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鋼包用耐火材料的種類和特點

2024.11.28 瀏覽量:347

      由于各鋼廠的冶煉工藝和冶煉鋼種不同,鋼包內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,因此會選擇性能更優的耐火材料來提高服役壽命。目前,鋼包內襯用耐火材料主要有Mg O-C磚、鋁鎂尖晶石江蘇澆注料、鋁江蘇鎂碳磚、Mg O-CaO-C磚、Mg O-CaO磚/白云石磚、鎂鉻磚、高鋁磚等。在上述鋼包內襯中,前三種鋼包襯占絕大多數。主要鋼包內襯用耐火材料的優缺點及應用范圍如表1所示。與工作襯相比,鋼包永久襯所用的耐火材料對耐火度、抗侵蝕性、抗熱震性及耐磨性等性能要求略低,但對永久襯的保溫性能要求在提高,常用的傳統耐材有鋁鎂澆注料、鋁硅質/半輕質鋁硅質澆注料、輕重質復合磚、高鋁磚、黏土磚等,也有開發的鋁鈣系新型鋼包永久襯用澆注料等。 江蘇鋼包耐材

c811f7ebe6f6f50e5d04118181310e34.png            鋼包渣線磚


      鋼包工作層熔損受出鋼溫度、鋼種成分、精煉方式和傳擱時間等影響,變化較大。日本研究人員實踐證實,轉爐出鋼溫度在1 700℃時,鋼包壽命只能達到50~60爐,出鋼溫度在1 650℃時,鋼包壽命可達到200爐以上,這時可取消專用鋼包。鋼包襯在實際使用過程中,損毀的主要原因是溫度的劇烈波動產生的熱應力、爐渣的侵蝕以及機械應力的沖刷。隨著爐外精煉的發展,不少鋼水精煉處理是在鋼包里進行的,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。


精煉鋼包的工作環境和普通鋼包相比大大惡化,主要表現在如下幾個方面:
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℃,精煉過程中溫度則更高,耐火材料內襯的侵蝕速率明顯加快。
(2)在精煉過程中,由于渣的堿度變化大,加渣量增多,使渣對耐火材料侵蝕作用加劇。
(3)鋼液在鋼包內停留的時間明顯延長,內襯材料受到的損毀作用加劇,明顯降低了包襯的使用壽命。

      對于高鋁質或剛玉質耐火材料,渣中SiO2、CaO等氧化物易于與Al2O3反應生成低熔相進入熔渣,造成骨料脫溶;生成過多CA6產生體積膨脹,造成材料結構疏松,渣的滲透加劇。同時,更高溫度下,含碳耐火材料的氧化加劇,所以要特別關注含碳耐火材料抗氧化性的提高。


      對于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對鎂碳磚中的C氧化,造成磚結構松散。對于鎂鈣系耐火材料,其抗渣侵蝕性更優,不僅對高堿性渣有較強的耐侵蝕性,而且當精煉初期爐渣堿度低時,游離CaO能優先與爐渣中的SiO2反應,生成高熔點(2130℃)、高黏性的硅酸二鈣保護層附著在爐襯磚工作表面,能堵塞氣孔,抑制爐渣向內滲透和減輕爐渣的侵蝕。

1)鋼包間歇作業,并經受冷卻-高溫的反復熱循環作用,熱震加劇,耐火材料熱剝落損毀更嚴重。
2)由于噴吹氬氣、電磁攪拌和真空處理等技術的采用,鋼液在精煉包內的運動加劇,鋼液對耐火材料內襯的沖刷和磨損更加嚴重。

3)有些精煉過程是在真空條件下進行,導致內襯材料在使用過程中蒸發,使耐火材料的性能劣化,因此真空條件下材料的穩定性是非常關鍵的參數。


      常用材料的真空穩定性:幾種常見氧化物材料的熱力學性質,CaO的蒸氣壓更低,熱力學性質穩定。CaO在高溫真空下的分解壓遠小于Mg O的,且CaO與C在高溫真空下反應的平衡壓力小于Mg O與C的,前者比后者低2個數量級。因此,Mg O-CaO-C磚比Mg O-C磚在高溫下更加穩定,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定,質量損失速率很小,這點明顯優越于鎂鉻磚

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