2015年安全工程师《技术》复习资料：溅渣层

　　溅渣层与炉衬结合机理与抗浸蚀性能

　　溅渣过程中炉渣成分和结构的变化

　　冶炼和溅渣过程中，随着炉渣成分的改变，炉渣岩相结构发生很大的变化。

　　（1）初期渣：转炉开吹5min，熔池温度约为1420℃，炉渣碱度为R=1.6～1.7，渣中TFe含量较低，MgO含量约为6%～7%，接近或达到饱和值。初期渣矿相组成几乎全部为硅酸盐结构。结晶相为镁硅钙石，结合相为橄榄石未发现RO相。MgO、FeO皆赋存于硅酸盐相中。

　　（2）终点渣：普通转炉终渣（如太钢渣），碱度为3.3～3.7.渣中全铁波动在13%～18%.渣中MgO的饱和浓度为3%～4%，但实际中MgO含量达到3%～13%，超过饱和溶解度值。终渣硅酸盐相以发达的板条状C3S为主，C2S含量极少。结合相为铁酸二钙（C2F）和RO相，约占总量的15%.结晶的MgO包裹在C3S晶体中或游离的结合相中。

　　采用半钢冶炼的终渣（如承钢终渣），铁酸盐高达40%～50%，C2S相只占20%～25%，还有少在量未熔的MgO颗粒。

　　（3）改质渣：转炉出钢后，如果出钢温度过高、溅渣粘度较低时，往往需要添加少量石灰或续质材料调整炉渣成分和温度，以利于溅渣护炉。改质炉渣中往往出现弥散未熔的石灰或MgO颗粒。同时C2S含量增加并发育为良好的板条状。

　　（4）溅后渣：溅渣后由于气流的冷却作用，使炉渣的岩相结构发生了明显的改变。粗大发育良好的板条状C3F被破碎成细小的颗粒，均匀弥散地分布于铁酸钙结合相中，使炉渣的密度增高。

　　2溅渣层与炉衬的结合机理

　　为了研究溅渣层与炉衬耐火材料的结合机理，在试验室内进行了小型柑埚溅渣试验。溅渣后的柑埚在炉内缓冷后纵向剖开进行岩相观察。

　　岩相分析结果证明，溅渣沿纵向分布很不均匀：

　　（1）由渣池向上，柑埚侧壁上的溅渣层由厚逐渐变薄，上部溅渣层的厚度仅为0.1～0.5mm；而柑埚下部是较厚的密实溅渣层。

　　（2）上部溅渣层颜色黑亮有金属光泽；下部渣层颜色暗，表面粗糙，有表面显微裂纹和气孔。

　　（3）从渣池底部向上连续溅渣层的矿物组成，发现随高度的增加，溅渣层的矿物组成逐渐发生明显的变化。在柑埚的底部，被气流破碎的粒状C3S和C2S以及结晶MgO颗粒富集在铁酸盐结合相内。

　　随溅渣高度的增加，高熔点氧化物（C3S、C2S和MgO颗粒）逐渐减少，铁相增加。在柑埚上部形成以铁酸盐为主的低熔点溅渣层。

　　溅渣层与Mg-C砖的结合部可细分为三个区域：

　　（1）烧结层：铁酸钙盐C2F沿续碳砖表面的显微气孔和裂纹，向致密的MgO机体内扩散。溶解与Mg0颗粒反应生成铁续橄榄石（MgO-Fe2O3）烧结层。

　　（2）结合层：在溅渣层一MgC砖表面，溅渣层中的铁酸钙将砖衬中突出的MgO颗粒包裹起来，形成镇铁橄榄石的化学结合。同时，溅渣层中C3S、C2S和MgO颗粒在气流的作用下镶嵌在粗糙的耐火衬表面，形成机械结合。

　　（3）溅渣层：以粗大的高熔点颗粒状C3S、C2S和MgO晶团为骨架，固溶在R0相和铁酸钙结合相中。

　　通过上述分析，推论出溅渣层与炉衬砖的结合机理如下：

　　在溅渣初期，低熔点流动性强的富铁炉渣首先溅射到炉衬表面，沿衬砖表面显微气孔和裂纹向MgO机体内扩散，形成以（MgOCaO）Fe2o3为主的烧结层。

　　随溅渣的继续，颗粒状的高熔点氧化物（C3S、C2S和MgO）被气流溅射到炉衬砖表面，形成以镶嵌为主的机械结合。同时富铁的低熔点炉渣包裹在耐火砖表面突出的MgO颗粒周围形成化学结合层。

　　随着溅渣的进一步进行，使大颗粒C3S、C2S和MgO晶团溅射到结合层表面并与铁酸钙RO相相结合，冷却固溶形成衬砖表面溅渣层。

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