M^HLl0£一儿脯O/耐伙材料彻2,3占f2J7D7~77D学木言寸论从相图讨论M90一ca0一zr02耐火材料抗炉外精炼渣与水泥的侵蚀摘要从有关三元系相图讨论了Mgo—cao—z巾2材料抗ca0一siO:、A120J—Ca0炉外精炼渣以及硅酸钙水泥与铝酸钙水泥的侵蚀。结果表明,Mgo—ca0一zr02材料抗A1203含量不高的旃陛渣与硅酸钙水泥的侵蚀性好,但抗含Al,O,高的炉外精炼渣与铝酸钙水泥的侵蚀性可能不好。关键词Mgo—cao—zm:耐火材料,炉外精炼,水泥,相图应用,侵蚀为了提高钢的质量.生产优质合金钢,广泛采用炉外精炼技术。炉外精炼渣与一般转炉或电炉炼钢渣不同之处是前者渣中氧化铁含量低,后者氧化铁含量高。其次炉外精炼温度皆比一般炼钢温度要高,大致为1700℃。从抗炉渣侵蚀与提高钢质量来看,炉外精炼更适宜于采用Mgo—cao系材料做炉衬。提高M90一ca0材料在1700℃的抗侵蚀性与寿命是目前耐火材料工作者的重要课题。水泥回转窑烧成带,主要采用镁铬耐火材料。镁铬材料在此生产条件下会发生三价铬转变为六价铬,造成环境污染。因此,近年来各国都在积极开发无铬耐火材料。根据硅酸盐水泥的化学成分、烧成带温度和挂窑皮来看,采用M90一caO材料较合适。目前,在水泥回转窑烧成带用得较成功的是在Mgo—caO材料中加入zm:,即Mgo—caO—zm,烧成砖…。本文拟从相图来分析讨论Mgo—ca0一zr0:材料是否也适用于炉外精炼与铝酸钙水泥窑。1炉外精炼渣与水泥的化学成分炉外精炼渣基本上属于ca0一si0:一Al:0,一MgO四元系㈦。虽然AOD与VOD在炼不锈钢的脱碳期,渣中有大量cr20,.但由于cr:o,熔点高,在渣中溶解度低,并且含铬渣粘度大,常呈结块现万 方数据№啉A口陈肇友洛阳耐火材料研究院洛阳471039象,因此cr:0,对炉衬耐火材料的侵蚀可不考虑。4。精炼渣中的M如主要来自炉衬材料,若采用白云石造渣,增加渣中MgO与caO的含量,显然可以大大减轻精炼渣对M90一ca0炉衬的侵蚀。硅酸盐水泥的主要化学成分是ca0(约65%)与siO:(约22%),矿物相主要是硅酸三钙(3caO·Si0,)与硅酸二钙(2ca0·Si0,)。铝酸钙水泥和高铝水泥主要是Al:0;(50%一80%)与CaO(38%~18%),矿物相主要是caO·A110,与CaO·2A1203。M90一Ca0一z巾:耐火材料含cao材料易水化,为了提高抗水化性,可采用加入zr0:,形成锆酸钙(caO·zm:)化合物的办法。例如连续铸钢的浸入式水口采用的cao—z而:材料,其zro:含量稍大于caO·zr0:的理论值(caO31.4%,zr0,68.6%)。图l示出了MgO—caO—zro:系相图’。从图l可知其最低共熔点温度E:与E3分别高达1960℃与1990℃。表明M90一caO—zIo:材料的耐火性能很好。邺如温ao浅舯no国1Mgo—caO—zro,三元系相图篝陈肇友:男.1927年生,教授级高级工程师。收稿日期:200I一09—07编辑:郝旭升2002/2耐火材料/N~H110c^Iu^01072图2是Mgo—cao—zm?系在1700℃的等温截面图一从图2可知.在以MgO为主的M90一CaO—z由!材料中,随着zm:/caO分子比的不同,其矿物相为:方镁石固溶体(Mss)+立方zIo:固溶体(c—zss)或方镁石固溶体+ca0·zm2(cz)+立方zm:固溶体或方镁石固溶体+ca0·zm:+caO固溶体(c*)。为避免水化,其矿物相组成以在方镁石固溶体+caO·zro:+立方zro:固溶体相区内较为合适。Z巾.J(MgOy%圈2M90一caO—z由:系在1700℃的等温截面圈3M90一caO—z向2材料抗ca0一si0:一Al:0,精炼渣与水泥的侵蚀不少精炼渣中的Al:o,含量较低,如有些AOD渣,可简化为caO—siO:系渣。另外,有些精炼渣,如对钢液进行渣洗或喷吹的精炼渣则多属caO—A120j系渣。因此,可以用MgO—ca0一zrq—siO:系中有关的四个三元系相图来讨论Mgo—cao—z帕:材料抗cao—sio:精炼渣与硅酸钙水泥的侵蚀;用Mgo—caO—zm2一A1203四元系中有关的四个三元系相图来讨论M90一ca0一zr02材料抗ca0一Al:O,精炼渣与铝酸钙水泥的侵蚀。