研究开发耐火材料／NAIHUOCAILIAO2002。36l4)190～193影响镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的因素口于景坤刘承军东北大学材料与冶金学院沈阳110004摘要研究了镁碳耐火材料中镁砂原料的种类和碳含量，渣剂的有无及碱度，炉内气氛以及是否加铝脱氧等因素对镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的影响。结果表明：(1)在W(C)=10％～2o％范围内，随着碳含量的降低，形成的MgO致密层越完整，且厚度增加；(2)Mg(g)氧化形成MgO致密层的氧是由熔渣通过熔融金属提供的，凡是影响熔渣和熔融金属中氧活度的因素，都会对MgO致密层的形成产生影响；(3)炉内气氛对MgO致密层的形成没有明显的影响；(4)与电熔镁砂相比，使用烧结镁砂为原料时，耐火材料表面更容易形成MgO致密层。关键词镁碳耐火材料，MgO致密层，影响因素，耐火材料表面近年来，为了提高转炉的使用寿命，我国大部分钢铁企业普遍采用了溅渣护炉技术，并取得了较明显的经济效益。所谓溅渣护炉，就是将部分熔渣和氧化镁系耐火材料通过氧枪射出的气流喷射到转炉炉衬耐火材料表面上，形成保护层，以降低冶炼过程中耐火材料的侵蚀速度。由于熔渣与耐火材料中的氧化镁和石墨具有截然不同的润湿性，因此，溅渣时耐火材料的表面状态对于溅渣护炉的效果具有重要影响。一般来说，溅渣操作时，如果耐火材料的表面组分为氧化镁，由于熔渣和氧化镁具有较好的润湿性，喷溅到耐火材料表面的熔渣很容易粘结到氧化镁系耐火材料表面上并形成保护层。镁碳耐火材料在高温状态下使用时，由于其中的MgO和c在热力学上是不能稳定共存的，将发生氧化还原反应并生成金属镁蒸气(Mg(g))和一氧化碳气体。由于转炉内的氧气分压(或氧浓度)一般要高于耐火材料内部的氧气分压，因此，由氧化还原反应生成的Mg(g)将向耐火材料表面扩散。190~fluoC^IuA0／irfl'．k．~2002／4如果扩散到耐火材料表面的Mg(g)在耐火材料表面发生氧化沉积并形成MgO致密层，那么对于提高溅渣护炉效果以及抑制MgO和C的氧化还原反应具有重要影响。一般来说，MgO致密层的形成受诸多因素的影响，例如耐火材料的理化指标，炉内气氛以及操作条件等。为此，通过实验对影响镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的一些主要进行了分析和探讨。1实验1．1坩埚及渣剂的制作以纯度为98％(质量分数，下同)的天然鳞片石墨、纯度为99％的烧结镁砂和纯度为98％的电熔镁砂为原料，将镁砂和天然石墨按一定的配比配料，按文献[1]的方法制作出镁砂原料种类不同和碳含量不同的实验坩埚及碱度分别为1和4的实验渣剂。1．2实验方法按照文献[1]的方法，分别试验了碳含量、镁砂原料种类、炉内气氛、炉渣碱度和加铝脱氧等因素对MgO致密层形成的影响。2结果与讨论2．1碳含量的影响图1示出了碳含量对MgO致密层形成的影响。耐火材料试样的碳含量(质量分数，下同)分别为10％、15％和2o％，炉内气氛为氩气，氩气流量为2OOmL·min～，渣剂加入量为100g，渣剂碱度为4。由图1可见，当碳含量为10％和15％时，在耐火材料的表面均可形成一层较为完整的MgO致密{I}于景坤：男，1960年生，博士，教授。收稿日期：2001—08—29编辑：黄卫国维普资讯http://www.cqvip.comC)=10％C)=15％w【200图l耐火材料的含碳置对Mgo致密层形成的影响Fig．1EfectofthecarboncontentofrefractoriesontheformationofMgOdensedlayer层。而当碳含量为20％时，虽然耐火材料的表面也有部分Mgo致密层形成，但并不十分完整，有部分石墨裸露出耐火材料表面，并与熔融金属直接接触。另外，随着碳含量的降低，Mgo致密层的厚度增加。通过对镁碳耐火材料表面MgO致密层形成机理的分析得知⋯，Mgo致密层是由于Mg(g)在耐火材料表面附近的氧化镁颗粒上氧化沉积，使氧化镁颗粒长大并相互连结而形成的。因此，氧化镁在耐火材料中所占体积的多少，即氧化镁颗粒在耐火材料中的分布密度对MgO致密层的形成具有重要影响。如果镁砂原料的密度按3．6g·cm～，石墨的密度按2．5g·cm计算，那么碳含量为10％、15％和20％的耐火材料中的氧化镁所占的体积分数分别为86．2％、79．7％和73．3％。另外，耐火材料中的氧化镁和石墨的接触面积越大，MgO和C的氧化还原反应速度越快。但反应速度应由氧化镁和石墨中...
