Linka pánve strusky je část, kde roztavená ocel přichází do přímého kontaktu se vzduchem. v současnostimagnéziové uhlíkové cihlyse většinou používají pro stavbu pánvové struskové linky. Vzhledem k teplotnímu rozdílu a existenci prostředí bohatého na kyslík je rychlost eroze této části výrazně rychlejší než u ostatních částí. Kromě toho překlápění a vypouštění strusky roztavené oceli během provozu způsobují velké poškození struskové linky. Proto je pánvová strusková linka jednou z částí s nejvyšší frekvencí údržby.
Životnost pánvové struskové linky ovlivňují a omezují především tři aspekty: vnější prostředí, kvalita žáruvzdorného materiálu a způsob zdění.
1. Vnější prostředí
Pánev je zařízení pro příjem roztavené oceli a provádění operací odlévání. Teplota roztavené oceli je často kolem 1500 stupňů. Když se vedení pánve strusky při této teplotě dostane do kontaktu se vzduchem, dojde k silné oxidační reakci. Kromě toho teplotní rozdíl kontaktní plochy mezi roztavenou ocelí a vzduchem má také velmi silný dopad na linii strusky pánve. Velký teplotní rozdíl vážně otestuje tepelnou stabilitu pánvového struskového vedení[20]. Během častého přijímání a vysypávání bude žáruvzdorný materiál vytvářet určitý stupeň praskání. Ve vnějším prostředí má proto oxidace při vysoké teplotě velký vliv na erozi struskové linky. Obrovská změna teplot zároveň klade vysoké požadavky na tepelnou stabilitu žáruvzdorných materiálů. Při vzájemném působení ztráty tavením a kolapsu žáruvzdorných materiálů se linie pánvové strusky snadno poškodí a následně dojde k infiltraci oceli.
LF rafinační struska snadno způsobí oxidaci a dekarbonizaci magneziových uhlíkových cihel. LF struska má relativně nízkou viskozitu při vysoké teplotě, má silnou permeabilitu v oduhličovací vrstvě a má vysokou rozpustnost v oxidu hořečnatém. Současně struska snadno proniká do hranice zrn periklasu, aby disociovala částice magnéziového písku, jak je znázorněno na obrázku 2 (SA je na obrázku struska; TA je průsečík tří kusů). Proto je životnost struskových magnezitových uhlíkových cihel LF relativně nízká. Shen a kol. systematicky studoval mechanismus poškození pánvových hořčíkových uhlíkových cihel v procesu rafinace LF, což naznačuje, že menší agregáty zrn MgO jsou snadno erodovány vysokoteplotní struskou. Po erozi bude struska nadále pronikat do vnitřku agregátu MgO podél hranice zrn periklasu, což případně způsobí štěpení agregátu periklasu.
2. Žáruvzdorná kvalita
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 %) je poměrně jednoduché.
Vzhledem k náchylnosti magnezitových uhlíkových cihel k vlhkosti a vlivu výběru receptury bude do určité míry ovlivněna výkonnost magnezitových uhlíkových cihel. Poté, co jsou magnéziové uhlíkové cihly vlhké, struktura se uvolní a voda uniká při vysoké teplotě a vytváří několik prázdných kanálů, což bude mít negativní dopad na tepelnou stabilitu a odolnost těchto cihel proti korozi a schopnost vyrovnat se s roztavenou ocelí. být také značně oslabena. MgO-C je velmi citlivý na termomechanickou abrazi, protože koeficient tepelné roztažnosti MgO má vysokou reverzibilitu. Pojivo magneziových uhlíkových cihel je také důležitým faktorem ovlivňujícím kvalitu magneziových uhlíkových cihel. Příliš mnoho nebo příliš málo pojiva ovlivní vlastnosti magnéziových uhlíkových cihel. Příliš málo pojiva způsobí, že prášek z magnéziových uhlíkových cihel bude volně vázán a snadno se smyje a odloupne; příliš mnoho pojiva způsobí zhoršení stability tepelného šoku a žáruvzdornosti magnéziových uhlíkových cihel a do roztavené oceli se přidá příliš mnoho škodlivých prvků.