用这些分析结果就可大致评估MgO—ca0一z向:材料抗caO—sio:一Al:o,精炼渣的侵蚀。3.1Mgo—cao—zr02材料抗caO—Si02精炼殪与硅酸钙水泥的侵蚀由Mgo—Ca0·Zm:一2Ca0·SiO:相图(图3)6知,其最低共熔点温度为1750℃;由cao—zr01一si0:相图。71(图4)中的右边子三角形ca0一zro:一2ca0·siO:知,其最低共熔点温度在1925℃以上;由Mgo—cao—si02系1700℃等温截面图(图5)知.M舯一cao材料在受到cao/sio:比在2以上的caO—si0,渣侵蚀时,是处于caO+ 万108删H∞c^Iu^o/耐火材料2002/2方数据M90+c2s(或c3s)固相区。表明MgO—ca0一zr02材料抗caO/siO:比大于2的ca0一siO:精炼渣或硅酸钙水泥的侵蚀很好。CazIo2345圈3Mgo—caO·zr02—2caO·si02系相图ZnS10,CaO1723w《Ca01%田4cⅡO—zr02一siO:系相田cⅢz”㈠wM∞25加r(Mgo、%圈5Mgo—ca0一si02系在1700℃的等温截面圈根据zm2一si02、CaO—si0:二元系相图以及cao—zro:一siO:三元系相图(图4)中一些无变量点温度与组成、共晶线温度走向,在图4中粗略地画出了1700℃时液相线位置。1700℃液相线与靠近siO:顶角构成的液相区较大,表明caO—zm:材料抗caO—si0:酸性渣不太好。从Mgo—caO一si01(图5)与MgO—zr02一caO·si02及M90一caO·zm,一caO·siO,(图6)在1700℃存在的液相区位置与大小看,M90一ca0、M90一zr01与MgO—ca0-zm:材料抗酸性渣侵蚀也不太好。以上这些信息表明,Mgo—ca0一zm:材料抗caO—sio!酸性渣的侵蚀不甚好。』mt圈7M90一zr02一A1203三元系相图从M90一caO—AI:0,三元系在1700℃的等温截面图(图8)看,靠近Al:o,与ca0组成线,且Al,O,/ca0分子比在大约2~0.3时有一液相区(L);在靠近Mgo与cao含量高的相组成中无固相区,皆为(固+液)共存区;表明M90一caO材料虽然有一定的抗Al:0,侵蚀的能力,但不是太好。caO—zr0,一Al,O,三元系已有一些研究。BepeMHon等“认为该三元系存在一个三元化合物7cao-3A1,O,·z由,,其熔点为1550℃。Ban}la等8认为三元系化合物是6caO·3A120)。zr02,万 方数据其熔点低于1500℃。ca0一zr()2一A1203系内的最低共熔点温度应比三元化合物的熔点更低,大致在1345~1390℃,其组成应在12ca0·7Al:O,一3ca0·A120,一7ca0·3A120j·zr02(或6caO·A120,-zro!)三角形内。圈9zro,一ca0一Ak0,系在不同高温下的液相区从以上有关的三元系相图可知,虽然Mgo—z曲:材料在抗单一的Al:0,或caO的侵蚀上都是很好的,但M90一caO—zro:材料在抗Al:O,一cao精炼渣或铝酸钙水泥的侵蚀上却不太好。即Mgo—caO—zro,材料要用来做Al:O,含量高的精炼渣炉或铝酸钙水泥窑烧成带的衬砖不太合适。4结语从以上有关的相图分析可大致得出:MgO2002/2耐火材料/N册啪叫u^0109caO—zm!材料抗Al:0,含量不太高的碱性精炼渣或硅酸钙水泥的侵蚀是好的;但抗A110,含量高的精炼渣特别是酸性渣或铝酸钙水泥(包括高铝水泥)的侵蚀则是不太好的=5E4P3aK删K呦B丌IIIla7pa㈣㈣删胄c眦㈣㈣MHawa.1974.1ll—113A翻Sc兀P^B。UHHK(TponHMc0㈣㈣洲).H姐删Ⅲr¨.R_rh…·l(:.Hhl¨.J(.‘m1I“til,lllI、胛Ia…¨“1I…fI~6山Ⅷ¨I”!n…(:at)一Ⅵ柙‰,1974.73t4):109~1167ruPhiva.“n2.Nehkmdofofm“叩参考文献1H喇K.口ub.Ymhjh圳K巧ita.