【案例分析】180t钢包渣线镁碳砖侵蚀原因分析
生产高附加值的品种钢需要的新技术、新工艺对钢包耐火材料的寿命也提出了更高要求。本钢板材炼钢厂管线钢、矩形坯以及其它深脱硫钢等经LF路径的精炼钢种的产量逐年提高，并且随着2011年钢包双透气砖改造完成，吹氩强度增加使得钢包渣线部位熔渣搅动剧烈，对渣线镁碳砖造成了极大的损坏，导致钢包渣线砖使用寿命缩短，严重导致渣线部位漏钢。因此，提高钢包渣线砖使用寿命，减少渣线部位漏钢是工程技术人员研究的一个重要方向。
生产现状
本钢板材炼钢厂现有7台连铸机：1600mm厚板坯2台(双流)、1700mm薄板坯2台(单流)、350mmx470mm矩形坯1台(四流)1900mm宽板坯丨台(双流)、2200mm宽板坯1台(单流)。11座精炼处理位：LF精炼炉5座、RH真空精炼炉5座、AHF化学升温炉1座。
工艺路径主要为BOF-LF-CCM、BOF-RH-CCM、BOF-AHF-CCM、BOF-LF-RH-CCM或BOF-RH-LF-CCM。
本钢板材炼钢厂现有65个180t钢包周转，渣线砖为Mg-C砖，渣线厚度为160mm。RH或AHF精炼处理位对钢包渣线部位侵蚀较少，所以今天主要说说LF精炼炉渣线部位侵蚀的影响。
Mg-C砖侵蚀机理
2.1某厂家Mg-C砖主要理化指标
某厂家镁碳砖主要理化指标如表1所示。
表1Mg-C砖主要理化指标
2.2侵蚀机理
LF炉精炼渣主要为在一定碱度下的Ca、Si、Al、Mg、Mn、Fe的氧化物。Mg-C砖与高温下的LF精炼渣反应形成钙镁橄榄石其中氧化钙和二氧化硅及一部分氧化镁来自于熔渣中。
反应式如下：
CaO+MgO+Si〇2→CaMg(Si04)
钙镁橄榄石熔点低，高温下粘度小，在熔渣的搅动中容易流入渣中;另一方面，镁碳材料中的石墨会被渣中的氧化物所氧化，甚至直接溶解到所接触的钢水中去。
(FeO)slag+C(s)→Fe(l)+CO(g)
（MnO)slag+C(s)→Mn(l)+CO(g)
石墨被氧化成CO(g)后在原位置留下气孔成为熔渣向耐火材料内部渗透的通道。Mg-C砖的整体性受到破坏，镁砂颗粒变得孤立，并随后流入熔渣中，造成耐火材料的侵蚀。镁砂原料中由于硅钙等杂质存在，高温下也会形成钙镁橄榄石低熔点相，它们也会成为熔渣侵入耐火材料的通道。
实际冶炼过程中，位于熔渣和钢液界面的镁碳砖中的石墨会融入钢水中，由此对砖体的结构造成破坏是不可忽视的。
影响Mg-C砖侵蚀因素
渣线是钢包耐材使用条件最恶劣的部位。在实际生产中，钢包渣线的侵蚀情况受耐材质量，砌筑工艺质量和冶炼条件等因素影响。当这些影响因素发生改变，钢包渣线就可能出现异常侵蚀甚至渣线漏钢现象。
3.1耐材质量影响
Mg-C砖的抗侵蚀性能、高温强度、抗热震性受原材料的质量、镁砂和石墨颗粒分布及添加剂的加入等因素影响。镁砂和石墨粒度分布不合理，添加剂加入不合适，Mg-C砖在高温使用时会产生较大的膨胀，导致过高的热应力，使Mg-C砖的抗热震性能降低，导致渣线结合处、砖缝等薄弱位置侵蚀过快，形成“馒头状侵蚀”。图1为本钢炼钢厂35号钢包某罐役“馒头状侵蚀”严重导致渣线漏钢图片。
图1渣线侵蚀图片
3.2砌筑工艺对逋线异常侵蚀的影响
钢包小修渣线时，新渣线与结合处错台大，达到50mm。钢水在精炼吹氩搅拌过程中错台部位形成涡流，加剧了该部位的侵蚀，因此造成明显凹坑,凹坑处底部与砖工作面深度最多能达到70mm。这种错台在砌筑时工作层与永久层间胶泥未清净也会发生。渣线砖错台导致渣线侵蚀异常，见图2。
图2涡流示意图
3.3冶炼条件对渣线侵蚀的影响
为满足钢种温度、成分要求，精炼LF炉需电极升温。电弧区的渣温度能达到2000℃,且高温时间长。在氩气搅拌下，在渣碱度高，粘度低的倩况下对渣线有较强的腐蚀。通常情况下渣线侵蚀速率在3.0mm/次以下，表2为36号罐某个罐役渣线经LF炉处理22次(未走其它精炼路径)，侵蚀速率达到4.0mm/次。
表2渣线砖侵蚀速率
由于品种钢生产量较大，对钢包罐况要求较严，不允许钢包罐沿有“额头”、“内涨”。本钢炼钢厂采用的是挂渣钩勾以及用专门的钩机勾，在勾“额头”渣、“内涨”渣过程中极易对渣线砖本体进行破坏，使渣线砖形成凹坑或断裂。渣线砖本体遭到破坏未及时交修或在后期使用过程中被渣覆盖未能发现，在LF精炼炉升温过程中易出现渣线漏钢事故。图3为32号钢包在某次罐役中渣线本体遭到破坏，但由于工人判断失误继续周转使用，在LF炉处理过程中造成渣线漏钢事故。
图3渣线漏钢图片
结 论
1.原材料的质量、镁砂和石墨颗粒分布及添加剂的加入等因素影响了镁碳渣线砖的质量，进而影响镁碳渣线砖的侵蚀。
2.砌筑钢包出现的错台现象加快Mg-C渣线砖的侵蚀。
3.LF精炼造渣工艺使用得Mg-C砖侵蚀急剧增加，钩“额头”渣、“内涨”渣等对渣线砖本体造成伤害。
本钢炼钢厂
每日一问
►耐火材料常识
▐ 耐火材料高温蠕变的是什么意思？如何测定？
高温蠕变性是指制品在高温下受应力作用随着时间变化而发生的等温形变。因施加外力的不同，高温蠕变性可分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温弯曲蠕变和高温扭转蠕变等。其中常用的是高温压缩蠕变。
耐火制品压蠕变应按国家标准GB/T 5073—2005耐火材料压蠕变试验方法进行测定。
耐火材料的高温蠕变性除与其化学矿物组成、显微结构有关外，还与使用过程中的外界因素有关，如使用温度、压力、气氛、使用过程中烟尘、熔融金属、熔渣等对耐火材料的侵蚀等。
为了改善耐火材料的蠕变性，重要的是改善其化学矿物组成及纤维结构。可采取提高原料的纯度，制定合理颗粒级配，加大成型压力，适当提高烧成温度、延长保温时间等措施。