讨论电炉内硅铁渣与刚玉浇注料的侵蚀变化（讨论电炉内硅铁渣与刚玉浇注料的侵蚀变化）

讨论电炉内硅铁渣与刚玉浇注料的侵蚀变化（讨论电炉内硅铁渣与刚玉浇注料的侵蚀变化）板状刚玉浇注料耐压强度MPa显气孔率%体积密度g/cm-³抗折强度MPa

中频感应电炉炉衬材料内侧盛载的是高温金属液，外围是水冷线圈，每次金属液出炉后，炉壁的温度急剧下降，炉衬材料不仅要承受骤冷、骤热的冲击，还需承受熔炼过程中因电磁搅拌而不断运动的金属液的冲刷和炉渣的侵蚀，因此对炉衬材料的选择及使用要严格要求。中频感应炉炉衬应具有足够高的耐火度、低的体积膨胀率、热震稳定性好、化学稳定性优良、不污染钢液和铁液、具有足够的烧结强度以抵抗机械冲击、优良的抗炉渣侵蚀性能; 因此中频炉炉衬材料的抗渣侵蚀性能对中频炉的使用寿命和生产效率有决定性的影响。

一：利用三种刚玉浇注料试验抗硅铁渣的侵蚀行为

为选出具有足够的抗铁熔渣侵蚀能力的内衬材料，选用板状刚玉浇注料、电熔白刚玉浇注料、铝铬渣刚玉浇注料三种不同中频炉筑炉料的抗熔渣侵蚀性并进行对比，选出抗渣侵蚀性能最优的筑炉料。三种试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度和常温耐压强度如下表1、由此可知，板状刚玉试样显气孔率最小，铝铬渣显气孔率最大，但是板状刚玉的体积密度小于铝铬渣的体积密度。电熔白刚玉的显气孔率和体积密度虽处于板状刚玉和铝铬渣两者之间，但电熔白刚玉试样常温抗折和耐压强度最大。因此就综合性能而言，电熔白刚玉试样最佳。

试样名称	显气孔率%	体积密度g/cm-³	抗折强度MPa	耐压强度MPa
板状刚玉浇注料	17.2	2.86	9	55
电熔白刚玉浇注料	18.3	3.25	24	80
铝铬渣刚玉浇注料	19.1	3.5	14	65

动态抗渣法的过程是首先在坩埚内放入一块铁锭，调整感应炉功率使铁锭融化，然后在坩埚内加入50 g 硅铁渣，渣受热融化后浮于上方，加入分渣剂使熔渣和铁水分离，取出熔渣，再次在坩埚内加入50 g 硅铁渣，重复此过程30 min 后停止，感应炉动态抗渣实验后对三种试样侵蚀部位进行观察，板状刚玉试样被侵蚀约5 mm，电熔白刚玉试样未观察到宏观侵蚀，铝铬渣试样被侵蚀约 12 mm，按公式计算试样侵蚀指数如表2.

试样名称	板状刚玉浇注料	电熔白刚玉浇注料	铝铬渣刚玉浇注料
测量面积/mm2	1000	1000	1000
侵蚀面积/mm2	186	0	46.3
侵蚀指数/%	18.6	0	46.3

二：分析讨论硅铁渣与刚玉浇注料的侵蚀变化

在硅铁渣系中FeO和SiO2 会发生造渣反应生成低熔点的铁橄榄石，刚玉骨料同SiO2-FeO 渣的反应较弱，SiO2-FeO 渣在材料中的渗透形式主要为熔蚀基质部分，显微结构可以看到少许溶解在熔渣中的刚玉骨料。在中频炉炼铁过程中，SiO2-FeO 系炉渣能与内衬砖中的 Al2O3 成分自发反应生成莫来石层和铁铝尖晶石保护层，由于莫来石和铁铝尖晶石熔点较高(分别为 1850 ℃和 1780 ℃ ) ，并且抗化学侵蚀性强、在 SiO2-FeO 系炉渣中的溶解度低，因此能有效抵抗炉渣对耐火材料的侵蚀。

当熔渣与试样接触时，在工作层表面形成了一个明显的边界层，这是由于基质中含有一定量的 Cr2O3，一方面 Cr2O3 与刚玉骨料形成固溶体，铝铬固溶体的存在可阻止熔渣向内部的侵蚀渗透，显著提高其抗 SiO2-FeO 渣侵蚀性能。另一方面渣中的FeO和SiO2与Al2O3和 Cr2O3成分反应生成铁铬、铁铝尖晶石、莫来石等高熔点化合物，生成的高熔点化合物填充于基质和气孔从而提高了材料的致密性度并且能有效的抵抗炉渣的侵蚀。铝铬渣经炉渣侵蚀后，由于试样气孔率较高，且骨料杂质含量高，导致高温烧成时液相量和基质迁移所造成的空隙增加。高温下，熔融的炉渣和液相沿着气孔、裂纹和空隙渗入材料内部导致炉渣对试样的侵蚀深度的急剧增加。

三：结 论

通过感应炉熔渣侵蚀实验，对三种试样抗侵蚀性能进行对比，结论如下:

( 1) 与板状刚玉试样、和铝铬渣试样相比，电熔白刚玉试样的抗硅铁炉渣侵蚀性能最好。

( 2) 铝铬固溶体的存在有利于提高材料的抗侵蚀和渗透性能，炉渣中的 FeO 能与试样中的 Al2O3 和Cr2O3 成分反应生成铁铬、铁铝尖晶石等高熔点化合物，铁铬、铁铝尖晶石填充于基质和气孔中提高试样的抗炉渣侵蚀性能