中间包镁质干式振动料蚀损机理研究（2）

(2)图6反应层的扫描电镜(SEM )图。可以看出：方镁石颗粒受熔渣侵蚀，其棱角消失，方镁石颗粒之间 充满低熔物。经XRD(见图7)及能谱分析，表明这些低熔物相为C2MS2、C2AS、CMS以及镁橄榄石与铁橄榄石 的固溶体(2(Mg，Fe)O·SiO2)。方镁石颗粒吸收熔渣中的FeO后形成镁富氏体。随着吸收FeO的增多，方镁石固溶体溶于熔渣而使其棱角消失。渗入的熔渣因溶入较多的方镁石后，熔点升高、粘度上升，在反应层中形成粘滞粘结，填充于方镁石颗粒中间。随着渗透的深入，熔渣的温度降低，熔渣对MgO过饱和，此时熔 渣正处于尖晶石的初晶区(图4点a)，从而在基质中析出细小的尖晶石。从图4看出：对于碱度为1.2左右的熔渣来说，也是如此。析出的尖晶石、高粘度的熔渣和方镁石颗粒一起在工作层热面形成致密结构[6]，使 熔渣对耐火材料的侵蚀和渗透仅通过扩散进行，也阻止或减缓熔渣对干式料的进一步侵蚀，延长工作层的使用寿命。

　　

(3)图8是烧结层的扫描电镜(SEM)图。从图中可以看出：在该层中，方镁石颗粒受到的侵蚀较小，晶粒完 整、棱角清晰，仅在局部区域存在少量不连续的低熔相(图8中白色和灰白色区域)，能谱分析表明这些白色 低熔相为CMS、C2MS2，灰白色低熔物为C2AS。因C2AS在烧结层中含量较少，在X-ray衍射分析时没发现该相。图9的X-ray衍射分析表明：烧结层中存在镁橄榄石晶相，是镁质干式料中的高温结合相。

 

　　

由表1看出，在烧结层中CaO含量比反应层和过渡层均低，这是由于高温下 在液相作用下和方镁 石形成有限固溶体造成的[7]。反应层中CaO也可以和方镁石形成固溶体，但在熔渣的侵蚀下方镁石溶于渣中。而过渡层中液相较少，CaO和方镁石难以形成固溶体。

　　

上述分析表明：因反应层和附渣层均形成的致密结构较好地阻止熔渣对干式料进一步侵蚀和渗透，烧结层熔渣较少。在中间包钢液的高温及依靠渗透进来的低熔点物质的共同作用下，干式振动料产生较强的烧 结，烧成收缩较大，结合强度较高，层内气孔多且大(见图3)。主晶相为方镁石固溶体，在基质中含有少量尖晶石，这是由于渗入的熔渣和方镁石作用，使熔渣处于尖晶石初晶区，脱包冷却时析出细小尖晶石晶粒。

　　

(4)图10是过渡层的扫描电镜(SEM)照片，从图中看出：该层中，依靠配料时带入杂质和从烧结层渗透少量 熔渣及传递热量的共同作用下，出现少量的低熔相，促进烧结。该层液相较少，温度较低，孔隙率高，结合强 度低。低熔相基本分布在基质细颗粒的边界，使干式料具有一定的强度。经X-ray衍射分析(见图11)，在 过渡层中，少量低熔相为CMS，主晶相为方镁石，同时在该层中还出现了尖晶石高温物相。这些尖晶石是渗 入熔渣和方镁石反应生成的。由于生成尖晶石产生体积膨胀[8]，减小干式料基质中气孔孔径、改善其孔径 分布，使气孔孔径更加均匀细小，也能有效的阻止熔渣在干式料中的渗透[3]，提高干式料工作层的使用寿命。

　　

(5)在原质层中存在的主要高温物相是方镁石，原料中含有的少量杂质使干式料在使用过程中有极少量的 低熔相CMS生成，烧结作用较弱。层内气孔多，在中间包工作层中起到保温隔热作用，减少中间包的散热。 原质层的SEM图和X-ray图分别见图12、图13。

 

　　

4 结 论

　　

高温下，SiO2、Al 2O3、Fe 2O3、CaO等熔渣中的物质对中间包干式料的渗透和侵蚀不可避免，化学分析表 明：这些物质的含量随着距热面距离增大而呈降低的趋势，而MgO的含量则呈增大趋势，这正说明熔渣对干 式料的溶蚀和渗透作用。

　　

根据相图分析、静态坩埚法侵蚀试验及镁质干式振动料在某钢厂12t 三机三流中间包上使用40h的残 衬分析表明：

　　

(1)在干式料使用初期，熔渣对工作层的侵蚀主要是渗透。在此过程中熔渣对干式料也产生化学侵蚀， 干式振动料也对渗入熔渣产生的化学过滤作用，改变了熔渣的粘度和熔点，使其在工作层热面形成附渣层和 反应层致密结构，阻止熔渣对工作层的进一步渗透。

　　

(2)随着侵蚀的进行，因工作层热面形成致密层，熔渣对镁质干式振动料的侵蚀主要表现为溶蚀作用。 方镁石固溶体溶于熔渣，提高熔渣的熔点和粘度，在界面形成致密界面层，降低离子在熔渣中的扩散速度，阻 止熔渣对工作层的进一步侵蚀，提高其使用寿命。

　　

(3)在中间包使用过程中，熔渣对致密界面层产生溶蚀作用，其中的一些物质通过致密层扩散渗透至烧 结层、过渡层和未变层，逐步对干式振动料侵蚀。

 

 

【中国镁质材料网 采编：ZY】