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爐外精煉用耐火材料的工作環境及主要耐火材料

編輯:耐火澆注料   時間:2020-11-20    瀏覽:   
爐外精煉耐火材料的工作環境十分惡劣,既與鋼水和熔渣直接接觸,還要受到各種條件的沖擊。盡管爐外精煉方 法和設備種類較多,但對耐火材料的作用和損毀狀態,存在許多相同之處,大致如下







1、耐火材料工作環境

(1)溫度高,時間長

        耐火材料使用溫度,高鋁磚普遍高達1550~1700℃,甚至到1800℃。而且真空精煉時間長,平均每爐在30min以上。 當熱量損失大時,通常要提高出鋼溫度50~150℃,或者在熔煉裝置中采用電弧、吹氧及加Al,Si的化學加熱方式等 給鋼液補充熱量。由于溫度提高,耐火材料熔損速度加快,熔渣對耐火材料的滲透加劇,使局部損毀嚴重

(2)真空,攪拌

         爐外精煉裝置的真空度,一般小于166Pa,LF(V)真空度達67Pa。耐火材料在高溫真空下會蒸發損失。所有爐外 精煉,都有鋼水攪拌裝置,AOD、VOD、VAD或VHD等是氬氣攪拌,SKF是電磁攪拌。由于攪拌作用,使鋼液和熔 渣對耐火材料有嚴重的侵蝕、沖刷和磨損作用。

(3)爐渣侵蝕

         突出在渣的堿度上,精煉方法不同存在較大差異。渣的堿度隨精煉過程而變化,一般初期渣為中等堿度,當要脫 磷脫硫時要高堿度熔渣。有的精煉方法在精煉過程中,耐火材料要受到初期酸性渣及后期堿性渣的反復作用,加速了 耐火材料的侵蝕和滲透損毀。

(4)非連續操作,精煉裝置溫度變化劇烈
       
         兩次操作之間溫差可達500~800℃或更大,熱震損毀也是影響耐火材料壽命的重要原因。

(5)精煉鋼包

        還原氣氛,如Cr2O3易被還原,不宜用鎂鉻磚作內襯。


2、主要耐火材料

(1)鎂鉻質耐火材料。

        過去普遍使用鎂鉻質耐火材料,有的單位甚至從國外進口鎂鉻磚,還有的單位至今仍然認為在爐外精煉裝置上, 鎂鉻磚是最好用的。鎂鉻磚含MgO55%~80%(w),Cr2O38%~20%(w),有的鎂鉻磚Cr2O3含量達24%~26%。鎂 鉻磚的耐火度高、荷重軟化溫度高、抗熱震性好、抗熔渣侵蝕及滲透性強、適應熔渣堿度范圍寬,很適合爐外精煉用 耐火材料,被廣泛用于DH、RH、AOD、VOD、VAD、ASEA-SKF等精煉設備。但在高溫、堿性和氧化氣氛的使用環 境中,Cr2O3在Na2O、K2O或CaO參與作用下,三價鉻能轉變為六價鉻,六價鉻對人體有害,且易溶于水,也可以 以氣相存在,在生產使用中會隨煙氣排入空中污染空氣,使用后的殘磚中六價鉻隨雨水溶解,滲入地下而造成水污 染。歐美和日本等國家相繼出臺了禁止或限制含鉻制品生產使用的法規。我國鋼鐵企業也為順應環保要求,都在積極 推進耐火材料無鉻化。

(2)MgO-CaO系耐火材料。

        由于對爐外精煉的高堿度熔渣抗侵蝕性好,并有利于鋼液凈化,對環境污染少等優點,在AOD爐、VOD爐和精 煉鋼包等裝置中廣泛應用。鎂鈣系耐火材料的最大問題,就是CaO容易水化。采用歐洲生產鎂鈣質制品的防水化方法 比較合適,即由超高溫豎窯煅燒鎂鈣砂,就近制磚,再用金屬箔塑料抽真空包裝。也可以在適當溫度下通入CO2,并 浸草酸溶液,使游離CaO轉變為CaCO3與CaC2O4,防止CaO水化。

(3)鎂碳磚。

        鎂碳磚是以電熔鎂砂、燒結鎂砂和鱗片石墨為主要原料,以酚醛樹脂作結合劑生產的不燒含碳堿性耐火材料。它 具有優良的抗熔渣滲透性、抗侵蝕性及抗熱震性。但作為精煉鋼包內襯時,由于磚中的碳易溶于鋼液中,可使鋼液增 碳,對質量要求高的潔凈鋼和超低碳鋼不利。為了減輕增碳問題,進行了低碳鎂碳磚的研究。按鎂碳磚的標準(YB407 4-91),碳含量為10%~18%,而低碳鎂碳磚是指碳含量低于8%的鎂碳磚,有的碳含量可降低到3%~4%。

(4)Al2O3-MgO-C系耐火材料,分為鋁鎂碳磚及鋁鎂尖晶石澆注料。

        鋁鎂碳磚是以Al2O3含量大于85%的特級鋁礬土熟料為骨料,加入鎂砂細粉和鱗片石墨,以酚醛樹脂做結合劑的 不燒磚。在爐外精煉鋼包內襯使用,其主要成分Al2O3和MgO能發生反應生成鋁鎂尖晶石,并伴隨體積膨脹,磚的抗 渣性和熱膨脹率隨MgO含量的增加而提高。由于熱膨脹使內襯的磚縫縮小,內襯結構致密。但MgO含量過高,膨脹 率過大,能造成磚開裂和損毀。為了調整和控制使用過程中尖晶石的形成和產生的膨脹效應,在制磚的配料時,采用 預先合成的鋁鎂尖晶石熟料做原料,取代部分鋁礬土熟料和鎂砂,制造的制品,也稱鋁鎂尖晶石碳磚。

鋁鎂尖晶石澆注料是20世紀90年代中期開發出來的,有兩種類型:一種是用電熔剛玉、燒結剛玉、高純電熔鎂 砂、高純鋁鎂尖晶石為原料,純鋁酸鈣水泥、高純SiO2,Al2O3微粉結合的澆注料,具有優良的抗侵蝕和抗滲透性 能,在各大型鋼包上使用;另一種是鋁礬土熟料基的鋁鎂尖晶石澆注料,立足我國天然原料,以鋁礬土熟料為骨料,電 熔鎂砂、尖晶石細粉、鋁酸鈣水泥結合的澆注料,主要用于中、小鋼包內襯。

鋼包內襯采用耐火澆注料的優點是可實現機械化施工,減輕勞動強度和提高施工效率。

      
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