、岫hikl…HIlⅫnUN丌ECR’93Qu融hlB“shMH.BrettN}L‘h…一f胛Mgo—cao—z^1:■‘bhbum咄删eC帆肛ss,1027一1037金属学报,1983,19t6):R237—243njJlg㈣ni…ds胁a(I):lhm㈨ca0一zm:一㈤!T…C…l‰.1968.67(6):205~219K8Ph…q“illhaI…刚……1¨inB矾haP.NlI"hH.hIPh卵r2陈肇友从相图削析炉外精炼渣对M90一caO系材料的侵蚀D.ral她nⅥhl、一tl如【lonsinthPcaO—Al,01一Zlo,P|Iased18F4nlPr胛P甜m辟of【l……dmtP}3陈肇友提高AoD、VoD镁铬或镁白五石炉衬寿命的途径钢9旧Ilon蛆s、“p吲unlon弛fracIodes,Beqmg,chlna.1992:494~50lshi舻kl铁.1989,24(7):52~59O曲a、ashlM卵hanIsnland舢忙删呲ofalumma0·4李柳生.陈肇友镁铬材料与炉外精炼渣的相互作用.耐火材料,1990.24(1):8~IlbulMup…ub眦rg耐nod㈨conIlnuo…as¨ng"ms.1995.15(1):3~14TalkabuIsuDiscussiOnOncOm)siOnresistancesafMgO—CaO—Z帕2refractonestOsecOndaryre蜘ningslagandce-mentfromphasediagrams/ChenZhaoyou//NaihuoCailiao.~2002,36(2):107OnthebasisofthereIeVanlphasediagramsoftemarysystemsinMgO—Ca0一ZrO二一SiO二andM90一CaO—ZrO:一AI:03quartemarysystems,thecorrosionresislancesofM90一CaO—Zr0二refraclorlestosecOndaryrefmmgslagandcementwerediscussedltjsconcludedthaltheMgO—CaO—Zr01re—ce—fractOrieshas900dcOrrOsiOnresistancestObaslcrefiningsIagswith10wAI!03contentands…catemenl,butitsresistancestotherefInIngsIagswithbadh昀hAI二01contentandalummatecementsmaybeKeywords:Magnesia—calcia—z汁coniarefractories,SteeIre们ning,Cemenl,AppIication0fphasedia—gram,COrrosiOnresIstanceAuthor’sadd旧ss:LuoyangInstituteofRefracloriesResearch,LuOyang471039,China-研究动态·镁砖在siO!一caO—Al:o,熔渣中的侵蚀过程实验采用经1600℃12h热处理后的商品镁砖:侵蚀试验采用坩埚法,渣的主要化学组成(质量分数)为:siO:4l%.ca024%,Al,o,35%.为避免熔渣中低熔点玻璃相对镁砖的预先侵蚀,将渣置于其他坩埚中先熔化:侵蚀试验的具体步骤如下:将镁砖坩埚和装渣的铂坩埚同时故人炉内加热至1550℃恒温3h后取出,在炉外将熔渣从铂坩埚倒人镁坩埚中.再迅速将镁坩埚放回炉内.于1550℃下保温一固定的时间,然后取出.将渣侵后的镁坩埚置于流动的冷风中强制冷却30m-n.用sEM—EDAx观察分析镁砖的侵蚀层变化:分析结果显示:1550℃下侵蚀50s时,砖中的Mgo即溶解进入渣中,生成的镁铝尖晶石呈薄膜状包裹在Mgo颗粒上;而侵蚀500s后.生成的镁铝尖晶石已变成微粒,孤立地分布在Mg()颗粒的表面及M90颗粒之间.新渗透进入砖中的熔渣使M对)颗粒边缘上的尖晶石基本消失:认为此侵蚀过程如下:尖晶石溶人渣中后.Mg()再溶解,导致形成的尖晶石消失.尖晶石膜变成微粒的原因是:坩埚保温500s后,熔渣向镁砖结构中的渗透已经完成.而此时从熔渣中补进的^l:0;不足以促进尖晶石晶粒的发育长大.因此.镁砖在si01一cao—Al:o,熔渣中的侵蚀过程为:首先是M90溶人渣中.与Al二0,反应生成镁铝尖晶石.随着熔渣的进一步渗透.形成的尖品石又溶人渣中而逐渐从结掏中消失.(柴剑玲)万方数据 110州HIJ0c^IL帅/耐火材料2002/2从相图讨论MgO-CaO-ZrO2耐火材料抗炉外精炼渣与水泥的侵蚀
