電爐鎂炭磚煉鋼，是利用石墨電極間產生的電弧為熱源進行煉鋼的設備，分直流電爐和交流電爐，其中交流電爐占大多數。本工作根據電爐的損毀機理研製並生產了適庸電爐要求的鎂炭磚。

１電爐襯損毀情況分析

經過對各種電爐進行實際跟蹤調查發現，其渣線部位是最薄弱區域．一般下爐後渣線區在島度方向有１００～２００Ⅻ，深度１００∞左右的嚴重侵蝕環溝（見圖１），交流電爐襯靠近２”電極處渣線磚侵蝕最嚴重。經分析認為主要是在煉鋼形成的爐渣上下波動，加上吹氧的攪拌作用．使鋸渣對爐襯造成根大的渣的侵蝕。一般渣中含有大量的Ｆｅ０，具有很強的氧化性。此處的渣線鎂炭磚很容易被氧化。同時大部分渣中的Ｍ９０含量偏低，一般在５％以下．未達到飽和狀態．一般爐渣中的Ｍｇｏ控製在８～１２％之間才可能達到飽和，由此造成鎂炭磚中的氧化鎂溶解進入爐渣中從而造成鎂炭磚的蝕損。爐渣中還含有較多的ｓｉ０二．酸性很強．煉鋼時要加入大量的ｃ８０和ｃａＦ：作為造渣劑．此種爐渣很稀，與鎂炭磚中的Ｍ９０極易形成低熔點的鈣鎂橄欖石ｃＭｓ（熔點１４９０℃）和鎂薔薇輝石ｃ。Ｍｓ：。（熔點１５８０℃）且粘度很稀，極易在鎂炭磚氣孔中滲透，加一弋＝二二］

電熔鎂炭磚

大了侵蝕速度。在電爐鎂炭磚砌築時一般坡度很小．且在出鋼或補爐時無法將侵蝕麵通過搖爐擗平，因此在侵蝕嚴重的渣線部托就無法用普通的補爐磚或補爐料進行修補．噴補效果也小如轉爐明顯，山於以上幾個方麵原因，造成一般電爐襯的壽命較低。在２ｏｏＤ年初，山東省內的幾家３０噸以下小電爐使用壽命一般在ｌ００爐左右。而其中一座小電爐。其屬於國家“８６３計劃”粉末冶金丁程的主要設備，冶煉溫度高達ｌ８２０℃，爐齡一直徘徊在平均２６爐左右．成為困擾該企業和項目的一大難題。

２研製部分工作總結

針塒電爐襯的損毀特點．国产男女国内麻豆重點塒渣線鎂炭磚的耐衝刷、耐侵蝕性進行了攻關。熔池部位由於受渣的侵蝕程度較低，因此分析認為隻要保證其良好的熱震穩定性和一般的抗侵蝕性能就可咀了。国产男女国内麻豆通過分析影響渣線鎂炭磚壽命較短的原因開展了研製攻關工作．並最終使研製的產品——優質電爐用鎂炭磚滿足了電爐煉鋼的要求，總結如下。

２．１炭含量的選擇

通過使用情況的調查分析．石墨含量塒鎂炭磚的使用壽命有著決定性的作用

石墨．特別是鱗片石墨是電的良導體，在渣線部位．按照陳肇友的分析．其鎂炭磚的蝕損奉質上是由腐蝕電池的短路電流過大引起的。通過以下實驗證明這一理論：采用電爐渣作電解質，在Ｎ：保護條件下把其加熱到１４５０℃後．將炭電極與鐵電極同時插入溶渣中，並用粗銅線將＿電極相連，可以發現在熔池中炭電極處有氣泡冒出，而鐵電極處卻十分平靜，十幾分鍾後石墨電極侵蝕嚴重，而鐵電極沒有變化。同樣實驗條件但在Ｆｅ、ｃ電極上分別與一外加約１．０ｖ電池的正負極相連，１４５０℃熔渣中Ｆｅ、ｃ電極處均無氣泡冒出．炭電極也未出現侵蝕現象。

陽極反應為：Ｃ＋ｏ２。一Ｃｏ＋２ｅ

｜ｉｌｊ極反府為：Ｆｅ２＋＋２ｅ—Ｆｅ

總反應為：Ｃ＋（Ｆｅｏ、一ｃＯ＋Ｆｅ

電池為：ｃＩ熔渣ｆＦｅ

由此腐蝕電池可知，為了減輕鎂炭磚在鋼液一爐渣—鎂炭磚三相交界處的侵蝕，可以從以下四個方麵解決：①增大腐蝕電池內電阻，具體措施是相應減少石墨含量（因石墨是電的良導體）：②在鎂炭磚中加入比石墨電極標準電位更低的金屬，例如ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、ｃａ等金屬，以阻止腐蝕電池的產生．這些金屬可大量中和石墨正電性，造成內部短路，減少腐蝕電流：③將鎂炭磚直接接到直流電源負電極上，進行陰極保護；④加入能增大爐渣內電阻的造渣劑。由於第③、④兩條需要由鋼廠來做，国产男女国内麻豆隻能為其提出建議，很多情況国产男女国内麻豆無能為力，因此国产男女国内麻豆重點實掩了第①、②兩條措施。

