目前冶炼钢包用耐火材料的优缺点及研究发展

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帘线钢的近况及面对的题目

帘线钢是采取专用的高碳钢盘条,经由屡次拉拔后孕育的单元直径介于0.15~0.38mm的细密钢丝,再经由捻股孕育的钢丝产品。由帘线钢制成的金属网做为骨架,在轮胎胶体内交错和分层以支持胎体的轮胎每每被称为“钢丝子午线轮胎”。子午线轮胎具备极端精良的弹性和强度,也许承载汽车在永劫间高速行驶中蒙受的极大压力,况且子午线轮胎的耐磨性、耐热安稳性好,平安惬意。

临盆帘线钢时存在的最大题目是深拉或迂曲断裂,在对断丝断裂面上涌现的搀和物成份实行解析后得悉,引发断裂断丝的搀和物以硬质Al2O3类搀和物为主,而Al2O3的根源主如果从钢水中结晶和耐火材料引入这两种情景。氧化物搀和主如果指Al2O3、SiO2、TiO2、MgO以及它们的繁杂氧化物,此中,又以Al2O3最为罕见且伤害最大,通常成为帘线钢中应力集结的泉源。Al2O3搀和物颗粒越大,对疲倦寿命的影响也越大,多角状搀和物对疲倦寿命的影响大于球状搀和物。帘线钢锻炼中请求对钢中搀和物和偏析老成掌握,较大颗粒搀和物的存在,特别是变形性较差的脆性搀和物Al2O3及铝酸钙类等,是孕育断丝的重要道理。因此在帘线钢锻炼中应有针对性的计算和抉择符合的钢包内衬材料,防范引发钢加工断线,进而升高钢种品质。

钢包用耐火材料的协商希望

钢包用耐火材料随炼钢技能与工艺的希望,以及对耐火材料资本的开辟与欺诈而赓续改变与提升。钢包内衬耐火材料所行使的材质大略有10多种,由于列国那时的锻炼技能及原材料提供的不同,在统暂时间钢包内衬的材质也有所不同,但大略上可分为3个阶段:铝硅酸盐砖时间,高铝砖及碱性、中性砖衬时间,未必形包衬时间。从另一方面也许分为:定型耐火成品时间;未必形耐火成品时间。

定型耐火成品时间

镁质耐火材料因其抗渣蚀本事强和对钢液无玷污的功能普遍运用于钢铁冶金产业,但其抗渣浸透性和抗热震功能较差。为临盆抗渣蚀性和抗热冲锋兼备的高功本事火材料,制成的碳复合耐火材料取患了惬意的功效。但含碳耐火材估中碳轻易氧化,其上风遭到减弱而致使材料毁坏,其它碳的参预玷污钢水,不利于皎洁钢的锻炼。

MgO-C耐火材料是20世纪70年月兴盛的一种材料,因而高温烧结镁砂或电熔镁砂和炭素材料为重要材料,用碳质连接剂,经配制、混练、成型、热责罚制成的不烧耐火材料。MgO-C耐火材料最先是于年日本九洲耐火材料公司渡边明等人协商首创而成,在高功率和超高功率电炉的热门部位及底吹转炉的供气嘴上起头实行,使超高功率电炉的炉衬寿命由旧式碱性砖的2~3天升高到2~3周,进而增进了电炉炼钢临盆率的显著上涨,并获得推行运用。年日本川崎钢铁公司引进了Q-POB转炉,其转炉炉底及风口采用树脂连接MgO-C砖,获得庞大胜利。在~年间,日本学者发布了多篇MgO-C耐火材料的协商汇报。年往后,日本将MgO-C砖运用到转炉的各个部位,与往常的焦油浸渍烧成的镁白云石砖比拟,转炉寿命升高13~16倍。与焦油或沥青连接的如铸锭用塞头砖、连铸用滑板、水口砖、浸入式水口以及转炉炼钢早期的白云石砖比拟,MgO-C砖欺诈了自然鳞片石墨难于被熔渣潮湿、热导率高以及热膨胀系数小等个性,大大改良了碱性耐火材料的耐剥落功能和抗炉渣腐蚀功能;而MgO-C砖自身是不烧成品,同烧成砖比拟可节俭80%左右的动力耗费,因此,这类耐火材料也许说是“划时间”的耐火材料。

何平显等人用感觉炉实验解析了钢包渣线用3种碳含量不同的MgO-C砖(C的品质分数离别为8.3%、15.5%和17.9%),钢包底用蜡石碳化硅砖(C的品质分数为3.71%)以及实行室开辟的MgO-Al2O3-SiC质钢包渣线浇注料(C的品质分数为4.07%)对IF钢增碳的影响,并对其增碳的机理实行了开头解析议论。实验了局声明:渣线MgO-C砖的碳含量越高,对IF钢孕育的增碳量越大;包底蜡石碳化硅砖对IF钢水的增碳量抵达渣线MgO-C砖的7.73倍;MgO-Al2O3-SiC质浇注料也对IF钢孕育显然的增碳功效,不宜用做锻炼超低碳钢的钢包渣线材料。

