Az üst salakvezeték az a rész, ahol az olvadt acél közvetlenül érintkezik a levegővel. Jelenleg,magnézium-karbon téglaleggyakrabban üstös salaksor építésére használják. A hőmérséklet-különbség és az oxigéndús környezet megléte miatt ennek a résznek az eróziója lényegesen gyorsabb, mint a többi részeké. Ezenkívül az olvadt acél működés közbeni felborulása és salakkibocsátása nagy károkat okoz a salakvezetékben. Ezért az üst salaksor az egyik legnagyobb karbantartási gyakorisággal rendelkező rész.
Az üstsalak sor élettartamát elsősorban három szempont befolyásolja és korlátozza: külső környezet, tűzálló minőség és falazási mód.
1. Külső környezet
Az üst egy eszköz az olvadt acél fogadására és az öntési műveletek végrehajtására. Az olvadt acél hőmérséklete gyakran 1500 fok körül van. Amikor az üst salakvezeték ezen a hőmérsékleten érintkezik a levegővel, erős oxidációs reakció lép fel. Ezenkívül az olvadt acél és a levegő érintkezési felületének hőmérséklet-különbsége is nagyon erős hatással van az üst salakvonalára. A nagy hőmérséklet-különbség súlyosan próbára teszi az üstsalak vezeték hőstabilitását[20]. A gyakori átvételi és kiürítési műveletek során a tűzálló anyag bizonyos fokú repedést okoz. Ezért a külső környezetben a magas hőmérsékleten történő oxidáció nagy hatással van a salakvezeték eróziójára. Ugyanakkor a hatalmas hőmérsékletváltozás magas követelményeket támaszt a tűzálló anyagok hőstabilitásával szemben. Az olvadásvesztés és a tűzálló anyagok összeomlása hatására az üst salaksora könnyen megsérül, majd acél beszivárgás következik be.
Az LF finomító salak könnyen oxidációt és széntelenítést okoz a magnézia-széntéglákban. Az LF salaknak magas hőmérsékleten viszonylag alacsony a viszkozitása, erős a permeabilitása a dekarbonizáló rétegben, és jól oldódik a magnézium-oxidban. Ugyanakkor a salak könnyen behatol a periklász szemcsehatárába, hogy magnézium-homokszemcséket disszociáljon, amint az a 2. ábrán látható (SA az ábrán salak; TA három darab metszéspontja). Ezért az LF salakvonal magnezit széntéglák élettartama viszonylag alacsony. Shen és mtsai. szisztematikusan tanulmányozta az üstös magnézium-széntéglák károsodási mechanizmusát az LF finomítási folyamatban, jelezve, hogy a kisebb MgO szemcsés aggregátumokat a magas hőmérsékletű salak könnyen erodálja. Az eróziót követően a salak továbbra is behatol a MgO aggregátum belsejébe a perikláz szemcsehatár mentén, ami végül a perikláz aggregátum hasadását okozza.
2. Tűzálló minőség
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%) viszonylag egyszerű.
A magnezit széntéglák nedvességre való érzékenysége és a képletválasztás befolyása miatt a magnezit-karbon téglák teljesítménye bizonyos mértékig befolyásolható. Miután a magnézium-karbontégla megnedvesedik, a szerkezet meglazul, és a víz magas hőmérsékleten távozik, és több üres csatorna keletkezik, ami negatív hatással lesz a téglák hőstabilitására és korrózióállóságára, valamint az olvadt acéllal való megbirkózás képességére. is nagymértékben legyengüljön. A MgO-C nagyon érzékeny a termomechanikus kopásra, mivel a MgO hőtágulási együtthatója nagy reverzibilitású. A magnézium-karbontégla kötőanyaga szintén fontos tényező, amely befolyásolja a magnézium-karbontégla minőségét. A túl sok vagy túl kevés kötőanyag befolyásolja a magnézium-karbontégla teljesítményét. A túl kevés kötőanyag a magnézia-széntégla por lazán kötődik, és könnyen lemosható és lefejthető; túl sok kötőanyag a magnézia-széntégla hősokk-stabilitása és tűzállósága romlását okozza, és túl sok káros elem kerül az olvadt acélba.
