[发明专利]一种改善镁碳质耐火材料抗渣侵蚀性的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于镁碳质耐火材料技术领域，公开了一种改善使用中镁碳质耐火材料抗渣侵蚀性的方法及装置。

背景技术

镁碳质耐火材料具有耐火度高、抗热震性好和抗侵蚀能力强等优良特性，当前已被广泛用作各种炼钢炉炉衬材料。这反过来也推动了镁碳质耐火材料的研究不断深入，人们在优选原料及配方、新型结合剂、低碳化、抗氧化剂与新添加剂、改进制备方法等方面进行了大量的研究工作，在改进镁碳质耐火材料性能方面已经取得了长足的进展。但随着用户对钢铁产品质量要求的不断提高，镁碳质耐火材料的使用条件日渐苛刻。例如，在使用镁碳砖的钢包炉内进行真空、吹氩、喷粉、加热、成分微调等精炼处理已越来越普及，导致炉渣对镁碳砖的严重侵蚀，这不仅直接影响到炉衬寿命、生产节奏，而且也给安全生产埋下了隐患。可见，镁碳质耐火材料抗侵蚀性能仍然难以满足钢铁工业降低成本、稳定生产的需要。

熔渣对镁碳质耐火材料的侵蚀是一个复杂过程，受多种因素影响，但最主要的因素是镁碳质耐火材料中C的氧化、MgO在熔渣中的物理或化学溶解以及熔渣在镁碳质耐火材料中的渗透这三个方面，其他因素，包括机械冲刷导致的结构剥落等，基本都通过这三个方面协同作用。因此，任何阻止或抑制这三个方面的措施均可提升镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性。前述镁碳质耐火材料的有关研究针对不同的工作条件，在改进镁碳质耐火材料的抗渣侵蚀性能方面也有相当效果。发明专利ZL200910011426.6还介绍了一种提高钢包渣线镁碳质衬砖使用寿命的方法。它是通过向熔渣中分阶段添加MgO，使终渣中MgO含量达到过饱和，以降低镁碳质衬砖中MgO的溶解，从而减少渣线镁碳质衬砖的蚀损。尽管该法工艺简单、操作方便，也不需增加任何设备，但需分阶段操作，前期操作中镁碳质衬砖中MgO仍有溶解；另外，MgO的添加，不仅增加了原料消耗和渣量，而且导致熔渣本体性质改变过大，特别是使熔渣黏度增加，这必然会影响熔渣的冶炼功能，因而该法应用范围受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实施简单方便、能有效改善使用中的镁碳质耐火材料抗渣侵蚀性的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种改善镁碳质耐火材料抗渣侵蚀性的方法，包括以下步骤：

在熔渣层内插入顶电极，以炉衬工作层镁碳质耐火材料为阴极；

在所述顶电极和阴极之间施加直流电压，进行电化学处理。

所述直流电压的电压范围在0～50V；

流过所述阴极的电流密度为0.01～100mA/m²。

所述熔渣中Al₂O₃质量分数不低于10％。

所述阴极10与所述炉衬工作层中设置的阴极导电层11紧密接触，所述阴极导电层11设在炉衬永久层耐火材料9和炉衬工作层镁碳质耐火材料10之间。

所述工作层镁碳质耐火材料10由镁砂、碳素材料和结合剂构成。

所述工作层镁碳质耐火材料中MgO的质量分数不低于65％，C的质量分数为3～20％。

本发明还提供了一种用于改善镁碳质耐火材料抗渣侵蚀性的装置，包括直流电源1，顶电极3，阴极导电层11、阴极导线12和阳极导线2，所述顶电极3通过阳极导线2与直流电源1的正极连接，所述阴极导电层11通过阴极导线12与直流电源1的负极连接。

所述阴极导电层11设置在炉衬永久层耐火材料9和炉衬工作层镁碳质耐火材料10之间；所述阴极导电层11为结构是致密的炭质层或石墨层；所述阴极导电层11的厚度为3～20mm。

所述顶电极3的材质为石墨或金属陶瓷，所述顶电极3的形状为圆柱。

所述装置还包括电极升降系统5，所述电极升降系统5支承顶电极3，并用于调节所述顶电极的高度。

有益技术效果：镁碳质耐火材料具有导电性，本发明采用电化学的方法对镁碳质耐火材料进行处理，以镁碳质耐火材料为阴极，在电路中有电流流过，一方面，相对于没有外接电源，此时的镁碳质耐火材料有较低的电位；另一方面，在作为阴极的镁碳质耐火材料与熔渣的接触面上，熔渣中少量的Fe²⁺、Si⁴⁺等离子会发生电化学还原反应，这两方面均会抑制镁碳质耐火材料阴极中碳的氧化，保持镁碳质耐火材料的致密结构和强度，减缓熔渣对镁碳质耐火材料的渗透，从而提高镁碳质耐火材料的使用寿命；