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耐火材料行业知识

钢包用铝镁炭质耐火材料的发展历

  从20世纪80年代起,我国的炼钢工业步入了快速发展阶段,连铸和炉外精炼等现代炼钢技术的推广应用以及洁净钢产量的增加,使钢包耐火材料的使用条件更加恶劣。钢水温度的升高,钢水在钢包内停留时间的延长,钢水和熔渣对钢包耐火材料的冲刷以及熔渣对钢包耐火材料的化学侵蚀等都更加严重,以往的钢包耐火材料已不能满足现代炼钢生产的需要。为此,我国陆续开发了多种铝镁(炭)质钢包用耐火材料。铝镁(炭)质耐火材料在使用过程中,A1203和MgO在高温下反应生成镁铝尖晶石这种高温性能优异的矿物,使耐火材料的耐侵蚀性能和抗剥落性能显著提高。因而,铝镁(炭)质钢包耐火材料的使用可大幅度提高钢包的使用寿命。
  (1)铝镁整体捣打料。20世纪80年代初,洛耐所、鞍山焦耐院和鞍钢等单位合作,共同开发出了铝镁质钢包整体捣打料。该捣打料是以特级高铝矾土熟料作骨料、以特级高铝矾土熟料粉和烧结镁砂粉的混合粉作基质、以液体水玻璃作结合剂配制成的一种可塑性良好的不定形耐火材料。在鞍钢三炼钢200t钢包上使用,寿命比黏土砖提高5~7倍,平均寿命85.15次,最高达到108次,吨钢耐材消耗2.7kg。1982年6月,该捣打料通过了原冶金部鉴定。之后,全国许多炼钢厂的钢包相继使用这种铝镁质钢包整体捣打料,均取得了良好的使用效果。
  (2)铝镁浇注料。继铝镁捣打料之后,我国又开发了以优质高铝矾土熟料和烧结镁砂为原料,以液体水玻璃作结合剂的铝镁浇注料。该浇注料“六五”期间首先在小型钢包上推广应用,取得了良好的使用效果。如河北某钢厂10t和14t钢包使用水玻璃结合的铝镁浇注料,平均一次包龄为109.7次,是黏土砖包衬的8倍多。黑龙江某钢厂15t和13t钢包,使用铝镁浇注料,一次包龄为53次,而黏土质衬砖包龄仅为6~10次。“七五”期间,钢包整体浇注内衬技术被列为原冶金部重点新技术推广项目在全国推广。到1987年第三季度,我国30t以下转炉用中、小型钢包(45t以下容量),大多数采用了整体浇注包衬。整体浇注包衬寿命多在40~60次,部分小型钢包可达90次。耐材消耗和包衬成本大幅度下降,取得了明显的经济效益。某钢厂钢包用水玻璃结合铝镁浇注料的理化指标为Al2O375.20%,MgO9.47%,SiO210.25%,体积密度(110tx24h)2.67~2.73g/cm3,常温抗折强度14.9MPa。
  (3)铝镁不烧砖。除铝镁捣打料、铝镁浇注料之外,我国还开发了水玻璃结合的铝镁不烧砖,在钢包上使用,寿命比传统的硅酸铝质钢包砖长。本钢160T钢包使用铝镁不烧砖,平均寿命40.56次,比使用三等高铝砖(寿命18.5次)提高1倍多。天津三炼钢厂20t钢包使用铝镁不烧砖平均寿命38.8次,最高达到55次,是黏土质衬砖使用寿命(9次)的4倍多。
  (4)铝镁尖晶石浇注料。20世纪90年代初,随着我国矾土基合成铝镁尖晶石这种耐火原料投入工业化生产,我国的多家耐火材料科研机构和生产企业相继开发出了多种使用性能不同的钢包用矾土基铝镁尖晶石浇注料。由于这类浇注料中配入了一定比例的预合成镁铝尖晶石,使浇注料的抗侵蚀性能和抗剥落性能大大提高,使用性能优于水玻璃结合的铝镁浇注料,在各类钢包上使用取得了良好的使用效果。
  洛耐院和河南某耐火材料厂共同开发的矾土基铝镁尖晶石浇注料经太钢70t(DH真空喷枪吹氩)钢包、合钢30t连铸钢包(连铸比不小于94%)试用,平均寿命分别达71次和114次,比水玻璃结合的铝镁浇注料分别提高1~3倍。杭州某钢厂25t连铸(连铸比大于70%)钢包使用铝镁尖晶石浇注料,平均包龄77次,比水玻璃结合铝镁浇注料提高1.2倍。江西新钢一炼钢厂28t钢包使用铝镁尖晶石浇注料,平均寿命79次,比水玻璃结合的铝镁浇注料提高了].6倍。矶土基铝镁尖晶石浇注料是以优质高铝矶土熟料作骨料,以优质高铝矾土熟料粉、合成镁铝尖晶石粉和烧结镁砂粉作基质,结合剂有:聚磷酸盐、SiO2微粉、A1203微粉、纯铝酸钙水泥等。某厂生产的矾土基铝镁尖晶石浇注料的理化指标为:A12O3 68.84%,MgO14.63.%,SiO2 11.27%,Fe2O3 1.74%,体积密度(110℃x24h) 2.73g/cm3,常温耐压强度42.88MPa,常温抗折强度55.IMPa。
