我國是世界菱鎂礦資源Z為豐富的國家之一,生產(chǎn)電爐耐材承包主要分布在遼寧和山東等省,集中在遼寧省。目前遼寧省已查明的菱鎂礦儲量為34.13億噸,約占全國的85%和世界的20%。遼寧菱鎂礦儲量、開采量,以及鎂質(zhì)耐火材料生產(chǎn)量、出口量均居世界首位。目前,遼寧已經(jīng)地質(zhì)勘查的礦區(qū)有12個,年開采MgO含量≥44%的特、一、二、三級礦石約1600萬噸,電爐耐材承包公司主要供省內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)使用。遼寧菱鎂礦屬于晶質(zhì)礦,晶體顆粒大、難燒結(jié)。行標(biāo)YB/T 5208-2004制定了MgO含量為33%~47%的天然菱鎂石標(biāo)準(zhǔn)。
用鉻礦-鎂砂共磨壓坯煅燒后制作的細(xì)粉,與鎂砂粗顆粒配合制磚的方法,是消除松散效應(yīng)的有效措施。生產(chǎn)電爐耐材承包用這種方法制成的鎂鉻磚,同普通鎂鉻磚相比,磚的氣孔率低,耐壓強(qiáng)度、荷重軟化溫度和抗折強(qiáng)度均較高。電爐耐材承包公司用鉻礦-菱鎂礦粉壓坯,經(jīng)高溫煅燒的合成鎂鉻砂制成的鎂鉻磚,抗渣性和高溫強(qiáng)度均比其他鎂鉻磚好。此外,還有用電孤爐熔融鎂鉻料直接澆鑄而得的熔鑄鎂鉻磚(顯微結(jié)構(gòu)見圖,見彩圖),用電熔鎂鉻料按制磚工藝生產(chǎn)的熔粒再結(jié)合鎂鉻磚等。
鎂碳磚與鋼液和爐渣接觸時,爐渣侵蝕鎂碳磚,由此導(dǎo)致鎂碳磚熱震穩(wěn)定性差,出現(xiàn)剝落損毀現(xiàn)象,縮短了渣線鎂碳磚的使用壽命,影響LF爐精煉生產(chǎn)。生產(chǎn)電爐耐材承包為延長鎂碳磚的使用壽命,研究者研究了LF爐爐渣對鎂碳磚的抗侵蝕性能的影響,探討了延長LF爐渣線用鎂碳磚壽命的途徑。電爐耐材承包公司實(shí)驗(yàn)選用LF爐用的低鐵爐渣和高鐵爐渣,其成分見附表。鎂碳磚選用鞍鋼目前使用的渣線鎂碳磚MT-14。研究者將渣線鎂碳磚制成內(nèi)徑為ф60mm×50mm,外徑為ф120mm×100mm的坩堝試樣后,將LF低鐵渣和高鐵渣分別裝入制得的坩堝中,于1600℃保溫3h,采用靜態(tài)坩堝法進(jìn)行鎂碳磚的抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn)。
由此可以推測,隨著反應(yīng)時間延長,生產(chǎn)電爐耐材承包鎂碳磚中將形成膠結(jié)結(jié)構(gòu),鎂砂顆粒將鑲嵌于液相中,鎂砂顆粒邊角將被熔渣熔蝕,變得圓滑,從而使鎂碳磚的侵蝕層和原磚層的組成與性能,特別是熱膨脹系數(shù)有很大差別。當(dāng)在使用過程中受到熱震作用和熱沖擊時,鎂碳磚的工作面將發(fā)生剝落掉片損毀,電爐耐材承包公司在LF爐外精煉的條件下,由于精煉溫度高,爐渣的黏度降低,加上爐襯內(nèi)部溫度也較高,爐渣可以滲入到耐火材料內(nèi)部更深的部位,形成更厚的反應(yīng)層,這將加劇鎂碳磚內(nèi)襯的熔損,出現(xiàn)嚴(yán)重的剝落掉片損毀。
菱鎂礦經(jīng)1550-1600℃煅燒即所謂燒死的鎂砂稱燒結(jié)鎂砂。生產(chǎn)電爐耐材承包用豎窯、回轉(zhuǎn)窯等高溫設(shè)備一次煅燒或二步煅燒工藝,以天然菱鎂礦為原料燒制的燒死鎂砂稱為燒結(jié)鎂砂;燒結(jié)鎂砂按其理化指標(biāo)劃分為18個號,詳見國標(biāo)GB/T 2273-1998。電爐耐材承包公司以菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達(dá)到熔融狀態(tài)冷卻后形成的稱為電熔鎂砂