Linia de zgură de oală este partea în care oțelul topit intră în contact direct cu aerul. În prezent,cărămizi de carbon magneziesunt utilizate în cea mai mare parte pentru construcția liniilor de zgură de oală. Datorită diferenței de temperatură și existenței unui mediu bogat în oxigen, rata de eroziune a acestei părți este semnificativ mai rapidă decât cea a altor părți. În plus, răsturnarea și descărcarea de zgură a oțelului topit în timpul funcționării cauzează daune mari liniei de zgură. Prin urmare, linia de zgură de oală este una dintre părțile cu cea mai mare frecvență de întreținere.
Durata de viață a liniei de zgură de oală este în principal afectată și restricționată de trei aspecte: mediul exterior, calitatea refractarului și metoda zidăriei.
1. Mediul extern
Oala este un dispozitiv pentru primirea otelului topit si efectuarea operatiilor de turnare. Temperatura oțelului topit este adesea în jur de 1500 de grade. Când linia de zgură de oală intră în contact cu aerul la această temperatură, va avea loc o reacție puternică de oxidare. În plus, diferența de temperatură a suprafeței de contact dintre oțelul topit și aer are, de asemenea, un impact foarte puternic asupra liniei de zgură de oală. Diferența mare de temperatură va testa sever stabilitatea termică a liniei de zgură de oală[20]. În timpul operațiunilor frecvente de recepție și descărcare, refractarul va produce un anumit grad de fisurare. Prin urmare, în mediul extern, oxidarea la temperatură ridicată are un impact mare asupra eroziunii liniei de zgură. În același timp, schimbarea uriașă a temperaturii impune cerințe ridicate privind stabilitatea termică a materialelor refractare. Sub interacțiunea pierderii prin topire și prăbușirea materialelor refractare, linia de zgură de oală este ușor deteriorată și apoi are loc infiltrarea oțelului.
Zgura de rafinare LF este ușor de provocat oxidarea și decarburarea cărămizilor de magnezie carbon. Zgura LF are o vâscozitate relativ scăzută la temperatură ridicată, are o permeabilitate puternică în stratul de decarburare și are o solubilitate ridicată în oxid de magneziu. În același timp, zgura este ușor de pătruns în limita de granule a periclazei pentru a disocia particulele de nisip de magnezie, așa cum se arată în Figura 2 (SA este zgură în figură; TA este intersecția a trei bucăți). Prin urmare, durata de viață a cărămizilor din carbon de magnezit din linia de zgură LF este relativ scăzută. Shen şi colab. a studiat sistematic mecanismul de deteriorare al cărămizilor de carbon de magneziu cu oale în procesul de rafinare LF, indicând faptul că agregatele mai mici de cereale de MgO sunt ușor erodate de zgura la temperatură înaltă. După eroziune, zgura va continua să pătrundă în interiorul agregatului de MgO de-a lungul graniței periclazei, provocând în cele din urmă scindarea agregatului periclază.
2. Calitate refractară
Currently, magnesite carbon bricks are mainly used for ladle slag lines. Both traditional magnesia carbon bricks and low-carbon magnesite carbon bricks, which are currently widely used, mainly use flake graphite as their carbon source. Flake graphite is generally selected from -197, -196, etc., that is, the particle size is greater than 100 mesh and the purity is higher than 97% or 96% (mass fraction). The binder is a thermosetting phenolic resin. During the carbonization reaction, the self-chain segments undergo cross-linking reactions to form a network structure that can form a mechanical interlocking force between magnesia sand particles and graphite. Graphite is the main raw material for the production of magnesia carbon refractory bricks, mainly due to its excellent physical properties: ① non-wetting of slag, ② high thermal conductivity, and ③ low thermal expansion. In addition, graphite does not melt with refractory materials, and graphite has high refractoriness. It is precisely because of this characteristic that mag-c bricks are selected for slag lines with harsh operating environments [24]. For low carbon magnesia carbon bricks (mass fraction of carbon ≤8%) or ultra-low carbon magnesite carbon bricks (mass fraction of carbon ≤3%), it is difficult to form a continuous network structure due to the low carbon content, so the organizational structure design of low carbon magnesia-carbon bricks is relatively complex. On the contrary, the organizational structure design of high carbon mag-carbon bricks (mass fraction of carbon>10%) este relativ simplu.
