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VOD炉用高钙镁钙材料抗渣侵蚀及抗水化性能研究

于燕文

   跟踪了进口高钙镁钙材料在不锈钢精炼VOD炉中的现场试验,并通过残砖的显微结构、化学组成及矿物分析对高钙镁钙材料与炉渣的反应和侵蚀机理进行了研究,结论如下:镁钙材料的试用包龄为镁铬材料的两倍;氧化钙含量大于50%后,镁钙材料对渣的抵抗力将大大增强;随着渣碱度的增加,镁铬材料的侵蚀速率有增大的趋势,而镁钙材料的侵蚀速率则进一步减小;破解了进口材料的技术秘密,得到了高钙镁钙材料的配料参数与设计思路。 研究了Y_2O_3和混合稀土及锆英石对高钙镁钙材料烧结、微观结构及水化性能的影响。在本实验条件下,添加混合稀土0.5wt%或Y_2O_31.0wt%到高钙镁钙材料中,在1650oC煅烧5h,首次成功地研制出体积密度大于3.19g/cm3,常温和高温(1400oC,0.5h)抗折强度分别为110MPa和14MPa的高钙镁钙材料。该材料在0.2MPa,130oC,2h的高压釜水化条件下,水化增重率为2.3%。通过化学纯试剂全粉料合成高钙镁钙试样,研究了高钙镁钙材料中MgO和CaO晶体生长动力学。结果表明:当Y_2O_3加入量在1.0wt%时,1650oC下氧化钇即全部固溶到氧化钙晶格中,导致了氧化钙晶格的畸变,促进了高钙镁钙材料的烧结。因而提高了该材料的抗水化能力。这对降低高性能抗水化的高钙镁钙合成原料的生产成本具有理论指导意义。锆英石加入量为4%的试样,高钙MgO-CaO材料的水化增重率最小,这是因为方镁石晶粒发育长大,且有部分CaO生成CaZrO3,有利于高钙镁钙材料抗水化性能的改善。 选取现场VOD、AOD炉渣,通过对CaO含量为22~53%的镁钙材料的实验室坩锅抗渣试验表明:随着镁钙材料中的氧化钙含量的增加,VOD渣对镁钙材料的侵蚀和渗透能力高于AOD渣。这是因为VOD炉渣中含有较高的Al_2O_3和CaF_2,增加了渣的渗透能力,降低了渣的熔点及粘度所致。自制高钙镁钙材料的抗渣性能优于进口材料,从显微结构中可看到CaO与炉渣反应生成高熔点的C3S和C2S致密层,阻挡了炉渣的进一步渗透。根据CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO四元系于1600oC时的液相区及饱和面图,计算了MgO-CaO系耐火材料与熔渣边界层的饱和浓度和熔渣的粘度,无论何种渣,渗透程度随着CaO的增加而降低。……   
[关键词]:VOD;高钙镁钙材料;侵蚀机理;锆英石;抗渣性;水化性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津大学2005年
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