Pota cürufu hattı, erimiş çeliğin havayla doğrudan temas ettiği kısımdır. Şu anda,magnezyum karbon tuğlalarıçoğunlukla kepçe cüruf hattının inşasında kullanılır. Sıcaklık farkı ve oksijen açısından zengin ortamın varlığı nedeniyle, bu parçanın aşınma hızı diğer parçalara göre önemli ölçüde daha hızlıdır. Ayrıca, çalışma sırasında erimiş çeliğin devrilmesi ve cüruf deşarjı cüruf hattına büyük zarar verir. Bu nedenle, kepçe cüruf hattı en yüksek bakım sıklığına sahip parçalardan biridir.
Pota cürufu hattının ömrü esas olarak üç faktör tarafından etkilenmekte ve kısıtlanmaktadır: dış ortam, refrakter kalitesi ve örme yöntemi.
1. Dış çevre
Kepçe, erimiş çeliği almak ve dökme işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılan bir cihazdır. Erimiş çeliğin sıcaklığı genellikle 1500 derece civarındadır. Kepçe cüruf hattı bu sıcaklıkta hava ile temas ettiğinde, güçlü bir oksidasyon reaksiyonu meydana gelir. Ek olarak, erimiş çelik ile hava arasındaki temas yüzeyinin sıcaklık farkı da kepçe cüruf hattı üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir. Büyük sıcaklık farkı, kepçe cüruf hattının termal kararlılığını ciddi şekilde test edecektir[20]. Sık sık alma ve boşaltma işlemleri sırasında, refrakter belirli bir derecede çatlama üretecektir. Bu nedenle, dış ortamda, yüksek sıcaklıktaki oksidasyon, cüruf hattının aşınması üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Aynı zamanda, sıcaklıktaki büyük değişiklik, refrakter malzemelerin termal kararlılığı konusunda yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır. Erime kaybı ve refrakter malzemelerin çökmesi etkileşimi altında, kepçe cüruf hattı kolayca hasar görür ve ardından çelik sızması meydana gelir.
LF rafinasyon cürufu, magnezyum karbon tuğlalarının oksidasyonuna ve dekarbürizasyonuna neden olmakta kolaydır. LF cürufu yüksek sıcaklıkta nispeten düşük bir viskoziteye sahiptir, dekarbürizasyon tabakasında güçlü bir geçirgenliğe sahiptir ve magnezyum oksitte yüksek bir çözünürlüğe sahiptir. Aynı zamanda, cüruf, Şekil 2'de gösterildiği gibi, magnezyum kum parçacıklarını ayırmak için periklazın tane sınırına kolayca nüfuz eder (SA, şekildeki cüruftur; TA, üç parçanın kesişim noktasıdır). Bu nedenle, LF cüruf hattı magnezit karbon tuğlalarının hizmet ömrü nispeten düşüktür. Shen ve arkadaşları, LF rafinasyon sürecinde kepçe magnezyum karbon tuğlalarının hasar mekanizmasını sistematik olarak incelemiş ve daha küçük MgO tane agregalarının yüksek sıcaklıktaki cüruf tarafından kolayca aşındığını belirtmiştir. Aşınmadan sonra cüruf, periklaz tane sınırı boyunca MgO agregasının içine nüfuz etmeye devam edecek ve sonunda periklaz agregasının ayrılmasına neden olacaktır.
2. Refrakter kalite
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) nispeten basittir.
Magnezit karbon tuğlalarının neme karşı hassasiyeti ve formül seçiminin etkisi nedeniyle, magnezya-karbon tuğlalarının performansı belirli bir ölçüde etkilenecektir. Magnezya karbon tuğlaları nemlendikten sonra, yapı gevşer ve su yüksek sıcaklıkta kaçarak birden fazla boş kanal üretir, bu da bu tuğlaların termal kararlılığı ve korozyon direnci üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olacak ve erimiş çelik ile başa çıkma yeteneği de büyük ölçüde zayıflayacaktır. MgO-C, MgO'nun termal genleşme katsayısının yüksek bir geri dönüşümlülüğe sahip olması nedeniyle termomekanik aşınmaya karşı çok hassastır. Magnezya karbon tuğlasının bağlayıcısı da magnezya karbon tuğlasının kalitesini etkileyen önemli bir faktördür. Çok fazla veya çok az bağlayıcı, magnezya karbon tuğlasının performansını etkileyecektir. Çok az bağlayıcı, magnezya karbon tuğlasının tozunun gevşek bir şekilde bağlanmasına ve kolayca yıkanıp soyulmasına neden olacaktır; Çok fazla bağlayıcı, magnezyum karbon tuğlanın termal şok kararlılığının ve refrakterliğinin bozulmasına neden olacak ve erimiş çeliğe çok fazla zararlı element katılacaktır.
