转炉内衬工作层镁炭砖蚀损的机理

转炉内衬工作层镁炭砖蚀损的机理

转炉内衬的工作层全部砌筑镁炭砖。镁炭砖中含有相当数量的石墨碳，它与熔渣的润湿性较差，阻碍着熔渣向砖体内的渗透，所以镁炭砖的使用寿命长。

镁炭砖的蚀损机理

据对镁炭砖残砖的观察，其工作表面比较光滑，但存在着明显的三层结构。工作表面有1～3mm很薄的熔渣渗透层，也称反应层；与反应层相邻的是脱碳层，厚度为0.2～2mm，也称变质层；与变质层相邻的是原砖层。其各层化学成分与岩相组织各异。

镁炭砖工作表面的碳首先受到氧化性熔渣TFe等氧化物、供入的O₂、炉气中CO₂等氧化性气氛的氧化作用，以及高温下MgO的还原作用，使镁炭砖工作表面形成脱碳层。其反应式如下：

FeO+C→CO↑+Fe

C0₂↑+C→2CO↑

MgO+C→Mg+CO↑

砖体的工作表面由于碳的氧化脱除，砖体组织结构松动脆化，在炉液的流动冲刷下流失而被蚀损；同时，由于碳的脱除所形成的孔隙，或者镁砂颗粒产生微细裂纹，熔渣从孔隙和裂纹的缝隙渗入，并与MgO反应生成低熔点CMS(CaO·MgO·Si0₂)、C₃MS₂(3CaO·MgO·2Si0₂)、CaO·Fe₂0₃、FeO及MgO·Fe₂0₃固溶体等矿物。起初这些液相矿物比较黏稠，暂时留在方镁石晶粒的表面，或砖体毛细管的入口处。随着反应的继续进行，低熔点化合物不断地增多，液态胶结相黏度逐渐降低，直至不能粘结方镁石晶粒和晶粒聚合体时，引起方镁石晶粒的消融和镁砂颗粒的解体。因而方镁石晶粒分离浮游而进入熔渣，砖体熔损也逐渐变大。熔渣渗透层(也称变质层)流失后，脱碳层继而又成为熔渣渗透层，在原砖层又形成了新的脱碳层。基于上述的共同作用砖体被熔损。

镁炭砖通过氧化-脱碳-冲蚀，最终镁砂颗粒漂移流失于熔渣之中，镁炭砖就是这样被蚕食损坏的。由此可见，要提高镁炭砖的使用寿命，关键是提高砖制品的抗氧化性能。