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碳复合耐火材料的熔损分析及改良方案
  • 作者:江宣    来源:江苏江能新材料科技有限公司    时间:2022-7-28    点击:610

  复合耐火材料作为钢铁冶炼过程中使用的重要材质或者关键部件而被广泛使用,但由于它们在熔渣-金属界面使用时往往产生局部溶损而左右其使用寿命。


  现代钢包通常采用MgO-C砖(镁碳砖)以加强渣线部位而一般壁则采用氧化物系耐火材料分区筑衬的方案,但往往在两种材质边界上却会发生局部溶损的问题,结果则导致寿命降低而报废。这种局部熔损发生在不同种类耐火材料的边界上,而显著的熔损主要发生在熔渣-金属界面上。


 


a-上升期;b-下降期

上图:在浸入式水口材料的局部熔损部位附近的熔渣-金属界面的上下运动情况 。

  1、改良材质改良材质

  在实际连铸中,可根据Al2O3 -C浸入式水口的局部熔损中熔渣-金属界面的上升期比下降期显著短这一特征,认为抑制局部熔损最好是使熔渣-金属界面的上升期消失,下降期长的观点进行水口材质改良。这方面最有说服力的例子是向井楠宏等人将同熔渣黏附性比石墨更好的BN加到Al2O3 - C浸入式水口材质中,结果实现了上升期基本消失,局部熔损部位的水口材质表面经常被熔渣覆盖, 从而隔断了水口材质中的石墨同金属的直接接触,抑制了Al2O3 -C浸入式水口的局部溶损。


  2、提高耐火材料中低熔解成分的比例低熔解成分的比例

  早已了解,MgO-Cr2O3耐火材料对低碱度渣具有良好的抗侵蚀性,因而被广泛用于VOD、RH等钢水精炼炉中以及作为熔融还原炉应用的耐火材料的重要候补材料。在这些场合中,随着MgO - Cr2O3耐火材料中Cr2O3含量的增加局部熔损深度减轻的事实,通过提高配料中Cr2O3含量便能降低局部熔损量,提高使用寿命。


  3、开发新材质

  仍以连铸用浸入式水口为例,考虑到ZrO2向熔渣中的熔解速度低,而且ZrO2还可变成微粒悬浮于渣膜中,可提高渣膜表观黏度,抑制渣膜运动,结果使下降期的水口材料产生氧化物熔解的速度降低以及使整体的局部熔损被有效地抑制,从而开发出ZrO2 - C浸入式水口代替Al2O3-C浸入式水口,而使局部熔损得到了有效控制。


  4、进行熔渣控制

  对于像高炉出铁槽内衬在熔渣-铁水界面发生的显著局部熔损,可以从抑制渣膜运动出发,采用如下措施来控制:


  (1) 在渣膜运动中使碳悬浮。当金属中的碳浓度接近饱和区域中碳的浓度时,随着碳浓度的提高,局部熔损显著减少,因而认为可以通过增碳操作来抑制局部熔损。


  (2) 向熔渣中加入溶解度低而且具有高熔点的氧化物或产生像 ZrO2那种溶解度低的物相(例如ZrO2)。也就是说,通过对熔渣进行控制可有效地抑制耐火材料的局部熔损。


  5、改变内衬设计内衬设计

  对于发生在不同种类耐火材料边界上的显著熔损主要是设立隔离带。例如,钢包内衬MgO - C衬砖和高铝衬砖之间使用MgO - Cr2O3砖(镁铬砖)时就不发生局部熔损;也可以通过改变异种耐火材料接缝的位置来控制不同种类耐火材料边界上发生显著局部熔损的问题。


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