有20mm 左右的氧化脫碳層。也有少部分的鋼包工作層鎂碳磚在砌筑后涂刷防氧化涂料，但由于所用涂料需要在現場加水調配，使用不方便，還有其他種種原因導致防氧化效果大打折扣。這也是長期以來，大多數鋼包使用現場放棄采用防氧化涂料的主要原因。本試驗中的鎂碳磚防氧化涂料為預先制備好的漿料，附著性好，便于涂刷，且有很長的存放期。
1,實驗室試驗結果
試驗選用MgO-C 磚的化學組成(w)如下：MgO 80.97%，C 14.65%，Al2O3 2.68%,SiO2 1.04%,Fe2O3 0.64%。將選用的MgO-C 磚切成60mm×50mm×70mm 的長方體，用毛刷將涂料均勻涂到該樣塊的各面上(含3個原始磚面和1 個切割面)，只留樣塊的底面和一個側面的中心部分不涂刷，作為對比面。涂刷厚度0.5mm左右，自然放置5h后，放入電爐內，從常溫經24h勻速升溫到1100℃，并在1100℃保溫3 h(升溫曲線見圖1)，自然降溫后取出樣塊。
升溫曲線
樣塊燒后外觀及橫截面外觀見圖2。從圖2 可以看出，樣塊燒后，沒有涂料的部分變色，有明顯的完全脫碳層，松散層和完全脫碳層基本一致;而涂刷涂料部分的松散層和脫碳層幾乎為零。
鎂碳磚燒后外觀
分析以上現象認為，鎂碳磚的結合劑是酚醛樹脂類碳質材料，當溫度超過450 ℃時，作為結合劑的酚醛樹脂就會顯著氧化，導致鎂碳磚的強度明顯降低。鎂碳磚料中的石墨在800 ℃以上時也會顯著氧化，導致鎂碳磚的氣孔大幅增加，結構松散。鎂碳磚的碳含量越高，氧化后，氣孔增加得越明顯，結構也越松散。圖2中，沒有涂刷涂料部分的脫碳層與松散層基本一致，是因為在800 ℃以上足夠長的時間后，樹脂結合劑的碳和石墨最終達到了相同的氧化深度。而刷涂料的部分與樣塊內部通體為均勻的黑色，沒有出現松散現象和脫碳現象，說明涂料在1100 ℃及以下各個溫度點對鎂碳磚中的樹脂碳和石墨都起到的良好的防氧化作用。
2,現場應用與討論
將該涂料在某鋼廠現場試驗使用，選擇鋼包部分渣線鎂碳磚進行涂刷。觀察鋼包烘烤結束后(整個烘包時間為24 h)渣線鎂碳磚的外觀，測量鋼包下線后涂刷部分的殘余厚度，對比未涂刷涂料且與涂刷涂料部分處在相同使用環境的渣線鎂碳磚殘余厚度。結果見圖3 和圖4。經分析，在新砌筑鋼包烘烤過程中，溫度到達800℃以上時，鎂碳磚中的石墨和樹脂氧化速度很快，隨著氧化的進行，被氧化的部分也能對未被氧化的部分起到一定的保護作用，所以，烘烤后期氧化速度會有所減緩。整個烘包的過程會導致含鎂碳磚有20 毫米左右完全脫碳層，脫碳層的特點是幾乎沒有結合強度、高氣孔率和結構疏松。當盛裝鋼水時，在鋼水和渣的沖刷和侵蝕作用下，該脫碳層很快就會脫落，該部分的爐襯材料幾乎是白白浪費。一般鋼包新砌筑工作爐襯的厚度200mm 左右，下線后殘余工作襯一般。在60mm 左右，再減去被氧化的20mm，工作襯的有效使用厚度為120mm 左右。其被氧化的部分占有效使用部分的15%左右。通過涂刷防氧化涂料可以將鎂碳磚有效使用厚度在原有基礎上提高20mm 左右，相當于將爐襯的使用壽命提高15%左右。
鋼包燒烤后的外觀
剛包下線后鎂碳磚殘余厚度
結語
(1)新型防氧化涂料在1100 ℃及以下各個溫度點對鎂碳磚中的樹脂和石墨都起到的良好的防氧化作用，使其松散層和脫碳層幾乎為零。
(2)現場使用可以非常有效地防止含碳材料在鋼包烘烤過程中的氧化，提高了含碳材料的有效使用厚度和使用壽命，能有效降低鋼包耐火材料的噸鋼消耗。
(3)該新型防氧化涂料同樣適用于鋼包其他含碳工作襯在烘烤過程中的防氧化。