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
陈肇友
洛阳耐火材料研究院,洛阳,471039耐火材料REFRACTORIES2002,36(2)8次
1.Hisao Kozuka.Yoshiharu Kajita.Yoshiki Tuchiya New kind of chrome - free MgO - CaO - ZrO2 bricksfor burning zone of rotary
2.陈肇友 从相图剖析炉外精炼渣对MgO-CaO系材料的侵蚀 1983(06)3.陈肇友 提高AOD、VOD镁铬或镁白云石炉衬寿命的途径 19(07)4.李柳生.陈肇友 镁铬材料与炉外精炼渣的相互作用 1990(01)5.Бapэaкoвский BП Диаграммы
cocтоянияскликатныхсистем.CПPABOЦHИK (Tpoйныеокисниеснстемы ) 1974
6.Aza S de.Richmond C.White J Compatibility relationships of periclase in the system CaO - иgO -ZrO2 - SiO2 1974(04)
7.Qureshi M H.Brett N H Phase equilibria in ternary system containing zirconia and silica( I ): thesystem CaO - ZrO2 - SiO2 1968(67)
8.Bartha P.Nitsch K H.Fuchser D Investigations in the CaO - Al2 O3 - ZrO2 phase diagram. Proceedingsof the second international symposium on refractories 1992
9.Shigeki Ogibayashi Mechanism and countermeasure of alumina buildup on submerged nozzle incontinuous casting 1995(01)
1.王爱国.周瑶琪.陈勇.刘超英.杨正方 锆英石添加剂对白云石矿物性能和显微结构的影响[期刊论文]-中国矿业2007(10)
2.张会芳 再结合镁锆耐火材料的研制及性能研究[学位论文]硕士 2006
3.Chen Zhaoyou.LI Hongxia Comprehensive Utilization of Natural Magnesium-Containing Resources andthe Development of MgO-Based Refractories[期刊论文]-中国耐火材料(英文版) 2005(2)4.陈肇友.李红霞 镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展[期刊论文]-耐火材料 2005(1)5.钱跃进 中间包干式振动料的研制及蚀损机理研究[学位论文]硕士 2005
6.王领航.高里存 MgO-CaO-ZrO2耐火材料的性能、制备与应用[期刊论文]-耐火材料 2004(5)7.王爱国 VOD炉用高钙镁钙材料的侵蚀机理研究[学位论文]硕士 2004
8.胡新全.刘岩松.黄征 电炉中包锆质复合水口损毁机理分析[期刊论文]-钢铁 2003(3)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_nhcl200202016.aspx
授权使用:武汉科技大学(whkjdx),授权号:69f5f4df-dd59-41ca-9b0a-9e3c0177ae87
下载时间:2010年11月28日