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耐火材料行业知识

6种出钢槽及所用耐火材料、浇注料

电炉出钢时,炉体向出钢方向倾斜一定角度(一般为45°),钢水流经出钢槽进入钢包内,出钢槽除起到对钢水的导流外,还有防止钢水散流,保护钢水减少二次氧化的作用。若几何形状的设计或耐火材料使用不当,将会导致热量损失大、耐火材料消耗高,甚至增加钢水中的非金属夹杂。

槽式出钢的结构是出钢口位于钢水面之上,以往出钢槽的出钢方式是在钢渣覆盖钢水的状态下出钢,主要目的在于防止钢水温降,提高脱硫能力,防止钢水氧化。现在出钢口则从紧靠炉底处开始,在外侧的平墙处与向上倾斜的大出钢槽相通,出钢口与出钢槽的横截面如图2-70所示。

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出钢槽与炉壳相连,其砌筑方式有捣打、浇注、砖砌或综合砌筑等。出钢口的砌法比较一致,一般采用各种形状的出钢口砖砌筑或中心为一钢管,周围为优质氧化镁浇注料整体浇注,也有用壁厚25mm的陶瓷管和2〜3块高档电熔镁砖砌成。通常使用50〜70炉后,就需更换新出钢口。采用出钢槽倾动出钢时,主要损毁部位是钢水线、渣线、槽前端的喇叭口,要求耐火材料具有良好的耐磨性、抗渣蚀、抗热震,并在出钢槽使用中防止龟裂,尽量减少磨损。

国外电炉出钢槽的材质一般用高铝质、镁铝质、锆质、镁碳质、蜡石质等或加入SiC、Si3N4和C以及氧化剂并经维护修补使用寿命可达100多次,高的达300次以上。

砖砌出钢槽


日本采用高耐用性CFC-ZRN-15X锆质砖,该砖以纯锆石为主要原料,辅以抗钢水冲刷的氮化硅,使之对钢水的粘附、冲刷和对熔渣的侵蚀具有良好的抗侵蚀作用,但价格较贵,此砖砌于50t电炉,1.95m长的出钢槽,冶炼普通钢寿命达300炉。用于100t电炉,2.8m长的出钢槽,冶炼特殊钢寿命200炉。

此外,还采用CFC-ZRN-15X半锆质砖,该耐火砖以纯锆石为主要原料,同时使用部分髙硅质原料,使其具有半锆石砖的性质,价格则比纯锆石和氮化硅砖低得多。用于40t电炉,0.9m长的出钢槽,冶炼普通钢寿命可达300炉。出钢槽砖的性能见表2-63。

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预制块出钢槽


采用预制大块砌筑出钢槽砖缝最小,对延长出钢槽寿命有利,同时减少施工时间,能机械吊装,安装后即可使用。80年代,日本广泛用高铝质低水泥浇注料的预制块出钢槽。该浇注料以氧化铝为骨料,碳化硅与鱗片石墨为主要原料,并加特殊超细粉、分散剂。一般铝碳质出钢槽用预制块的性能见表2-64。

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80t电炉采用低水泥浇注料、铝碳质预制块砌出钢槽,使用寿命118炉,原用树脂结合捣打成型出钢槽使用寿命仅20〜40次。

整体出钢槽


出钢槽普遍采用不定形耐火材料制作,整体性好,寿命高,成本也低。所用材料有采用酚醛树脂作结合剂的捣打料或用非水泥系作结合剂的振动浇注料,一般可在现场配制和施工。日本电炉出钢槽性能见表2-65。

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综合砌筑出钢槽


曰本大阪窑业耐火砖公司改用高压压制成型的Al2O3-C不烧砖砌筑出钢槽主体部位,出钢槽端部仍采用原来Al2O3-SiO2-C-SiC捣打成型结构。不烧Al2O3-C砖的性能见表2-66。

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使用结果表明,出钢槽主体部位(Al2O3-C质)寿命长达6周(613炉),出钢槽端部使用寿命为2周左右。总体使用情况是Al2O3-C质出钢槽的熔损速度为原高铝质出钢槽的1/6〜1/7。

此外,日本出钢槽也采用MgO-C砖。大阪公司生产的MgO-Cr2O3砖,由于高温强度大、体积稳定性好、抗侵蚀、抗热震,用于电炉出钢槽。

法国拉法吉公司,电炉出钢口采用预浇注成型的高铝质里衬。出钢槽的口部开在炉内尽量低的地方,出钢过程中渣面保持在出钢口以上部位,以便倾炉时渣不会流出。RERCAST10牌号高铝浇注料的性能如下:化学组成(%)为Al2O76.3、SiO6.5、SiR4.8、C6.8;体积密度为3.05g/cm3;常温耐压强度(MPa)为1100℃75,1200℃60;永久线变化率(1200℃)为-0.3%。

西德100t电炉用镁碳砖砌筑出钢槽,寿命为100〜150次。

我囯出钢槽一般用高铝质、镁铝质、镁碳质等砌筑,出钢槽衬体采用小砖砌筑时,砖缝熔损严重,也易渗钢粘渣,难以清理。70年代,全面推广电炉应用矾土水泥出钢槽,以髙铝熟料为骨料、矾土水泥为结合剂、经混料、困料、振动成型、养生、自然干燥的生产工艺制作出钢槽。这种矾土水泥整体成型出钢槽对3t以下电炉其寿命约为80〜100次,对5t以上电炉其寿命约为20〜30次。采用磷酸代替矾土水泥作结合剂的髙铝质捣打或振动成型的整体出钢槽,因吸水问题其寿命不高,以水玻璃为结合剂,钢纤维作增强材料的整体出钢槽,因耐侵蚀性不好其使用效果也不佳。以后又开发了不同材质的低水泥浇注料整体出钢槽。