９８年初国产男女国内麻豆在某５噸電爐渣線部位使用１８Ａ鎂炭磚，結果使用壽命隻有７９爐。按照腐蝕’電池理論，降低炭含量，增加了內電阻，用１４Ａ鎂炭磚使用壽命達到９０次。

国产男女国内麻豆在生產中，通過不同工藝配比的調整，確定了根據不同的爐溫和其他使用條件，把渣線鎂炭磚的炭含量控製在１２～１４％之間。而對於熔池部位和來被鋼水及熔渣浸泡部位的鎂炭磚，炭含量一般控製在６～１０％之間，且石墨選用低檔產品．固定炭含量不大於９２％；渣線用石墨則選用固定炭含量太於９６％的產品。

石墨粒度是一個很重要因素，粒度越細越易氧化。如某廠所作的某種鱗片石墨粒度與氧化溫度關係如下表：

ｌ石墨粒度ｍｍ０．２８～０．２０．Ｊ２５～０．１５４０．０６Ｓ～ｏ．０７６０．０４Ｓ～０．０５４＜ｏ．０３８５

ｌ顯著氯化溫度℃６７２６５８６３７６１７５８ｌ

Ｉ氧化峰值溫度℃７７９７６８７４５乍３ｌ６９９

国产男女国内麻豆通過多年實踐，並綜合抗氧化性能、成型性能和產品原料成本等幾個方麵因素，選擇１００目的鱗片石墨作為石墨加入粒度，通過以上措施的實施．在鎂炭磚的使用中取得了較好的效果，

２．２添加劑選擇（印添加劑對耐侵蝕能力和抗氧化能力分析）

鎂炭磚中為了防止炭的氧化和產生腐蝕電池，均要加入部分Ａｌ、Ｍｇ、ｓｉ、ｃａ等金屬粉末作為抗氧化劑。由於電爐渣具有很強的滲透、侵蝕、衝刷、氧化作用，因此各種添加劑在鎂炭

金屬ＡＪ在鎂炭磚中形成Ａ１４ｃｊ，呈晶須狀，生成溫度一般為９００℃；ＡＩ＋Ｎ２一ＡＩＮ，生成溫度?２６４?磚抗侵蝕過程中所起的作用大不一樣。

一般為８００℃：而金屬矽在鎂炭磚中形成Ｂ＿一ｓｉｃ，～般形成溫度為１１００℃以上。當ＡＩ和ｓｉ共同作為抗氧化劑時，則Ａ】４ｃ３形成溫度為８００℃，Ｉ卜ｓｊｃ形成溫度為７帥℃。這３個反應可大大提高鎂炭磚強度起到防氧化作用，特別是低溫時，ｓｉ與ＡＩ共同作為抗氧化劑時，ｓｉ與Ａｌ在５７７℃形成了共熔體．因此可降低Ａ１４ｃｊ和Ｂ—ｓｉｃ的形成溫度。ＡＩ｜ｃ３於１４００℃以上逐漸消失大部分形成Ａ１２饑和ＭＡ，而ｆ卜ｓｉｃ被ｃ０氧化成ｓｉ０２，在１６００℃咀上Ａｂｃ３與Ｂ—ｓｊｃ已全部形成了Ａ１２ｑｂ、ｓｉ０２、ＭＡ等。由此分析，如果純作為抗氧化劑來說，在鎂炭磚中應ＡＩ＋ｓｉ複合的形式效果好於單獨加入，但考慮到高溫時Ａｂａ形成ＭＡ和Ａ】２０３，ｓｉｃ形成ｓｊｑ，ｓｉ０２又會與Ｍ９０?ｃａｏ（存在於渣中）形成低熔點的鈣鎂橄欖石ｃＭｓ（熔點１４９０℃）、鎂薔薇橄欖石ｃ３Ｍｓ３（熔點１５８０℃）。因此加Ａｌ作為抗氧化劑比用ｓｉ抗氧化劑的鎂炭磚耐侵蝕性能要高，特別是在存在大景熔渣的渣線部位。

金屬鋁加＾後在各溫度下產生的物相由Ｐ威拉斯所作的‘在含金屬ＡＬ的鎂炭磚中理想的反應物相的產生順序與熱梯度的關係圖》（Ｐ威拉斯（ｗ枷ａｍｓ）等．１９９１年）可以看出Ａｌ粉在高溫時以ＭＡ形式存在，其熔點為２１３０℃，屬高溫相。

