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炉外精炼用耐火材料的工作环境及主要耐火材料

编辑:耐火浇注料   时间:2020-11-20    浏览:   
炉外精炼耐火材料的工作环境十分恶劣,既与钢水和熔渣直接接触,还要受到各种条件的冲击。尽管炉外精炼方 法和设备种类较多,但对耐火材料的作用和损毁状态,存在许多相同之处,大致如下







1、耐火材料工作环境

(1)温度高,时间长

        耐火材料使用温度,高铝砖普遍高达1550~1700℃,甚至到1800℃。而且真空精炼时间长,平均每炉在30min以上。 当热量损失大时,通常要提高出钢温度50~150℃,或者在熔炼装置中采用电弧、吹氧及加Al,Si的化学加热方式等 给钢液补充热量。由于温度提高,耐火材料熔损速度加快,熔渣对耐火材料的渗透加剧,使局部损毁严重

(2)真空,搅拌

         炉外精炼装置的真空度,一般小于166Pa,LF(V)真空度达67Pa。耐火材料在高温真空下会蒸发损失。所有炉外 精炼,都有钢水搅拌装置,AOD、VOD、VAD或VHD等是氩气搅拌,SKF是电磁搅拌。由于搅拌作用,使钢液和熔 渣对耐火材料有严重的侵蚀、冲刷和磨损作用。

(3)炉渣侵蚀

         突出在渣的碱度上,精炼方法不同存在较大差异。渣的碱度随精炼过程而变化,一般初期渣为中等碱度,当要脱 磷脱硫时要高碱度熔渣。有的精炼方法在精炼过程中,耐火材料要受到初期酸性渣及后期碱性渣的反复作用,加速了 耐火材料的侵蚀和渗透损毁。

(4)非连续操作,精炼装置温度变化剧烈
       
         两次操作之间温差可达500~800℃或更大,热震损毁也是影响耐火材料寿命的重要原因。

(5)精炼钢包

        还原气氛,如Cr2O3易被还原,不宜用镁铬砖作内衬。


2、主要耐火材料

(1)镁铬质耐火材料。

        过去普遍使用镁铬质耐火材料,有的单位甚至从国外进口镁铬砖,还有的单位至今仍然认为在炉外精炼装置上, 镁铬砖是最好用的。镁铬砖含MgO55%~80%(w),Cr2O38%~20%(w),有的镁铬砖Cr2O3含量达24%~26%。镁 铬砖的耐火度高、荷重软化温度高、抗热震性好、抗熔渣侵蚀及渗透性强、适应熔渣碱度范围宽,很适合炉外精炼用 耐火材料,被广泛用于DH、RH、AOD、VOD、VAD、ASEA-SKF等精炼设备。但在高温、碱性和氧化气氛的使用环 境中,Cr2O3在Na2O、K2O或CaO参与作用下,三价铬能转变为六价铬,六价铬对人体有害,且易溶于水,也可以 以气相存在,在生产使用中会随烟气排入空中污染空气,使用后的残砖中六价铬随雨水溶解,渗入地下而造成水污 染。欧美和日本等国家相继出台了禁止或限制含铬制品生产使用的法规。我国钢铁企业也为顺应环保要求,都在积极 推进耐火材料无铬化。

(2)MgO-CaO系耐火材料。

        由于对炉外精炼的高碱度熔渣抗侵蚀性好,并有利于钢液净化,对环境污染少等优点,在AOD炉、VOD炉和精 炼钢包等装置中广泛应用。镁钙系耐火材料的最大问题,就是CaO容易水化。采用欧洲生产镁钙质制品的防水化方法 比较合适,即由超高温竖窑煅烧镁钙砂,就近制砖,再用金属箔塑料抽真空包装。也可以在适当温度下通入CO2,并 浸草酸溶液,使游离CaO转变为CaCO3与CaC2O4,防止CaO水化。

(3)镁碳砖。

        镁碳砖是以电熔镁砂、烧结镁砂和鳞片石墨为主要原料,以酚醛树脂作结合剂生产的不烧含碳碱性耐火材料。它 具有优良的抗熔渣渗透性、抗侵蚀性及抗热震性。但作为精炼钢包内衬时,由于砖中的碳易溶于钢液中,可使钢液增 碳,对质量要求高的洁净钢和超低碳钢不利。为了减轻增碳问题,进行了低碳镁碳砖的研究。按镁碳砖的标准(YB407 4-91),碳含量为10%~18%,而低碳镁碳砖是指碳含量低于8%的镁碳砖,有的碳含量可降低到3%~4%。

(4)Al2O3-MgO-C系耐火材料,分为铝镁碳砖及铝镁尖晶石浇注料。

        铝镁碳砖是以Al2O3含量大于85%的特级铝矾土熟料为骨料,加入镁砂细粉和鳞片石墨,以酚醛树脂做结合剂的 不烧砖。在炉外精炼钢包内衬使用,其主要成分Al2O3和MgO能发生反应生成铝镁尖晶石,并伴随体积膨胀,砖的抗 渣性和热膨胀率随MgO含量的增加而提高。由于热膨胀使内衬的砖缝缩小,内衬结构致密。但MgO含量过高,膨胀 率过大,能造成砖开裂和损毁。为了调整和控制使用过程中尖晶石的形成和产生的膨胀效应,在制砖的配料时,采用 预先合成的铝镁尖晶石熟料做原料,取代部分铝矾土熟料和镁砂,制造的制品,也称铝镁尖晶石碳砖。

铝镁尖晶石浇注料是20世纪90年代中期开发出来的,有两种类型:一种是用电熔刚玉、烧结刚玉、高纯电熔镁 砂、高纯铝镁尖晶石为原料,纯铝酸钙水泥、高纯SiO2,Al2O3微粉结合的浇注料,具有优良的抗侵蚀和抗渗透性 能,在各大型钢包上使用;另一种是铝矾土熟料基的铝镁尖晶石浇注料,立足我国天然原料,以铝矾土熟料为骨料,电 熔镁砂、尖晶石细粉、铝酸钙水泥结合的浇注料,主要用于中、小钢包内衬。

钢包内衬采用耐火浇注料的优点是可实现机械化施工,减轻劳动强度和提高施工效率。

      
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