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      钢包低蚀区用耐火材料

      • 来源:鑫富华耐火材料厂
      • 发布日期:2020-11-06

            钢包里衬可以分为整体包衬和砖砌包衬。前者,主要是Al2O3原料(天然烧结矾土)和合成Al2O3(白刚玉、亚白刚玉和板状Al2O3等)并且配有Sp、MgO等,生产所谓含有MgO的Al2O3质低水泥(LCC)或超低水泥(ULCC)耐火浇注料。

        为了进一步提高耐侵蚀性,近年来还研究了碱性耐火浇注料,除了一些特殊应用之外,碱性耐火浇注料仍然处于试验研究阶段。尽管MgO水化,结合系统,残余收缩等问题已基本得到控制,但渣渗透、粘渣、结构剥落等问题同样限制了碱性耐火浇注料在钢包上的应用。砖砌包衬主要用中性砖(高铝砖,Al2O3-MgO-C砖等)和MgO-C砖筑成。

        由于精炼过程,操作条件以及耐火材料设计思想不同,在实际应用中,钢包里衬在不同的钢厂和不同地区是有很大区别的。鉴于此,本文针对精炼钢包低蚀区所用耐火材料的形态进行分析。

        低蚀区用耐火材料

        当精炼钢包侧墙和钢包底部等低蚀区采用耐火浇注料时,通常是电熔刚玉、板状Al2O3和富含氧化铝的Sp(76A或者90A)等合成原料作为耐火浇注料的主原料,按LCC和ULCC方案进行设计。这样,可以生产出具有耐火度高、抗渣蚀性高、热力学稳定性好的耐火材料。富含氧化铝的Sp在温度低时会释放过量的氧化铝,后者与熔渣中的氧化钙反应生成CaO?6Al2O3,同时伴随着体积的增加,并且固溶渣中MnO和FeO,导致黏度增加,从而提高了抗渣性。适量的Sp添加量为15%?30%(质量分数),相应的氧化镁含量为4%?10%(质量分数)。

        为了进一步提高耐火浇注料的抗渣渗透性,则采用镁质耐火浇注料方案,利用高温时MgO+Al2O3→Sp反应原位生成Sp,并伴随有体积增加(约15%),可弥补烧结时的体积收缩同时增加材料的结构致密性。添加少量ufSiO2促进Sp的形成,同时控制耐火浇注料的膨胀量以满足使用要求。对于镁铝质耐火浇注料的热膨胀,则可通过CA加以控制。

        CA也能控制镁铝质浇注料的残余线膨胀率(PLC),见表1。

        在精炼钢包低蚀区砌筑高铝砖是另一种解决方案。现代精炼钢包采用天然红柱石和铝矾土生产高铝砖,它与铝矾土相比,前者有较高的纯度和热机械稳定性(如热态强度)。由于它含有较多的SiO2因而耐蚀性差,尤其是在碱性渣的条件下以矾土熟料为主要原料生产的高铝砖砌筑精炼钢包里衬存在下述缺点,正在被淘汰。

        ——由于体积收缩,导致钢水和熔渣严重渗透和侵蚀,特别是在砖缝处形成很厚的熔渣层。

        ——由于砖本身固有的脆性和其组织结构,使钢包里衬形成较厚的剥蚀带及熔渣层。

        ——由于里衬对钢水和熔渣固有的润湿性,导致熔渣的侵蚀和渗透更加严重,并产生片状剥落。

        为了克服精炼钢包里衬高铝耐火砖上述缺点,则开发了取代它们的镁铝碳砖和Al2O3-Sp-C砖,前者同高铝砖相比具有如下优点:

        1、良好的耐高温及抗组织剥落性;

        2、良好的抗钢水和熔渣的侵蚀性;

        3、良好的残余膨胀,甚至在更高温度下,砖的接缝处也不会出现裂纹。

        因为,当温度高于1650°C时,高铝砖表现出明显的收缩,从而会导致钢水和熔渣渗透到砖缝中。与高铝砖不同,在连铸出钢温度范围(1650?1670℃)内,Al2O3-MgO-C砖不会出现收缩。

        通过旋转浸渍法对高铝砖、镁铝碳砖和镁碳砖进行对比抗渣试验的结果得出:高铝砖侵蚀和渗透均较严重,而镁碳砖侵蚀和渗透小,镁铝碳砖则介于二者之间。现场使用也表明,镁铝碳砖的使用寿命比高铝砖高,因而广泛用于精炼钢包低蚀区域里衬的耐火材料。

        砖砌精炼钢包低蚀区里衬的碱性砖主要是镁钙砖和镁碳砖。为了防止烧成白云石砖水化,可以用有机物质进行浸渍,使其显气孔率降低到10%以下,在钢包使用前加热时可以把它们去除干净。富氧化镁的白云石砖用于渣线与钢水线之间,以用来减少这一区域的磨损。钢包用白云石砖的一个优点是与钢水的反应能力,白云石砖里衬作为精炼钢包的反应区,与砖的接触面较大。但是,白云石砖钢包里衬的磨损率,一般都比镁碳砖成打镁铝碳砖高。

        镁碳砖用于精炼钢包侧壁里衬时,其碳含量一般低于15%。对于镁质耐火材料来说,为了提高砖的抗热剥落性,碳是不可缺少的,并影响了氧化镁高的热膨胀性。碳加入氧化镁砖中可以提高抗渣性,但抗氧化性较低。通常,通过添加防氧化剂来克服镁碳砖易氧化的问题。

        在镁碳砖中,添加金属抗氧化剂所带来的问题是提高了热导率(可提高到10?15W/(m?K),这会导致钢水热损失过多。因此,对于全侧壁(渣线和金属线)镁碳质里衬设计的精炼钢包,则需要考虑安装一个隔热层。

        另外,试用结果表明:镁碳砖在受钢冲击部位也取得了很好的效果。但在钢包中全面使用含碳耐火材料时,从温度和夹杂物的角度来看,碳低于10%(质量分数)的镁碳砖为。不过,此时应当考虑低碳化会由于剥落而导致损毁加快的问题。

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