某鋼廠２０噸電爐用渣線鎂炭磚通過使用兩種抗氧化劑，Ａ】２％及Ａｌ＋ｓ吐％（各半），具體指標為：

體積密度，

Ｍ２０，％Ｃ．％顯氣孔率，％常溫耐壓，ＭＰＩ高溫抗折．ＭＰＩ備注

ｇ，ｃｍ３

１２～１５Ａ１２％

７６～Ｓ２１３～１５２．９６～３．０２１．５～３．０４０～６０

】０～１２Ａｌ＋Ｓｉ２％

侵蝕速度明顯不同，Ａｌ＋翻２％的產品使用壽命在５５—７５爐之間．而Ａ心％的產品則可使用到１００爐以上。分析認為主要原因除了以上已分析到的原因外，Ａｂ仉與爐渣形成ｃＡ６（熔點ｌｓ５０℃）因此其表現了較好的耐侵蝕性能。而ｓｉ形成的ｓｊ０２與爐渣形成低共熔物ｃＭｓ（１４９０℃），ｃ３Ｍ＆（１５８０℃）．所以綜合結論為：單獨加ＡＩ比Ａ】＋ｓｉ複合和單獨加ｓｉ的鎂炭磚耐侵蝕性能都好。因此国产男女国内麻豆在生產渣線鎂炭磚時以ＡＩ作為添加劑。

２．３嚴格控製較低的顯氣孔率和較高的體積密度

根據陶友祥的研究，熔渣在耐火材料中的滲透速度與耐材氣孔孔徑的四次方成正比，電爐渣線由於不能像轉爐的濺渣護爐那樣始終被高牯度高耐火度的爐渣所保護，而是始終浸泡在很稀且滲透性很強的爐渣中，因此電爐渣線鎂炭磚的致密程度、顯氣孔率對磚的耐侵蝕滲透性有著至關重要的作用。從電爐渣線殘磚觀察發現，侵蝕行為主要形成反應帶和脫炭帶而掛渣層非常薄。反應帶是脫炭後熔渣滲入鎂炭磚的侵蝕區域，在該區域內，爐渣中的Ｆｅｏｎ被還原為Ｆｅ。熔渣滲入磚中的深度主要決定於脫炭層的厚度。減少脫炭層厚度一是用抗氧化劑．二是提高致密度降低顯氣孔率增大熔渣滲透阻力。

在２０００年初為某廠生產的２套渣線鎂炭磚，材質丁藝相同，隻是在生產套磚時阿某方麵原因造成氣孔率稍高，但使用壽命相著很多．指標為：

『Ｍ窖ｏ，％Ｃ．％體積密度，ｇ，ｃｍ３顯氣孔率，％常溫耐肛．ＭＰａ高溫抗折，ＭＰａ格注１Ｉ７８．９１４．５２．９７４．’４Ｓｔ３．２第套磚１Ｉ７７．７１４．６２．９７３．４４３１３．１弟＿套磚ｌ磚比第二套磚使用壽命減少ｌ／１０，而指標中隻有顯氣孔率超了ｌ。３％。現很多ｆ’家為達到降低顯氣孔率的目的，把成型後的鎂炭磚經過４００～６００℃熟處理屑再用中溫瀝青浸湞，效果較好。使用壽命較長。但生產工藝繁瑣，可是可【；【降低原料成本。作者於２０００年專門對鎂炭磚顯氣孔率的影響因素進行了研究並製定了許多相應的針對措施，使生產的渣線磚的顯氣孔率降到了２％以下。

因此為了保證產品的使用性能，国产男女国内麻豆把渣線鎂炭磚的體積密度一般控製在３．ｏｏ～３．０８ｇ，ｃｍ３之間，顯氣孔率一般控製在Ｏ．５～２．ｓ％之間。為了保證這一指括的穩定国产男女国内麻豆主要利用三個方麵的措施來解決：

２．３．１調整樹贈性能

現鎂炭磚用的結台劑主要是熱塑性和熱同性樹脂，我Ｊ用的是自產熱期性樹脂。一般熱塑性樹脂為保證較高的粘接強度而要求其具有較高的周含揖．溶劑加入孱少，其粘度隨環境溫度的影響而變化很大，特別是冬季．因此一般在使用前都要水浴加熱，鎂砂也要加熱。山於Ｔ藝條件的限製，在泥料的存放．工序銜接時溫度較難控製，造成泥料溫度降低。每個鎂砂顆粒均形成了一個很硬的粘有細粉的球，流動性變差，成型非常困難，製品因此也顯氣孔率升高，體積密度降低，產品質量無法保證。設備性能也損壞嚴重。

針對此項問題，在專家指導下，找出了熱塑性樹脂的粘度的影響囡素：

ｑ＝，（ｘ—ｙ．Ｔ）

ｎ一～樹臘粘度

ｘ——苯酚和甲醛的摩爾比

ｙ——樹脂固含量

Ｔ——溫度