  (5)铝镁炭砖。20世纪90年代,是我国连铸技术快速发展时期,高效连铸技术成为发展的重心。为了提高连铸钢包使用寿命,适应高效连铸技术发展的需要,我国又开发了钢包用铝镁炭砖,用于各类连铸钢包,使钢包使用寿命大幅度提高。洛耐院、宝钢和焦作某耐火材料厂合作开发的铝镁炭钢包砖在宝钢300t连铸钢包上使用,包龄从使用一等高铝砖的20多次,提高到80次以上,最高达到126次。鞍钢三炼钢200t全连铸并进行炉外精炼的钢包,使用铝镁炭砖,平均寿命64次,最高达到73次。1993年钢包用优质铝镁炭砖的推广使用在我国全面展开,全国许多炼钢厂,根据本企业的实际情况,陆续使用铝镁炭钢包衬砖,使钢包的寿命显著提高,如攀钢1601钢包使用铝镁炭衬砖后,平均寿命提高到90次,最高达到115次。
  铝镁炭砖是以特级高铝矾土熟料,电熔镁砂或烧结镁砂和石墨为原料,以液体酚醛树脂作结合剂制成的不烧制品。该制品具有抗渣侵蚀好,耐侵蚀性强,抗热震性好,价格低,主要用于钢包的非渣线部位。
  (6)铝镁尖晶石炭砖。在开发出铝镁炭砖的基础上,我国又开发了钢包用铝镁尖晶石炭砖。铝镁尖晶石炭砖是在砖料中加入了一定比例的预合成镁铝尖晶石,其使用性能优于同档次的铝镁炭砖。焦作某耐火材料厂与宝钢合作开发的铝镁尖晶石炭砖在宝钢300t连铸钢包上使用,平均使用寿命105次,最高达到200次。建筑研究总院开发的铝镁尖晶石炭砖在鞍钢2001全连铸并进行炉外精炼的钢包上使用,平均寿命为73.3次,最高达到82次。
  首钢与新乡某耐火材料厂合作开发的铝镁尖晶石炭砖在首钢二炼钢90t钢包上使用,寿命由原来使用铝镁炭砖的20次提高到40次,最高达到51次。铝镁尖晶石炭砖的开发和使用,使我国连铸钢包的使用寿命又得到进一步的提高。
  (7〉高档铝镁不烧砖。含碳钢包衬砖在使用过程中会造成钢水增碳,对冶炼洁净钢、低碳钢和超低碳钢非常不利。为了满足洁净钢、低碳钢和超低碳钢冶炼的需要,开发了高档铝镁不烧砖(无碳不烧砖)。高档铝镁不烧砖与20世纪80年代初开发的水玻璃结合的铝镁不烧砖相比,是一次质的飞跃。除采用高纯度原料(刚玉、高纯电熔镁砂和高纯铝镁尖晶石等)外,结合剂也采用了高性能的复合结合剂。高档铝镁不烧砖在钢包上使用取得了良好的效果,使用寿命达到甚至超过了含碳钢包衬砖,同时减少了钢水增碳。如河南某耐火材料公司开发的铝镁不烧砖,在某钢厂100t钢包和LF精炼钢包上使用,寿命是铝镁炭砖的1.5倍。鞍钢200t钢包采用铝镁不烧砖一次包龄在110次以上,最高达到128次。170t连铸钢包使用寿命达到119次,超过了铝镁炭砖。宝钢300t连铸钢包从1998年6月停止使用铝镁炭砖,开始使用高档铝镁不烧砖。
  (8)高档铝镁(尖晶石)浇注料。20世纪90年代中期,我国开发了高档铝镁浇注料,用于大、中型钢包。高档铝镁(尖晶石)浇注料所用原料有刚玉(电熔刚玉、烧结刚玉等)、高纯电熔镁砂、高纯铝镁尖晶石(电熔和烧结)等。结合剂有纯铝酸钙水泥、A12O3微粉、高纯SiO2微粉等。宝钢300t钢包从1996年12月开始试用我国多家耐火材料厂开发的高档铝镁浇注料,到2000年平均使用寿命258次。首钢三炼钢厂与新乡某耐火公司开发的高档铝镁尖晶石浇注料,在首钢三炼钢厂90tLF精炼钢包上使用。寿命为138次,侵蚀速率0.62mm/次。鞍钢三炼钢厂200t连铸钢包使用高档铝镁(尖晶石)浇注料,使用寿命150次。还有的钢厂使用浇注料预制块,也取得了很好的效果。如本钢钢包使用铝镁炭砖的寿命为65次。改用高档铝镁尖晶预制块后,平均使用寿命提高到118次,最高达到126次。到2000年,本钢90%的钢包采用高档铝镁浇注料预制块包衬。

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