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洁净钢冶炼用耐火材料

来源:本站      发布日期:2018-10-26

  耐火材料在洁净钢生产中起着重要作用,特别是在铁水预处理、二次精炼、中间包和连铸中,这是因为在冶炼过程中,耐火材料在高温钢中的溶解增加了相关元素的含量。或与钢液中的元素发生反应,特别是有色金属元素形成非金属夹杂物,以及由非金属夹杂物引起的耐火材料熔化损伤对钢水的清洁度有一定的影响。因此,在洁净钢冶炼中使用的耐火材料不仅要具有较高的抗热震性和耐腐蚀性,而且要对钢水无污染或低污染。EL,甚至净化钢液,减少无机非金属夹杂物。

  热力学上,高温氧化物和钢水之间存在一个平衡的氧含量(氧势)。钢水中耐火材料的平衡氧含量对钢水的洁净度有重要影响,因为高氧含量容易引起钢水中氧的增加,形成非金属夹杂物。认为耐火氧化物和复合耐火氧化物对钢水的增氧作用顺序为Cr2O3SiO2 Al2O3MgOZrO2 CaO和MgO。Cr 2O 3ZrO2SiO2 3Al2O3.2SiO2 2MgO。SiO2 2CaOSiO2 MgOAl2O3CaO因此,在冶炼低氧钢时,宜采用氧化镁、氧化锆、氧化钙或尖晶石等耐火材料。钢水中硫的增加与钢中难熔氧化物和复合氧化物的平衡氧势有关。它与钢水中难熔氧化物的氧势有着相似的规律。碱性氧化物耐火材料有利于钢水的脱硫,钢水的脱磷也与基础耐火材料密切相关,尤其是CaO和MgO。粘结剂中必须含有一定量的CaO,可以抑制磷向钢水的增加。另外,浇注低磷钢时,最好不要使用磷酸盐作为中间包衬的粘结剂。耐火材料会造成钢水氢化的危险,导致氢脆。在1600℃时,碳在铁水中的溶解度为5.41%。当熔炼低碳钢或超低碳钢时,含碳耐火材料中的碳容易溶入钢水中。钢水渗碳过程中的TIN。

  耐火材料的种类对钢中夹杂物的种类和形态也有一定的影响。Al-Mg(C)耐火材料中夹杂物主要为硅酸铝,MgO耐火材料为镁橄榄石复合氧化物,MgO-Ca(C)耐火材料为CaO-Al2O3-SiO2-FeO。以不同镁铝质浇注料为内衬,研究了不同内衬对82B钢中夹杂物的影响。结果表明,富铝镁铝衬精炼钢中SiO2-Al2O3系夹杂物主要为SiO2-Al2O3夹杂物,夹杂物尺寸大、硬度高;吃,发现在钢中。夹杂物尺寸小、硬度低、塑性好,而富镁铝衬有利于洁净钢的冶炼。

  LF精炼是炼钢工业中应用最广泛的设备之一。它不仅要求耐火材料的使用寿命长,而且要求钢水的净化,至少对钢水无污染。目前,只有镁钙耐火材料才能满足这一要求,包括烧成镁钙砖和未烧成镁钙砖。铝耐火材料具有优异的耐高温和抗渣侵蚀性能。游离CaO能吸收钢水中的S、P等非金属夹杂物,对减小钢水尺寸(30~350微米)有明显效果。夹杂物的硬度很小,耐火材料可以广泛地净化钢水,在不锈钢冶炼AOD炉中广泛使用,但MgO-CaO耐火材料也具有易水化、烧结困难、抗剥落性差等缺点。研制性能优良的MgO-CaO耐火材料并克服这些缺点势在必行,开发高档MgO-CaO耐火材料、干式MgO-CaO捣固材料和MgO-CaO浇注料将是今后的发展方向。铝镁尖晶石砖的脱硫率最高,有利于深脱硫,其次是镁碳砖,氧化镁材料最差。然而,在炉衬中使用尖晶石砖或镁碳砖会导致钢水的渗碳。LF精炼超低碳钢时,应考虑在钢包内衬材料中使用无碳耐火材料。与MgAlON粘结的碱性耐火材料无污染,可适用于精炼炉。对环境污染小,对钢液污染小,高温稳定性好,与渣或金属熔体润湿性差,但由于成本或制备问题,该材料一直没有实际应用。镁铬耐火材料是RH上罐常用的耐火材料,但存在环境问题。开发镁铬锆砖、镁钙喷涂等非铬耐火材料是RH耐火材料的发展方向。

  精炼后的钢水纯度较高,进一步提高或保持钢水的纯度是连铸过程控制的关键,因此,保护整个铸造过程不受钢包中间包结晶器的影响是避免二次氧化和磷污染的关键。溶解钢水,减少夹杂物的产生。目前,中间包衬有涂料和干燥材料,特别是MgO-CaO涂料。中间包内衬CaO含量可达40%以上。该涂料在使用中可以净化钢水,为了延长中间包的使用寿命,干式料衬在钢铁厂得到了广泛的应用。以MgO或MgO-CaO为主要原料,根据中间包内钢液流动状态的冶金原理,在中间包内加入挡渣墙、堰坝、缓冲器和气幕组合结构,控制钢液流动状态,使钢液流动轨迹一致。稳定,有助于夹杂物浮起和有效去除,更有利于洁净钢的生产。陶瓷过滤器也是超洁净钢所需的功能耐火材料。该材料可分为Al2O3-SiO2、Al2O3-ZrO2、MgO-ZrO2、CaO、Al2O3、ZrO2等系列。通常,CaO或Al2O3陶瓷过滤器用于大规模生产。

  Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C材料在中国钢铁工业连铸坯中得到了广泛的应用。C的含量一般为8%~12%。在浇注纯净钢时,会引起钢水渗碳的问题。采用低碳、超低碳或无碳滑动材料是实现保护浇注全过程的关键耐火材料。它们在防止钢水二次氧化、消除非金属夹杂物和控制铸件稳定性方面起着重要作用。报道了采用长喷嘴和氩气密封技术可将氮气增量降低到1ppm~2ppm,含碳材料是连铸的三大组成部分。冶炼洁净钢的主要问题是碳污染。减少材料的碳含量可以减少这种危害。但随之而来的问题是材料的抗热震性降低,使用安全性得不到保证,为此,人们开发了长喷嘴或内衬无碳层的浸没式喷嘴。然而,产品的外部状况并没有得到有效的改善。无碳或低碳材料在钢水浸没部分的应用将是今后长喷嘴或浸没式喷嘴的研究开发重点。连铸生产及钢材质量。采用防堵塞浸没式喷嘴可以有效地改善这种情况。这种喷嘴通常内衬有尖晶石、CaZrO3-C、Al2O3-SiO2等特殊材料,使表面反应性降低或堵塞,形成低熔点物质。浸入式喷嘴,改善结晶器内钢液的分布,整体塞棒头的熔化损失是钢液污染的主要来源。通过降低棒头的含碳量,不仅可以减少污染,而且可以大大提高使用寿命。采用低碳塞棒可使钢厂的碳增量减少2.5 ppm。

  结果表明,含碳耐火材料中的碳含量、抗氧化剂的种类和制备工艺对钢水的渗碳效果均有影响,但碳含量是影响渗碳效果的主要因素。在铸造低碳钢或超低碳钢时,不仅使钢液中的碳含量增加,而且使Mg-C材料的导热系数增加。钢包冷却问题也十分突出,炉渣性能差是制约其发展的主要瓶颈,已成为当前研究的热点,添加金属(Al、AlMg、Si等)、碳化物(SiC、B4C、TiC等)、氮化物(TiN、TiCN等)、硼化物(ZrB2、CaB6等)成为钢包冷却研究的热点。纳米粒子(纳米炭黑)对材料的性能均有显著改善,采用VOD冶炼不锈钢时,选用碳含量分别为4%和6%的镁碳材料作为宝钢炉衬。它不仅不影响不锈钢的质量,而且可以明显提高使用寿命,减少耐火材料的消耗。

  低碳或无碳耐火材料在冶炼超低碳钢和纯净钢减少碳增加耐火材料钢液作用所需要的。与高含碳耐火材料相比,低碳耐火材料的发展已报道的奥尔夫抗渣侵蚀和抗热震性能的问题。目前,MgO-C材料含碳量为3%的应用程序已被报道,但与预期寿命的性能仍有待提高。最近,一种新的制备低碳耐火材料的概念报道了通过催化生长原位合成低碳MgO-C材料的方法。通过优化粒子结构和催化剂的选择、制备的材料不仅有很强的那么具有较好的抗热震性和抗渣性,制备低碳MgO-C材料也可用于制备低碳耐火材料的方法,这样的Al2O3-C和ZrO2-C材料,因为用于连铸功能耐火材料具有较高的碳含量,使钢液增碳的铸造过程中,低碳功能耐火材料含碳纤维或碳纳米管,如较低的汽车滑板、长嘴、塞子和浸没式喷嘴可以通过催化生长或其他方法原位获得。生产洁净钢、超低碳钢或纯净钢具有十分重要的意义。

  无碳钢包材料具有无碳、无污染、无渗碳等特点,特别适用于冶炼低碳钢、超低碳钢和清洁钢。无碳材料有整体浇注料(主要是刚玉尖晶石、刚玉镁质浇注料)、浇注预制件、无碳机械压砖(氧化铝镁砂或氧化铝尖晶石)等。在国内钢厂LF-VD精炼炉上应用了鳗鱼,经120次加热,剩余厚度仍为110mm,取得了良好的效果。

  耐火材料的材质和结构配置是影响纯净钢质量和性能的重要因素。碱性和无碳耐火材料是减少耐火材料污染的重要方面。功能耐火材料需要低碳或无碳材料,减少钢液中碳的添加,开发无碳复合功能耐火材料是今后的重要研究课题。钢水口结构对改善钢水流动状态起到了积极作用,可有效减少夹渣,促进夹杂物上浮,同时,洁净钢用低污染耐火材料的一体化技术也是今后的研究方向。

 

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