Amikor az üst megkapja az olvadt acélt a konvertertől, azt nagy mennyiségű salak kíséri. A salakban lévő alacsony olvadáspontú 2CaO·SiO2 beoldódik a MgO szemcsehatárba, és kémiai reakcióba lép a MgO rétegben lévő nyomokban lévő szennyező elemekkel, aminek nagy szerepe van a magnézia tűzálló anyagok oldásában. A konverter salak szemszögéből a magnézia-szén tűzálló téglák teljesítményjavítására irányuló kutatások elsősorban a magnézium-homokra, az antioxidánsokra és a mikroszerkezetre fókuszálnak.
Ezenkívül az antioxidánsok hozzáadása a magnézia-széntéglákhoz szintén befolyásolja azok minőségét. A magnézia-szén téglák oxidációállóságának javítása érdekében gyakran kis mennyiségű adalékanyagot adnak hozzá. A gyakori adalékanyagok közé tartoznak a Si, Al, Mg, Al-S, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B4C, BN és Al-BC és Al-SiC-C sorozatú adalékok. Az adalékanyagok szerepének alapvetően két aspektusa van: egyrészt termodinamikai szempontból a munkahőmérsékleten az adalékok vagy adalékok a szénnel reagálva más anyagokat hoznak létre. Az oxigénnel való affinitásuk nagyobb, mint a széné az oxigénnel, és a szén előtt oxidálódnak, ezáltal védik a szenet. Másrészt kinetikai szempontból az adalékanyagok O2-val, CO-val vagy szénnel való reakciója során keletkező vegyületek megváltoztatják a szénkompozit tűzálló anyagok mikroszerkezetét, így növelik a sűrűséget, elzárják a pórusokat, gátolják az oxigén diffúzióját, ill. reakciótermékek [28]. Jelenleg az Al-port főként magnézia-széntéglákban használják a szén oxidációjának megakadályozására. Bár az Al erős antioxidációs képességgel rendelkezik, magas hőmérsékleten az Al reagál C-vel és N2-vel, és alkáli szén- és nitrogénvegyületeket. Ezek közül az Al-karbid könnyen hidratálható a magas hőmérsékletről az alacsony hőmérsékletre történő folyamat során, ami üregeket eredményez a magnézia-széntégla belsejében, ami a szerkezet meglazulását és megrepedezését okozza.
3. Falazási módszer
A magnézium-szén téglák az üstsalak sorában általában száraz falazatot alkalmaznak (a téglák közvetlenül egymásra rakva tűziszap kötés nélkül) és nedves falazatot (tűzálló téglákkal kombinált tűziszappal). A száraz falazat előnye, hogy minimálisra csökkenti a tűziszap hatását. Magas hőmérsékleti viszonyok között a mag-c téglák és a tűziszap eltérő anyaga miatt a hőmérséklet miatt eltérő a hőtágulási sebesség, amivel könnyen rések keletkeznek az érintkezési felületen. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy nem garantálható, hogy a téglák 100%-ban szorosan érintkeznek egymással. Ugyanakkor, amikor a magnézium-karbontégla hő hatására kitágul, a téglák között nincs hely a pufferelésnek, ami a téglák összenyomódását és törését okozza; vagy a tégla tágulása miatt a salaksor teljes gyűrűje egészében felemelkedik, és a hatalmas extrudáló erő hatására az éllemez deformálódik, és a tűzálló anyag elveszti a védelmet, lemosódik, lehámlik, ami nagyobb veszélyezteti a salaksor minőségét.
A nedves falazás módszere hasonló az épületek falazási módszeréhez, de szigorúbb követelményeket támaszt. Ennek a módszernek az az előnye, hogy jól elkerülhetőek a száraz falazatban előforduló hézagok. Ugyanakkor a tűziszap magas hőmérsékleten gyenge. Amikor a magnézium-karbontégla a hő hatására kitágul, képes folyni, hogy alkalmazkodjon a téglák közötti hézagok változásaihoz, eloszlatva az extrudáló erőt a téglák között, elkerülve ezzel a rések kialakulását. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy a tűziszap alkalmazása instabillá teszi a salakvezeték szerkezetét és megnöveli a falazás nehézségét. Ha a tűziszap egyenetlen, akkor is maradnak rések a téglák között.