Datorită susceptibilității cărămizilor de carbon de magnezit la umiditate și influenței selecției formulei, performanța cărămizilor de magnezie-carbon va fi afectată într-o anumită măsură. După ce cărămizile de carbon de magnezie sunt umede, structura devine slăbită, iar apa scapă la temperaturi ridicate pentru a produce mai multe canale goale, ceea ce va avea un impact negativ asupra stabilității termice și rezistenței la coroziune a acestor cărămizi, iar capacitatea de a face față oțelului topit va de asemenea să fie foarte slăbit. MgO-C este foarte sensibil la abraziunea termomecanica deoarece coeficientul de dilatare termica al MgO are o reversibilitate ridicata. Liantul cărămizii cu magnezie carbon este, de asemenea, un factor important care afectează calitatea cărămizii cu magnezie carbon. Prea mult sau prea puțin liant va afecta performanța cărămizii de carbon cu magnezie. Prea puțin liant va face ca pulberea de cărămidă de carbon de magnezie să fie legată și ușor de spălat și dezlipit; prea mult liant va determina deteriorarea stabilității la șoc termic și a refractarității cărămizii cu magnezie din carbon și prea multe elemente dăunătoare vor fi adăugate oțelului topit.
Când oala primește oțelul topit de la convertor, acesta va fi însoțit de o cantitate mare de zgură. Punctul de topire scăzut 2CaO·SiO2 din zgură se dizolvă în limita granulelor de MgO și reacționează chimic cu oligoelementele de impurități din stratul de MgO, care joacă un rol major în dizolvarea materialelor refractare cu magnezie. Din perspectiva zgurii de convertizor, cercetările privind îmbunătățirea performanței cărămizilor refractare cu magneziu carbon se concentrează în principal pe nisipul magnezic, antioxidanți și microstructură.
În plus, adăugarea de antioxidanți la cărămizile de carbon de magnezie afectează și calitatea acestora. Pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare a cărămizilor de magneziu-carbon, se adaugă adesea o cantitate mică de aditivi. Aditivii obișnuiți includ Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN și Al-BC și Al-SiC-C. Rolul aditivilor are în principal două aspecte: pe de o parte, din punct de vedere termodinamic, la temperatura de lucru, aditivii sau aditivii reacţionează cu carbonul pentru a genera alte substanţe. Afinitatea lor cu oxigenul este mai mare decât cea a carbonului cu oxigenul și sunt oxidați înaintea carbonului, protejând astfel carbonul. Pe de altă parte, din punct de vedere cinetic, compușii generați prin reacția aditivilor cu O2, CO sau carbon modifică microstructura materialelor refractare compozite de carbon, cum ar fi creșterea densității, blocarea porilor și împiedicarea difuziei oxigenului și produși de reacție [28]. În prezent, pulberea de Al este utilizată în principal în cărămizile de carbon de magnezie pentru a preveni oxidarea carbonului. Deși Al are o puternică capacitate de antioxidare, la temperatură ridicată, Al reacționează cu C și N2 pentru a forma compuși de carbon și azot. Printre acestea, carbura de Al este ușor de hidratat în procesul de la temperatură ridicată la temperatură scăzută, ducând la formarea de goluri în interiorul cărămizii de carbon de magnezie, ceea ce face ca structura să se slăbească și să crape.
3. Metoda zidăriei
Cărămizile de carbon de magneziu în linia de zgură de oală adoptă, în general, zidărie uscată (cărămizi de stivuire direct, fără lipire cu noroi de foc) și zidărie umedă (folosind noroi de foc combinat cu cărămizi refractare). Avantajul zidăriei uscate este că minimizează impactul noroiului de incendiu. În condiții de temperatură ridicată, datorită diferitelor materiale de cărămizi mag-c și noroi de foc, viteza de dilatare termică este diferită din cauza temperaturii, care este ușor de a produce goluri pe suprafața de contact. Dezavantajul acestei metode este că nu se poate garanta că cărămizile sunt 100% în contact strâns. În același timp, atunci când cărămizile de carbon de magnezie se extind din cauza căldurii, nu există spațiu pentru tamponare între cărămizi, ceea ce face ca cărămizile să fie strânse și sparte; sau din cauza expansiunii cărămizilor, întregul inel al liniei de zgură este ridicat în întregime, iar forța uriașă de extrudare face ca placa de margine să se deformeze, iar materialul refractar își pierde protecția și este spălat și decojit, ceea ce prezintă o mai mare. amenințare pentru calitatea liniei de zgură.
Metoda zidăriei umede este similară cu metoda zidăriei în clădiri, dar este mai strictă în cerințe. Avantajul acestei metode este că poate evita golurile care pot apărea în zidăria uscată. În același timp, noroiul de foc este slab la temperaturi ridicate. Când cărămizile de carbon de magnezie se extind din cauza căldurii, ele pot curge pentru a se adapta la modificările golurilor dintre cărămizi, dispersând forța de extrudare între cărămizi, evitând astfel generarea de goluri. Dezavantajul acestei metode este că utilizarea noroiului de foc face ca structura liniei de zgură să fie instabilă și crește dificultatea zidăriei. Dacă noroiul de foc este neuniform, vor exista în continuare goluri între cărămizi.
