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随着钢液洁净度要求的不断提高,耐火材料越来越成为钢铁生产重要的制约环节。耐火材料与钢液、熔渣之间发生一系列物理化学反应,会对钢液产生严重的二次污染。为了降低耐火材料对钢液的污染,本研究借鉴熔渣电解(MOE)原理,以钢铁生产中最常用的镁碳砖耐火材料为研究对象,以液态炉渣为电解质,在镁碳砖(阴极)和钼丝(阳极)之间施加合理电势,系统研究外加电场条件、温度、时间、炉渣组成对耐火材料抗高温侵蚀的抑制效果。旨在探讨不同炉渣体系下合理的外加电势保护范围,为耐火材料的电化学保护提供相关研究基础。研究得到如下结论:(1)在本试验条件下,采用高温电化学工作站测得研究渣系(酸性渣、碱性渣)中(SiO2)的分解电压约为4.5V,氧化性渣中(FeO)的分解电压约为1.5V,以此为根据制定外加电势的应用范围。(2)研究发现,无论是在酸性渣、碱性渣、氧化性渣中,外加合理电势都会对镁碳砖耐火材料产生保护作用。通过SEM线扫描对耐火材料中炉渣垂直渗透深度的测定,发现液渣渗透深度随外加电压的增大而减小。(3)在CaO-Al2O3-SiO2系酸性渣或碱性渣中,当外加电势超过熔渣中(SiO2)分解电压时,阴极附近的(SiO2)组分会被还原成Si单质,Si单质的析出是诱发熔渣中高熔点物质析出的热力学驱动力。随着电压的增加,镁碳砖阴极表面会形成硅酸二钙沉积层,沉积层的形成阻碍了炉渣与镁碳砖的进一步反应。当渣中MgO含量增加时,阴极附近还会析出镁铝尖晶石产物,同样对耐火材料产生保护作用。(4)在CaO-SiO2-FeO系氧化性渣中,外加电势可以使阴极附近(FeO)优先发生还原反应,从而抑制(FeO)对镁碳砖的脱碳作用;当外加电势超过金属铁的析出电位后,金属铁的产生会诱发炉渣成分的改变,导致渣中析出硅酸二钙,在耐火材料表面形成沉积层,从而对镁碳砖起保护作用。高温熔渣电沉积方法期望可以为耐火材料抗炉渣、钢液侵蚀提供一种新的解决方案,是在高品质洁净钢生产中的一次全新尝试,相关深入的研究还在不断探索中。