Skänkslagglinjen är den del där smält stål kommer i direkt kontakt med luft. För närvarande,magnesia kol tegelstenaranvänds mest för konstruktion av skänkslagglinje. På grund av temperaturskillnaden och förekomsten av en syrerik miljö är erosionshastigheten för denna del betydligt snabbare än för andra delar. Dessutom orsakar tippningen och slaggutsläppet av smält stål under drift stora skador på slaggledningen. Därför är skänkslagglinjen en av delarna med högst underhållsfrekvens.
Livslängden för skänkslagglinjen påverkas och begränsas huvudsakligen av tre aspekter: yttre miljö, eldfast kvalitet och murverksmetod.
1. Yttre miljö
Skänken är en anordning för att ta emot smält stål och utföra hälloperationer. Temperaturen på smält stål är ofta runt 1500 grader. När skänkslaggledningen kommer i kontakt med luft vid denna temperatur uppstår en kraftig oxidationsreaktion. Dessutom har temperaturskillnaden på kontaktytan mellan smält stål och luft en mycket stark inverkan på skänkslaggledningen. Den stora temperaturskillnaden kommer att allvarligt testa den termiska stabiliteten hos skänkslagglinjen[20]. Under frekventa mottagnings- och tömningsoperationer kommer det eldfasta materialet att ge en viss grad av sprickbildning. Därför, i den yttre miljön, har oxidation vid hög temperatur stor inverkan på erosionen av slagglinjen. Samtidigt ställer den enorma temperaturförändringen höga krav på värmestabiliteten hos eldfasta material. Under växelverkan av smältförlust och kollaps av eldfasta material skadas skänkslagglinjen lätt, och sedan inträffar stålinfiltration.
LF-raffinerande slagg är lätt att orsaka oxidation och avkolning av magnesia-kolstenar. LF-slagg har en relativt låg viskositet vid hög temperatur, har en stark permeabilitet i avkolningsskiktet och har en hög löslighet i magnesiumoxid. Samtidigt är slaggen lätt att tränga in i periklasets korngräns för att dissociera magnesiumsandpartiklar, som visas i figur 2 (SA är slagg i figuren; TA är skärningspunkten mellan tre stycken). Därför är livslängden för LF-slagglinjemagnesitkolstenar relativt låg. Shen et al. systematiskt studerat skademekanismen hos skänkmagnesiumkolstenar i LF-raffineringsprocessen, vilket indikerar att mindre MgO-kornaggregat lätt eroderas av högtemperaturslagg. Efter erosion kommer slaggen att fortsätta att tränga in i MgO-aggregatets inre längs periklaskorngränsen, vilket så småningom orsakar klyvning av periklasaggregatet.
2. Eldfast kvalitet
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 %) är relativt enkelt.
På grund av magnesitkolstenarnas känslighet för fukt och påverkan av valet av formel, kommer magnesiakolstenarnas prestanda att påverkas i viss utsträckning. Efter att magnesiumkolstenar är fuktiga, blir strukturen lös och vatten kommer ut vid hög temperatur för att producera flera tomma kanaler, vilket kommer att ha en negativ inverkan på den termiska stabiliteten och korrosionsbeständigheten hos dessa tegelstenar, och förmågan att klara av smält stål kommer att också vara kraftigt försvagad. MgO-C är mycket känsligt för termomekanisk nötning eftersom den termiska expansionskoefficienten för MgO har en hög reversibilitet. Bindemedlet av magnesia koltegel är också en viktig faktor som påverkar kvaliteten på magnesia kol tegel. För mycket eller för lite bindemedel kommer att påverka prestandan hos magnesiakolsten. För lite bindemedel kommer att göra att pulvret av magnesiakolsten blir löst bundet och lätt tvättas och skalas av; för mycket bindemedel kommer att göra att den termiska chockstabiliteten och eldfastheten hos magnesia-koltegel försämras, och för många skadliga element kommer att läggas till det smälta stålet.
