래들 슬래그 라인은 용강이 공기와 직접 접촉하는 부분입니다. 현재,마그네시아 탄소 벽돌주로 래들 슬래그 라인의 시공에 사용됩니다. 온도 차이와 산소가 풍부한 환경의 존재로 인해 이 부분의 침식 속도는 다른 부분보다 상당히 빠릅니다. 또한 운영 중 용강의 팁핑 및 슬래그 배출로 인해 슬래그 라인이 크게 손상됩니다. 따라서 래들 슬래그 라인은 유지 관리 빈도가 가장 높은 부분 중 하나입니다.
용광로 슬래그 라인의 수명은 주로 외부 환경, 내화재 품질 및 석조 방법이라는 세 가지 측면에 의해 영향을 받고 제한을 받습니다.
1. 외부 환경
용강은 용강을 받고 주입 작업을 수행하는 장치입니다. 용강의 온도는 종종 약 1500도입니다. 용강 슬래그 라인이 이 온도에서 공기와 접촉하면 강한 산화 반응이 발생합니다. 또한 용강과 공기의 접촉 표면의 온도 차이도 용강 슬래그 라인에 매우 강한 영향을 미칩니다. 큰 온도 차이는 용강 슬래그 라인의 열 안정성을 심각하게 테스트합니다[20]. 빈번한 수신 및 덤핑 작업 중에 내화물은 어느 정도 균열을 일으킵니다. 따라서 외부 환경에서 고온의 산화는 슬래그 라인의 침식에 큰 영향을 미칩니다. 동시에 온도의 엄청난 변화는 내화물의 열 안정성에 대한 높은 요구 사항을 제시합니다. 용융 손실과 내화물 붕괴의 상호 작용으로 용강 슬래그 라인이 쉽게 손상되고 강철 침투가 발생합니다.
LF 정련 슬래그는 마그네시아 탄소 벽돌의 산화 및 탈탄을 일으키기 쉽습니다. LF 슬래그는 고온에서 비교적 점도가 낮고 탈탄층에서 강한 투과성을 가지며 산화 마그네슘에 대한 용해도가 높습니다. 동시에 슬래그는 그림 2와 같이 마그네시아 모래 입자를 분리하기 위해 페리클레이스의 입계로 쉽게 침투합니다(그림에서 SA는 슬래그이고 TA는 세 조각의 교차점입니다). 따라서 LF 슬래그 라인 마그네사이트 탄소 벽돌의 사용 수명은 비교적 낮습니다. Shen 등은 LF 정련 공정에서 래들 마그네슘 탄소 벽돌의 손상 메커니즘을 체계적으로 연구하여 더 작은 MgO 입자 응집체가 고온 슬래그에 의해 쉽게 침식된다는 것을 나타냈습니다. 침식 후 슬래그는 페리클레이스 입계를 따라 MgO 응집체 내부로 계속 침투하여 결국 페리클레이스 응집체의 분열을 유발합니다.
2. 내화성 품질
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%)은 비교적 간단합니다.
마그네사이트 탄소 벽돌의 습기에 대한 민감성과 배합 선택의 영향으로 인해 마그네시아-탄소 벽돌의 성능은 어느 정도 영향을 받습니다. 마그네시아 탄소 벽돌이 축축해진 후 구조가 느슨해지고 고온에서 물이 빠져나가 여러 개의 빈 채널이 생성되어 이 벽돌의 열 안정성과 내식성에 부정적인 영향을 미치고 용강에 대처하는 능력도 크게 약화됩니다. MgO-C는 MgO의 열 팽창 계수가 가역성이 높기 때문에 열기계적 마모에 매우 민감합니다. 마그네시아 탄소 벽돌의 바인더도 마그네시아 탄소 벽돌의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 바인더가 너무 많거나 너무 적으면 마그네시아 탄소 벽돌의 성능에 영향을 미칩니다. 바인더가 너무 적으면 마그네시아 탄소 벽돌의 분말이 느슨하게 결합되어 쉽게 씻고 벗겨집니다. 결합제가 너무 많으면 마그네시아 탄소벽돌의 열충격 안정성 및 내화성이 저하되고, 용강에 유해한 원소가 너무 많이 첨가됩니다.