Pota konvertörden erimiş çeliği aldığında, büyük miktarda cüruf eşlik edecektir. Cüruftaki düşük erime noktalı 2CaO·SiO2, MgO tane sınırında çözünür ve MgO tabakasındaki eser safsızlık elementleriyle kimyasal olarak reaksiyona girer, bu da magnezya refrakter malzemelerin çözünmesinde önemli bir rol oynar. Konvertör cürufu perspektifinden, magnezya karbon refrakter tuğlaların performans iyileştirmesi üzerine yapılan araştırmalar esas olarak magnezya kumu, antioksidanlar ve mikro yapıya odaklanır.
Ek olarak, magnezyum karbon tuğlalarına antioksidanların eklenmesi de kalitelerini etkiler. Magnezyum-karbon tuğlalarının oksidasyon direncini artırmak için genellikle az miktarda katkı maddesi eklenir. Yaygın katkı maddeleri arasında Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN ve Al-BC ve Al-SiC-C serisi katkı maddeleri bulunur. Katkı maddelerinin rolü esas olarak iki yönü vardır: bir yandan, termodinamik açıdan, çalışma sıcaklığında, katkı maddeleri veya katkı maddeleri karbonla reaksiyona girerek başka maddeler üretir. Oksijenle olan yakınlıkları, karbonun oksijenle olan yakınlığından daha büyüktür ve karbondan önce oksitlenerek karbonu korurlar. Öte yandan, kinetik açıdan, katkı maddelerinin O2, CO veya karbonla reaksiyonuyla oluşan bileşikler, yoğunluğu artırmak, gözenekleri tıkamak ve oksijen ve reaksiyon ürünlerinin difüzyonunu engellemek gibi karbon kompozit refrakter malzemelerin mikro yapısını değiştirir [28]. Günümüzde Al tozu, karbon oksidasyonunu önlemek için çoğunlukla magnezyum karbon tuğlalarında kullanılır. Al güçlü bir anti-oksidasyon yeteneğine sahip olmasına rağmen, yüksek sıcaklıkta Al, C ve N2 ile reaksiyona girerek Al karbon ve nitrojen bileşikleri oluşturur. Bunlar arasında, Al karbür, yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa geçiş sürecinde kolayca hidratlanır ve bunun sonucunda magnezyum karbon tuğlasının içinde boşluklar oluşur ve bu da yapının gevşemesine ve çatlaklara neden olur.
3. Duvarcılık yöntemi
Pota cüruf hattındaki magnezyum karbon tuğlaları genellikle kuru duvarcılık (ateş çamuru bağı olmadan doğrudan tuğlaları istifleme) ve ıslak duvarcılık (ateş çamurunun refrakter tuğlalarla birleştirilmesi) yöntemlerini benimser. Kuru duvarcılığın avantajı, ateş çamurunun etkisini en aza indirmesidir. Yüksek sıcaklık koşullarında, mag-c tuğlaların ve ateş çamurunun farklı malzemeleri nedeniyle, temas yüzeyinde boşluklar oluşması kolay olan sıcaklığa bağlı olarak termal genleşme oranı farklıdır. Bu yöntemin dezavantajı, tuğlaların %100 yakın temas halinde olmasının garanti edilememesidir. Aynı zamanda, magnezya karbon tuğlaları ısı nedeniyle genleştiğinde, tuğlalar arasında tamponlama için yer yoktur, bu da tuğlaların sıkışmasına ve kırılmasına neden olur; veya tuğlaların genleşmesi nedeniyle cüruf hattının tüm halkası bir bütün olarak kaldırılır ve büyük ekstrüzyon kuvveti kenar plakasının deforme olmasına neden olur ve refrakter malzeme korumasını kaybederek yıkanır ve soyulur, bu da cüruf hattının kalitesi için daha büyük bir tehdit oluşturur.
Islak duvarcılık yöntemi, binalardaki duvarcılık yöntemine benzer, ancak gereksinimler açısından daha katıdır. Bu yöntemin avantajı, kuru duvarcılıkta oluşabilecek boşlukları iyi bir şekilde önleyebilmesidir. Aynı zamanda, ateş çamuru yüksek sıcaklıklarda zayıftır. Magnezya karbon tuğlaları ısı nedeniyle genleştiğinde, tuğlalar arasındaki boşluklardaki değişikliklere uyum sağlamak için akabilir, tuğlalar arasındaki ekstrüzyon kuvvetini dağıtabilir ve böylece boşlukların oluşmasını önleyebilir. Bu yöntemin dezavantajı, ateş çamurunun kullanılmasının cüruf hattının yapısını dengesiz hale getirmesi ve duvarcılığın zorluğunu artırmasıdır. Ateş çamuru eşit değilse, tuğlalar arasında yine de boşluklar olacaktır.