När skänken tar emot det smälta stålet från omvandlaren kommer det att åtföljas av en stor mängd slagg. Den låga smältpunkten 2CaO·SiO2 i slaggen löser sig i MgO-korngränsen och reagerar kemiskt med spårföroreningselementen i MgO-skiktet, vilket spelar en stor roll vid upplösningen av eldfasta magnesiumoxidmaterial. Ur omvandlarslaggperspektivet fokuserar forskningen på prestandaförbättringen av eldfasta tegelstenar av magnesiumoxid huvudsakligen på magnesiasand, antioxidanter och mikrostruktur.
Dessutom påverkar tillsatsen av antioxidanter till magnesia-kolstenar också deras kvalitet. För att förbättra oxidationsbeständigheten hos tegelstenar av magnesia-kol tillsätts ofta en liten mängd tillsatser. Vanliga tillsatser inkluderar Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN och Al-BC och Al-SiC-C serietillsatser. Tillsatsernas roll har huvudsakligen två aspekter: å ena sidan, ur termodynamisk synvinkel, vid arbetstemperaturen, reagerar tillsatser eller tillsatser med kol för att generera andra ämnen. Deras affinitet med syre är större än för kol med syre, och de oxideras före kol, vilket skyddar kol. Å andra sidan, ur en kinetisk synvinkel, förändrar föreningarna som genereras genom reaktionen av tillsatser med O2, CO eller kol mikrostrukturen hos eldfasta kolkompositmaterial, såsom att öka densiteten, blockera porer och hindra diffusion av syre och reaktionsprodukter [28]. För närvarande används Al-pulver huvudsakligen i magnesia-kolstenar för att förhindra koloxidation. Även om Al har stark antioxidationsförmåga, vid hög temperatur, reagerar Al med C och N2 för att bilda Al-kol- och kväveföreningar. Bland dem är Al-karbid lätt att hydratisera i processen från hög temperatur till låg temperatur, vilket resulterar i bildandet av hålrum inuti magnesiakolstenen, vilket gör att strukturen lossnar och spricker.
3. Murningsmetod
Magnesiumkoltegel i slevslagglinjen använder i allmänhet torrt murverk (direkt stapling av tegelstenar utan brandslambindning) och vått murverk (med eldslam i kombination med eldfast tegel). Fördelen med torrt murverk är att det minimerar påverkan av brandlera. Under höga temperaturförhållanden, på grund av de olika materialen av mag-c-tegel och brandslam, är den termiska expansionshastigheten annorlunda på grund av temperaturen, vilket är lätt att skapa luckor på kontaktytan. Nackdelen med denna metod är att tegelstenarna inte kan garanteras vara 100% i nära kontakt. Samtidigt, när magnesia-kolstenarna expanderar på grund av värme, finns det inget utrymme för buffring mellan tegelstenarna, vilket gör att tegelstenarna kläms ihop och går sönder; eller på grund av utvidgningen av tegelstenarna lyfts hela ringen av slagglinjen som en helhet, och den enorma extruderingskraften gör att kantplattan deformeras, och det eldfasta materialet förlorar skyddet och tvättas och skalas av, vilket innebär en större hot mot slagglinjens kvalitet.
Våtmurningsmetoden liknar murningsmetoden i byggnader, men den är strängare i kraven. Fördelen med denna metod är att den väl kan undvika de luckor som kan uppstå i torrt murverk. Samtidigt är brandslammet svagt vid höga temperaturer. När magnesia-kolstenarna expanderar på grund av värme, kan de flyta för att anpassa sig till förändringarna i gapen mellan tegelstenarna, vilket sprider strängsprutningskraften mellan tegelstenarna och därigenom undviker att det skapas luckor. Nackdelen med denna metod är att användningen av brandslam gör slaggledningens struktur instabil och ökar svårigheten med murverk. Om brandleran är ojämn kommer det fortfarande att finnas luckor mellan tegelstenarna.