래들이 전로에서 용강을 받을 때, 많은 양의 슬래그가 수반됩니다. 슬래그의 낮은 용융점 2CaO·SiO2는 MgO 입계에 용해되어 MgO 층의 미량 불순물 원소와 화학적으로 반응하여 마그네시아 내화 재료의 용해에 중요한 역할을 합니다. 전로 슬래그의 관점에서, 마그네시아 탄소 내화 벽돌의 성능 개선에 대한 연구는 주로 마그네시아 모래, 산화 방지제 및 미세 구조에 초점을 맞춥니다.
또한, 마그네시아 탄소 벽돌에 산화방지제를 첨가하면 품질에도 영향을 미칩니다. 마그네시아-탄소 벽돌의 산화 저항성을 개선하기 위해 소량의 첨가제를 첨가하는 경우가 많습니다. 일반적인 첨가제로는 Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN 및 Al-BC와 Al-SiC-C 계열 첨가제가 있습니다. 첨가제의 역할은 주로 두 가지 측면이 있습니다. 한편, 열역학적 관점에서 작동 온도에서 첨가제 또는 첨가제는 탄소와 반응하여 다른 물질을 생성합니다. 산소와의 친화성은 탄소와 산소의 친화성보다 크고 탄소보다 먼저 산화되어 탄소를 보호합니다. 반면, 운동학적 관점에서 첨가제와 O2, CO 또는 탄소의 반응으로 생성된 화합물은 밀도 증가, 기공 막힘, 산소 및 반응 생성물의 확산 방해와 같이 탄소 복합 내화 재료의 미세 구조를 변경합니다[28]. 현재 Al 분말은 주로 마그네시아 탄소 벽돌에 탄소 산화를 방지하기 위해 사용됩니다. Al은 강력한 산화 방지 능력을 가지고 있지만 고온에서 Al은 C 및 N2와 반응하여 Al 탄소 및 질소 화합물을 형성합니다. 그 중 Al 카바이드는 고온에서 저온으로 진행되는 과정에서 수화되기 쉽고 마그네시아 탄소 벽돌 내부에 공극이 형성되어 구조가 느슨해지고 균열이 발생합니다.
3. 석조공법
래들 슬래그 라인의 마그네슘 탄소 벽돌은 일반적으로 건식 벽돌(화재 진흙 결합 없이 벽돌을 직접 쌓음)과 습식 벽돌(화재 진흙과 내화 벽돌을 결합함)을 채택합니다. 건식 벽돌의 장점은 화재 진흙의 영향을 최소화한다는 것입니다. 고온 조건에서는 마그네슘 벽돌과 화재 진흙의 재료가 다르기 때문에 온도로 인해 열 팽창률이 달라 접촉 표면에 틈이 생기기 쉽습니다. 이 방법의 단점은 벽돌이 100% 밀착되어 있다고 보장할 수 없다는 것입니다. 동시에 열로 인해 마그네시아 탄소 벽돌이 팽창하면 벽돌 사이에 완충 공간이 없어 벽돌이 압착되어 깨집니다. 또는 벽돌의 팽창으로 인해 슬래그 라인의 전체 링이 전체적으로 들어올려지고, 거대한 압출력으로 인해 가장자리 판이 변형되고 내화 재료가 보호 기능을 잃고 세척 및 벗겨져 슬래그 라인의 품질에 더 큰 위협이 됩니다.
습식 석조법은 건축물의 석조법과 유사하지만 요구 사항이 더 엄격합니다. 이 방법의 장점은 건식 석조에서 발생할 수 있는 틈을 잘 피할 수 있다는 것입니다. 동시에, 방화 진흙은 고온에서 약합니다. 마그네시아 탄소 벽돌은 열로 인해 팽창할 때 벽돌 사이의 틈의 변화에 적응하기 위해 흐를 수 있어 벽돌 사이의 압출력을 분산시켜 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 이 방법의 단점은 방화 진흙을 사용하면 슬래그 라인의 구조가 불안정해지고 석조의 어려움이 증가한다는 것입니다. 방화 진흙이 고르지 않으면 벽돌 사이에 여전히 틈이 생깁니다.
