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鋼包用耐火材料的種類和特點(diǎn)

2024.11.28 瀏覽量:754

      由于各鋼廠的冶煉工藝和冶煉鋼種不同,鋼包內(nèi)襯用耐火材料的品種和類型也不同。連鑄鋼包和精煉鋼包用耐火材料種類大致相同,只是精煉鋼包功能增加,使用條件的惡化,因此會(huì)選擇性能更優(yōu)的耐火材料來(lái)提高服役壽命。目前,鋼包內(nèi)襯用耐火材料主要有Mg O-C磚、鋁鎂尖晶石開(kāi)封澆注料、鋁開(kāi)封鎂碳磚、Mg O-CaO-C磚、Mg O-CaO磚/白云石磚、鎂鉻磚、高鋁磚等。在上述鋼包內(nèi)襯中,前三種鋼包襯占絕大多數(shù)。主要鋼包內(nèi)襯用耐火材料的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍如表1所示。與工作襯相比,鋼包永久襯所用的耐火材料對(duì)耐火度、抗侵蝕性、抗熱震性及耐磨性等性能要求略低,但對(duì)永久襯的保溫性能要求在提高,常用的傳統(tǒng)耐材有鋁鎂澆注料、鋁硅質(zhì)/半輕質(zhì)鋁硅質(zhì)澆注料、輕重質(zhì)復(fù)合磚、高鋁磚、黏土磚等,也有開(kāi)發(fā)的鋁鈣系新型鋼包永久襯用澆注料等。 開(kāi)封鋼包耐材

c811f7ebe6f6f50e5d04118181310e34.png            鋼包渣線磚


      鋼包工作層熔損受出鋼溫度、鋼種成分、精煉方式和傳擱時(shí)間等影響,變化較大。日本研究人員實(shí)踐證實(shí),轉(zhuǎn)爐出鋼溫度在1 700℃時(shí),鋼包壽命只能達(dá)到50~60爐,出鋼溫度在1 650℃時(shí),鋼包壽命可達(dá)到200爐以上,這時(shí)可取消專用鋼包。鋼包襯在實(shí)際使用過(guò)程中,損毀的主要原因是溫度的劇烈波動(dòng)產(chǎn)生的熱應(yīng)力、爐渣的侵蝕以及機(jī)械應(yīng)力的沖刷。隨著爐外精煉的發(fā)展,不少鋼水精煉處理是在鋼包里進(jìn)行的,如吹氬和加一些合金元素、合成渣等冶金輔料。這樣就使得鋼包使用條件變得更惡劣,對(duì)爐襯耐火材料的要求就更高。因此鋼包的使用條件不同,它們所使用的耐火材料不一樣,使用壽命也不同。


精煉鋼包的工作環(huán)境和普通鋼包相比大大惡化,主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
1)與普通鋼包相比
(1)精煉鋼包鋼水的出鋼溫度比普通鋼包高出約50~100℃,精煉過(guò)程中溫度則更高,耐火材料內(nèi)襯的侵蝕速率明顯加快。
(2)在精煉過(guò)程中,由于渣的堿度變化大,加渣量增多,使渣對(duì)耐火材料侵蝕作用加劇。
(3)鋼液在鋼包內(nèi)停留的時(shí)間明顯延長(zhǎng),內(nèi)襯材料受到的損毀作用加劇,明顯降低了包襯的使用壽命。

      對(duì)于高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)耐火材料,渣中SiO2、CaO等氧化物易于與Al2O3反應(yīng)生成低熔相進(jìn)入熔渣,造成骨料脫溶;生成過(guò)多CA6產(chǎn)生體積膨脹,造成材料結(jié)構(gòu)疏松,渣的滲透加劇。同時(shí),更高溫度下,含碳耐火材料的氧化加劇,所以要特別關(guān)注含碳耐火材料抗氧化性的提高。


      對(duì)于Mg O-C磚或Al2O3-Mg O-C磚,其侵蝕主要有兩方面:一是渣中Si O2、CaO等氧化物與Mg O(或Al2O3)形成低熔物,被爐渣帶走。二是爐渣中的FeO對(duì)鎂碳磚中的C氧化,造成磚結(jié)構(gòu)松散。對(duì)于鎂鈣系耐火材料,其抗渣侵蝕性更優(yōu),不僅對(duì)高堿性渣有較強(qiáng)的耐侵蝕性,而且當(dāng)精煉初期爐渣堿度低時(shí),游離CaO能優(yōu)先與爐渣中的SiO2反應(yīng),生成高熔點(diǎn)(2130℃)、高黏性的硅酸二鈣保護(hù)層附著在爐襯磚工作表面,能堵塞氣孔,抑制爐渣向內(nèi)滲透和減輕爐渣的侵蝕。

1)鋼包間歇作業(yè),并經(jīng)受冷卻-高溫的反復(fù)熱循環(huán)作用,熱震加劇,耐火材料熱剝落損毀更嚴(yán)重。
2)由于噴吹氬氣、電磁攪拌和真空處理等技術(shù)的采用,鋼液在精煉包內(nèi)的運(yùn)動(dòng)加劇,鋼液對(duì)耐火材料內(nèi)襯的沖刷和磨損更加嚴(yán)重。

3)有些精煉過(guò)程是在真空條件下進(jìn)行,導(dǎo)致內(nèi)襯材料在使用過(guò)程中蒸發(fā),使耐火材料的性能劣化,因此真空條件下材料的穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的參數(shù)。


      常用材料的真空穩(wěn)定性:幾種常見(jiàn)氧化物材料的熱力學(xué)性質(zhì),CaO的蒸氣壓更低,熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。CaO在高溫真空下的分解壓遠(yuǎn)小于Mg O的,且CaO與C在高溫真空下反應(yīng)的平衡壓力小于Mg O與C的,前者比后者低2個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,Mg O-CaO-C磚比Mg O-C磚在高溫下更加穩(wěn)定,其更適合于高溫真空下的冶煉條件。高純鎂鈣磚在高溫真空下很穩(wěn)定,質(zhì)量損失速率很小,這點(diǎn)明顯優(yōu)越于鎂鉻磚

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