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精炼钢包用耐火材料的发展历史
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2020-7-23    点击:577

  炉外精炼的种类与方法较多,主要有VOD、AOD、VAD或RH、LF、LF—VD、CAS等,炉外精炼的目的主要是均化钢液成分和温度、除去钢液中的夹杂物等。随着钢液精炼方式的多样化,钢包内衬用耐火材料的工作条件日趋苛刻,其发展也经历了漫长的历程。


1、铝硅酸盐砖衬时期

  从20世纪60年代初到70年代末,我国主要采用黏土砖作为钢包内衬,使用寿命低,消耗量大。同时期的美国,因为其耐火原料较丰富,特别是黏土矿,因此其钢包用耐火材料主要使用黏土砖,但效果也不佳。同时,日本钢铁企业钢包内衬用耐火材料主要是叶蜡石砖和半硅质砖,效果相对较为优良。总之,这个时期采用半硅砖作钢包内衬效果较好。


2、高铝砖及铝镁砖衬时期

  随着炼钢工艺改进和冶炼技术的发展,自20世纪70年代末,我国部分钢厂的钢包内衬用耐火材料主要为高铝砖(w(Al2O3)为70%~80%)或碱性耐火材料,如镁铬砖、镁碳砖等。在这个时期,钢包用耐火材料向多样化和高级化方向发展,钢铁冶金工业得到长足的进步,精炼技术和连铸技术开始在炼钢工业中广泛的应用,钢包内衬的工作条件和环境变得十分苛刻,这使以黏土砖为代表的钢包用耐火材料越来越不能满足生产工艺的需要,耐火材料工作者开始研制新型材质的钢包内衬,这时铝镁质、铝镁尖晶石质、铝镁碳质、铝镁尖晶石碳质等耐火材料开始受到人们的重视,在生产中开始了大规模的应用,并在使用过程中得到了好评。


3、不定形内衬时期

  20世纪80年代,人们开始研究低水泥、超低水泥在不定形耐火材料中的应用,特别是其在浇注料中的成功研制,使其应用范围更进一步扩大。20世纪80年代末,研制了铝尖晶石浇注料并成功应用于钢包内衬,取得了良好的使用效果,克服了高铝制品的受渣侵蚀形成结构剥落的不利因素,铝尖晶石浇注料同时具有良好的抗侵蚀性和抗渣渗透性。继而又开发出铝镁质浇注料,有研究认为铝镁浇注料在抗渣渗透性和抗剥落性方面比铝尖晶石浇注料均有很大的提高。铝镁浇注料在使用过程中生成原位镁铝尖晶石,伴随约7%的体积膨胀,有利于增强浇注料的抗热震性和抗渣侵蚀性。


4、无碳预制块

  目前,国内精炼钢包内衬用耐火材料的主流为镁铝碳质和铝镁碳质等,其中含有少量的石墨,有利于增强耐火材料的耐冲刷性能,但在高温下,石墨在钢液中的溶解度极高,容易使得钢液增碳;同时由于石墨资源日趋减少,石墨的引入,增加了耐火材料的生产成本,且不适用于低碳钢及超低碳钢等特殊钢种的冶炼。


  目前,国内较多钢厂冶炼低碳钢或超低碳钢,使用无碳预制块做精炼钢包用耐火材料,最大的优点是在钢包的烘烤过程中有利于水蒸气的排除;同时设备投入较少。其缺点是,砖砌钢包内衬一般皆由砖缝先开始侵蚀导致钢包内衬砖抗侵蚀性降低;大量砖缝的存在,不利于钢包的保温;在砌筑的过程中,为了使得钢包内衬砖之间的缝隙尽量小,结合更紧密,在砖缝中使用一定的火泥,然而火泥相对于耐火砖的耐高温性、抗侵蚀性等均较差,增加了钢包使用的不安全性;对砌筑工人的操作水平要求较高,可操作性大。


  整体浇注能够避免大量砖缝的存在,提高内衬耐火材料的抗侵蚀性和耐冲刷性,而且能够减轻工人的劳动强度,部分钢厂已经开始推行整体浇注。


5、整体浇注钢包内衬

  采用整体浇注的优点是施工简单,抗热震性优良,使用寿命较高,但和砖砌衬相比,整体浇注在实际应用中仍存在一些问题,比如在浇注时的加水量、养护温度、烘烤制度等方面都有一定的要求,工艺条件较复杂,而且从浇注、养护到烘烤都要有较长的准备时间,可能会造成一定的性能波动,导致钢包内衬蚀损速度加快,从中后期开始就要进行频繁的修补,增加了工人的劳动强度和生产成本,这些现状制约了整体浇注料的试验推广。


  同时整体浇注的缺点是现场投入高,其在烘烤过程中容易出现爆裂,必须要拆除后重新浇注,从而导致原料和能量的大量浪费。通过大量实践工作,可通过以下方法解决:

(1)通过使用少量的超微粉,降低浇注料的加水量,可避免烤包过程中大量水蒸气的排除;

(2)通过引入适量外加剂,能够适当增加浇注料中的微气孔,有益于烘干过程中水蒸气的排除;

(3)高效减水剂的使用,能够减少浇注料的加水量;

(4)可适当延长烘烤时间,避免温度上升过快。



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