为改善铝硅系浇注料的使用性能,应采取以下技术措施

(1)基质组成。基质组成对浇注料的使用温度、高温力学性能及烧结性能都有重要影响。基质应以低K2O和Na2O含量的矾土熟料为主,控制水泥的加入量,优化配料,使浇注料的基质近似于莫来石(A3S2)的化学成分。即调节基质中的Al2O3和SiO2的含量,使其在髙温下生成莫来石产生体积微膨胀,以提高抗热震性和高温强度,

(2)结合剂。选用纯铝酸钙水泥为结合剂。其主要成分为CaO·Al2O3(铝酸钙分解温度1600℃,活性很高,凝结速度正常,硬化速度快,早期强度高,后期强度增加不明显;CaO•2Al2O3(二铝酸钙,分解温度1762℃)水化、硬化速度较慢,早期强度低,后期强度髙。通过该水泥的水化凝结作用,把骨料和粉料胶结在一起,加入量小于5%为宜。

(3)加入适量微粉。微粉的加入可充填颗粒间空隙,改善内部结构,产生凝聚结合作用使之致密化;同时可显著提高流动性,大幅度降低施工用水量。在110℃,24h其加入量大于8%,浇注料收缩增大,裂纹较多,以4%〜5%为宜,不同微粉含量浇注料的物理性质见表2-67。

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(4)分散剂。加入适量分散剂(减水剂能提高浇注料中微粉粒子分散性,使粒子间距离增大,引力和摩擦力减少,进一步提高浇注料流动性,同时排出被粒子聚凝体所包围的游离水,使浇注料具有流动性并降低其施工用水量。若用三聚磷酸钠作分散剂,适宜加入量0.05%〜0.5%。

(5)添加膨胀剂。蓝晶石的高温分解产物石英与粉料中的(Al2O3)发生反应生成二次莫来石(3Al2O3•2SiO2)产生体积微膨胀可抵消料的收缩以提高抗热震性。3Al2O3•2SiO2可与基质中的Fe203和TiO2形成固溶体,有效降低高温下的液相量,以提髙其高温性能。加入量应小于10%

(6)高温增强剂。刚玉具有熔点高,化学性能稳定,高温强度好等特点,选用小于0.088mm粉料的加入量小于15%为宜。

(7)施工用水量。浇注料烘干后,制品的抗折强度与施工加水量成反比,加水量为5%左右。

复合式出钢槽


出钢槽由工作层(镁碳砖MgO≥75%,C≥15%,显气孔率≤6%,体积密度≥2.8g/cm3,常温耐压强度>32MPa)和非工作层(耐火浇注料)组成。非工作层采取预制块拼装。

复合出钢槽用于5t电炉(实际出钢量18t),出钢温度1600〜1650℃,使用了66个出钢槽,最高使用93次,平均寿命80次,平均侵蚀速度1mm。

复合出钢槽的材质使用合理,成本低,可与炉龄同步减少热停工时间,提高了作业率,,比髙铝耐火浇注料出钢槽寿命提高3〜4倍.

采用拼装镶衬式整体结构,贮存、运输等使用方便。

A1203-SiC-C浇注料出钢槽,用于5t(出钢量10t)电炉,使用寿命121次,出钢槽内径0.3m,壁厚0.2m,整个出钢槽用浇注料1.7t,槽底永久衬为矾土水泥耐火混凝土(用料0.7t),槽上部工作层用Al203-SiC-C质浇注料(用料1.0t),该出钢槽经使用不粘渣,抗侵蚀、耐冲刷,用后工作面光滑,是较为理想的浇注料。

浇注料以特级髙铝矾土熟料为主要原料,配入适量SiC(粒度<0.088mm占90%),碳质材料(<0.1mm)和氧化铝粉等,并掺入适量的抗氧化剂、烧结剂、分散剂,以纯铝酸钙水泥为结合剂,浇注料的化学组成(%)为:Al2O363.67;SiCi 2.05;SiO213.7;C7.61。浇注料的物理性能见表2-68。

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天津三炼钢厂,在5t电炉出钢槽,以镁碳砖代替卤水镁砂捣打料,平均每炉冲刷0.3〜0.66mm,用后表面平整,可减少钢中非金属夹杂,延长了出钢槽使用寿命。

低水泥浇注料整体出钢槽


重庆特钢10t电炉用整体出钢槽,冶炼温度高达1650〜1750℃。在使用过程中未产生裂纹和结构剥落,出铜槽蚀损速率为1.8〜2.4mm/炉,不修补的一次性使用寿命可达50炉以上。出钢槽釆用振动成型分次加料,静置养护24h后脱模,脱模后自然养护48h以上,最终烘烤温度至600℃。该出钢槽重视生产工艺,3种髙铝浇注料的性能见表2-69。出钢槽原料配方见表2-70。

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TAG标签: 耐火材料 浇注料

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