钒渣对镁碳砖侵蚀机理与研究.pdf

Research on the corrosion mechanism of
magnesia-carbon in vanadium slags



A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
WANG Guangen

Supervised by Prof. WANG Yu
Major: Metallurgy Engineering



College of Material Science and Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
May, 2011
中文摘要

摘要

钒钛磁铁矿含有大量的钒资源,它是初级钒产品的主要来源。一种重要的提
钒方法是将钒钛磁铁矿经高炉冶炼成含钒铁水,然后把含钒铁水在转炉中氧化吹
炼得到高 V2O3 含量的转炉提钒渣。与普通炼钢转炉渣相比,转炉提钒渣具有“低
碱度”、“高氧化性”和“高氧化钒含量”的组成特点。为适应提钒工艺要求,提高钒
渣生产效益,目前大多采用了具有良好的抗渣侵蚀和抗热剥落等性能的镁碳砖作
为炉衬。现场生产发现转炉提钒时,其炉衬寿命低于普通炼钢,炉龄从大约 10000
次下降到约 8000 次。因此研究炉衬的损毁机理,对于进一步提高转炉提钒炉衬寿
命、优化提钒工艺、提高经济效益有着重要意义。
本文在转炉提钒温度条件下(1380℃),研究钒渣成分变化、旋转速度变化、
镁碳砖 C 含量的改变、热冲击、外加电场保护对镁碳砖试样侵蚀的影响和转炉提
钒渣的物理化学性能,对侵蚀后镁碳砖微观界面进行观察、SEM-EDS 分析和
Factsage 热力学计算以及对转炉提钒渣的性能分析,取得如下成果:
①研究了钒渣中 FeO、TiO2、MnO、V2O3、MgO 含量的变化对转炉提钒渣
性能和对镁碳砖损毁的影响。可以发现 V2O3、TiO2、MgO 含量的增加可以增加转
炉提钒渣的熔点,FeO、MnO 含量的增加则可以降低转炉提钒渣的熔点;V2O3、
MgO 含量的增加会导致熔渣粘度的升高、降低镁碳砖损毁程度,而增加渣中的
FeO、MnO、TiO2 则会降低熔渣的粘度、增加镁碳砖损毁程度,相对于其它组分,
其中 TiO2 的影响最大。
②在动态条件下,研究了提钒温度、钒渣组成、以及钒渣与镁碳砖间相对速
度、镁碳砖中 C 含量对镁碳砖的损毁速率的影响,通过单位时间、面积上的镁碳
砖质量减少量来定义镁碳砖损毁速率,并拟合出相应的速率方程。
③通过 SEM-EDS 测试,结合 Factsage 理论计算,分析了提钒转炉中镁碳砖
的 C 基质氧化损毁机理和 MgO 颗粒溶解机理。
④在热冲击条件下,测试分析了热冲击对镁碳砖损毁速率的影响;通过对镁
碳砖进行外加电场保护,对比侵蚀前后熔渣成分的变化,探讨了外加电场提高镁
碳砖的可能性。

关键词:镁碳砖,转炉提钒渣,固溶体,热冲击,侵蚀速率
I
重庆大学硕士学位论文



II
英文摘要

ABSTRACT

ite, containing massive vanadium resource, is the mainly source of
initial vanadium products. Converter vanadium recovery is a main method to produce
vanadium, which is to gain the slag containing V2O3 by oxidize the iron liquid,
produced by blast furnace, containing V in converter. Compared to ordinary slag,
converter vanadium recover-slag has the character of “high oxidizability”, “high level of
vanadium”, “low viscosity”, “low basicity”. To meet the requirement of converter
vanadium recover and improve the producti