我国事从年起头协商MgO-C砖的,年后在天下各大钢铁公司通盘推行行使,使我国许多钢铁公司的转炉炉衬的行使寿命飞快升高。宝钢、武钢等特大钢铁公司经由溅渣护炉技能,转炉行使寿命抵达万炉以上。MgO-C砖在炉衬的行使推行解释,MgO-C砖消沉了耐火材料的耗费,改良了炉衬的各项技能目标,对冶金产业的希望孕育了踊跃的推行为用。

Al2O3-MgO-C耐火材料是20世纪80年月末在我国起头研发,并于20世纪90年月在连铸、电炉和炉外精深钢包中获得运用推行的新式耐火材料。铝镁碳砖中Al2O3重要材料为电熔白刚玉、板状烧结刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、不等同第的高铝矾土熟料等。铝镁碳砖中MgO的引入方法为:(1)以高温烧结镁砂或电熔镁砂细粉的形势参预;(2)以富镁尖晶石细粉形势参预;(3)以镁砂和镁铝尖晶石不同的颗粒品种搀和参预。Al2O3-MgO-C耐火材料主如果基于MgO-C和Al2O3-C耐火材料的功能个性而开辟出来的。Al2O3-MgO-C耐火材料具备较好的化学和热力学安稳性,与MgO-C和Al2O3-C耐火材料比拟,具备更高的热震性和板滞功能。Al2O3-MgO-C耐火材料暂时重要用于连铸、电炉和炉外精深钢包内衬、包底以及出钢槽等。

Al2O3-MgO-C耐火材料重要具备精良的抗钢液和熔渣腐蚀性、优异的耐高温及抗机关剥落性以及高温下优异的剩余膨胀个性等好处,况且由于具备优异的抗热震性、高耐火度和精良的抗渣性、抗机关剥落而做为钢包劳动衬材料长久行使。但Al2O3-MgO-C砖较高的热导率不光会引发钢水在精深经由中有必要水平的温降,还时时引发包壳因过热而变形。别的,做为含碳材料,在临盆低碳钢时,轻易使钢水增碳,因此,保守的Al2O3-MgO-C砖不适当低碳钢和超低碳钢的临盆。

未必形耐火成品时间

频年来,耐火材料向低耗费、低玷污的方位希望,浇注耐火材料因其临盆工艺简略、成本低和全体性好等好处而得以飞快希望。日本学者研发出了氧化镁-锆英石耐火浇注料,并对其抗渣腐蚀机理实行了议论,以为锆英石在高温下离解成氧化锆和SiO2玻璃。高黏性的SiO2玻璃填充于耐火材料布局的基质部份,也许防范渣的前期浸透。HldeoYaol等人也协商了氧化镁-锆英石耐火浇注料,以为氧化镁-锆英石耐火浇注料的腐蚀机理为:锆英石离解后做为一种软化薄膜充填于基质中,这类薄膜能统制渣的浸透。然则,这类软的基质膜易遭到腐蚀,使砂变松动。倘使能升高锆英石基质的抗腐蚀性,那末氧化镁-锆英石耐火浇注料的抗腐蚀性就会升高。因此,锆英石成份平匀散布的氧化镁-氧化锆砂该当会升高浇注料的抗腐蚀性。

针对帘线钢锻炼钢包用耐火材料,国内学者采用了3种典范的钢包含Al2O3耐材:铝镁质浇注料、铝尖晶石质浇注料及Al2O3-MgO-C砖,以感觉炉实验解析了耐材中的Al2O3对帘线钢孕育的增铝量。实验了局声明在没有真空责罚或线责罚的情景下,3种实验的含Al2O3耐材都错的帘线钢孕育显著的增铝。

日本某公司行使了在铝尖晶石浇注料基质中增加氧化镁制成的铝镁尖晶石浇注料,行使功效优于不增加氧化镁的浇注料。为了改良铝尖晶石浇注料抗渣浸透性,实用于不同的锻炼前提,向浇注估中增加适当1mm蜡石质材料,在浇注料行使经由中蜡石成份中的SiO2在劳动面四周孕育粘稠的薄膜,统制了渣的浸透。为了捕获渣中渗入的SiO2成份,在材估中增加非水溶性矿物Ca3(PO4)2,灵验地统制结束构剥落。