Když pánev přijme roztavenou ocel z konvertoru, bude doprovázena velkým množstvím strusky. Nízký bod tání 2CaO·SiO2 ve strusce se rozpouští na hranici zrn MgO a chemicky reaguje se stopovými příměsovými prvky ve vrstvě MgO, což hraje hlavní roli při rozpouštění hořčíkových žáruvzdorných materiálů. Z pohledu konvertorové strusky se výzkum zlepšení výkonu magneziových uhlíkových žáruvzdorných cihel zaměřuje především na magneziový písek, antioxidanty a mikrostrukturu.
Navíc přidání antioxidantů do magnéziových uhlíkových cihel také ovlivňuje jejich kvalitu. Aby se zlepšila odolnost hořečnato-uhlíkových cihel proti oxidaci, často se přidává malé množství přísad. Mezi běžné přísady patří Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN a Al-BC a přísady řady Al-SiC-C. Úloha přísad má především dva aspekty: na jedné straně z termodynamického hlediska při pracovní teplotě přísady nebo přísady reagují s uhlíkem za vzniku dalších látek. Jejich afinita ke kyslíku je větší než afinita uhlíku ke kyslíku a jsou oxidovány dříve než uhlík, čímž chrání uhlík. Na druhé straně, z kinetického hlediska, sloučeniny generované reakcí aditiv s O2, CO nebo uhlíkem mění mikrostrukturu uhlíkových kompozitních žáruvzdorných materiálů, jako je zvýšení hustoty, blokování pórů a omezení difúze kyslíku a reakční produkty [28]. V současnosti se Al prášek používá hlavně v magnéziových uhlíkových cihlách, aby se zabránilo oxidaci uhlíku. Přestože má Al silnou antioxidační schopnost, při vysoké teplotě Al reaguje s C a N2 za vzniku Al uhlíkových a dusíkatých sloučenin. Mezi nimi se karbid Al snadno hydratuje v procesu z vysoké teploty na nízkou teplotu, což má za následek tvorbu dutin uvnitř magnéziové uhlíkové cihly, což způsobuje uvolnění struktury a praskliny.
3. Zednická metoda
Hořčíkové uhlíkové cihly v lince pánvové strusky obecně používají suché zdivo (přímé skládání cihel bez vázání požárním bahnem) a vlhké zdivo (použití požárního bahna kombinovaného se žáruvzdornými cihlami). Výhodou suchého zdiva je, že minimalizuje působení požárního bahna. Za podmínek vysoké teploty, kvůli různým materiálům mag-c cihel a ohnivého bahna, je rychlost tepelné roztažnosti různá kvůli teplotě, která snadno vytváří mezery na kontaktním povrchu. Nevýhodou této metody je, že nelze zaručit, že cihly budou 100% v těsném kontaktu. Současně, když se magnéziové uhlíkové cihly vlivem tepla roztahují, není mezi cihlami prostor pro tlumení, což způsobuje, že cihly jsou mačkány a lámány; nebo v důsledku expanze cihel se celý prstenec struskové linky zvedne jako celek a obrovská vytlačovací síla způsobí deformaci okrajové desky a žáruvzdorný materiál ztratí ochranu a je vymýván a odlupován, což představuje větší ohrožení kvality struskové linky.
Metoda mokrého zdění je podobná metodě zdění v budovách, ale je přísnější v požadavcích. Výhodou této metody je, že se může dobře vyhnout mezerám, které se mohou vyskytovat v suchém zdivu. Zároveň je ohnivé bahno při vysokých teplotách slabé. Když se magnéziové uhlíkové cihly roztahují v důsledku tepla, mohou proudit, aby se přizpůsobily změnám mezer mezi cihlami, rozptýlí vytlačovací sílu mezi cihly, čímž se zabrání vytváření mezer. Nevýhodou této metody je, že použití požárního bahna činí strukturu struskové linky nestabilní a zvyšuje obtížnost zdění. Pokud je požární bahno nerovnoměrné, budou mezi cihlami stále mezery.