为了改良铝尖晶石浇注料的抗剥落性,采取增加适当击碎的电熔刚玉粗壮颗粒、锆刚玉细粉或未安稳的ZrO2等,在基质中引入宏观毛病,吸取热应力,升高浇注料的抗热剥落性。

日本川崎钢铁公司水岛厂对用后材料的横断面测定声明,开裂的产一生行于劳动面,位于渣浸透层与无渣浸透层的界面之间。这些视察讲解由于渣浸透层与无渣浸透层的不同膨胀使内应力产生在界面处,况且这类累计性开裂声明此种剥落源于机关剥落。耐火材料的内应力跟着弹性模量和热膨胀系数的增大而增加,同时也跟着温度的增高而增大,机关剥落所孕育的内应力可用渣浸透层和无渣浸透层之间的不同膨胀以及随后的弹性系数和温度改变来示意。因此经由节减渣浸透层和无渣浸透层之间的不同膨胀以及响应的弹性模量和温度改变,可节减应力孕育并统制机关剥落。另一方面,反对渣浸透也是统制机关剥落的法子。为了改良铝尖晶石浇注料的抗剥落性,采取增加适当电熔刚玉粗壮颗粒、锆刚玉细粉或未安稳的ZrO2,在基质中引入宏观毛病,吸取热应力,升高浇注料的抗热剥落性。贺智勇等人的协商以为在刚玉尖晶石浇注估中增加3%氧化锆也许大幅度升高热震安稳性,其机理为微裂纹增韧。森淳一郎等人指出,掌握浇注估中CaO/SiO2比在2~10的局限内,MgO/CaO比在1~24局限内,大大消沉钢包内衬的损毁速率,比本来的铝尖晶石浇注料更少地产生开裂、剥落,升高了钢包内衬的耐用性。

帘线钢锻炼钢包对耐火材料的请求

帘线钢中非金属搀和物的影响成分许多,包含炼钢时候、耐火材料成份、熔渣成份、脱氧合金成份和浇注职掌等。耐火材料是帘线钢中非金属搀和物的外部重大根源之一,在炼钢的通盘经由中钢液长期维持与炉衬耐火材料的来往,两者间长期伴有着因消融、浸透、腐蚀和冲洗等带来的损毁。钢液和熔渣对耐火材料腐蚀孕育的产品会从耐火材料表面剥离,并以轻微弥漫形态颗粒形势被卷入钢液,其成份与原始耐火材料比拟产生了较大的改变。洪量文件报导声明,炼钢经由中耐火材料是钢中大型搀和物的重大根源之一,外来大型搀和物中70%~75%来自耐火材料,此中钢包内衬耐火材料被钢液腐蚀后投入钢液孕育的搀和物比例最高。因耐火材料带入而孕育的搀和物构成可大略分为两大类27]:一是耐火材料碎片直接被卷入到钢液内部,尚将来得及从钢液中清除,它的构成和本来耐火材料构成基真类似;另一类耐火材料搀和是耐火材料与钢液或熔渣之间的反响产品,它是在炼钢浇铸经由中孕育的,或许是耐火材料被卷入后又成为后来钢液在冷却凝集时赓续脱氧析出的中枢,这使它的成份改变相当大,孕育的搀和物新相大部份与原耐火材料不同。

跟着帘线钢等高品德钢锻炼技能的希望,钢包用耐火材料的行使前提日益刻薄,体现为钢包用耐火材料的行使寿命大幅消沉,吨钢耐火材料的耗费显然增加。另一方面,由于钢种的改变和耐火材料的无碳化,频年来,一些钢厂又存在着较量严峻的钢包粘渣局面。钢包内衬粘渣后给钢厂寻常的临盆运转带来一系列的题目,如:钢包超重,钢水溢出钢包,钢包寿命消沉,钢水被玷污,钢包部分腐蚀严峻,产生穿包事情等。

论断

关于钢包用耐火材料的抉择,锻炼的钢种不同,对耐火材料的请求也不同:如锻炼超低碳钢、IF钢、铝冷静钢宜采取高铝尖晶石浇注料或高铝砖,不宜采取含碳的镁碳砖、铝镁碳砖和镁铝碳砖;锻炼含锰量和氧较高的钢种,宜用抗腐蚀的镁碳砖和铝镁碳砖,而不宜采用高铝砖;关于浇注含Ti和Al的不锈钢,宜用锆英石砖;关于请求含铬量极低的钢种,不宜用镁铬质砖;关于低P、低S钢种以及请求搀和少的非常钢种,宜用白云石质类的碱性砖,不宜用粘土砖、叶腊石砖;在浇注沸腾钢时,应只管防范采用含有石墨的砖种和浇注料,不然内衬行使寿命较低。因此按照所锻炼的钢种不同,应采用不同材质的耐火材料。

经由对钢包用耐火材料的协商,得出帘线钢锻炼钢包用耐火材料下一步的协商重心:

(1)在保证耐火材料行使寿命的前提下,进一步消沉Al2O3搀和的涌现,以适应新的锻炼请求;

(2)探求能代替的新材料;

(3)开辟新的临盆工艺,制备出具备非常功能、也许知足新请求的耐火材料。

文章根源:中石化宁波工程有限公司

中钢团体洛阳耐火材料协商院有限公司

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