鋼包是煉鋼工業中不可缺少的重要設備,作為鋼(gāng)包內襯(chèn)的(de)耐火材(cái)料,發生了幾次大的變化。以前是采用傳(chuán)統的(de)經燒結而成的粘土磚和三等(děng)高鋁磚,這種耐火材料在使用過(guò)程中顯示出較差的耐(nài)剝落性和耐侵蝕性,使用壽命低,平均隻有10次,經(jīng)處理也隻能達到20次左右。隨著煉鋼技術的發展,鋼水護(hù)外精煉對鋼包內襯耐(nài)火材料要求的提高,在(zài)20世紀即年代初,曾經推廣應用整體(tǐ)澆注鎂鋁質盛鋼桶內襯材質。這種內襯整體性好,顯著提高了使用壽命,但存在烘烤鋼(gāng)包時間長,有較嚴重的(de)掉渣現象,對於中(zhōng)小型鋼廠多數沒有專(zhuān)用設備的情況下,拆包困難。為了彌補這方麵的不足,繼而成功的應用鋁鎂不燒磚。該襯磚築砌容易,烘烤時間短和易拆包,但仍(réng)存在易戮渣和耐(nài)剝落性差的(de)問題(tí)。在此基礎上,為了克服鋁鎂不燒磚鋼包內襯容易貓渣的問題,在即年代後期又研(yán)製了鋁鎂碳(tàn)不燒磚,取代鋁鎂不燒磚。該材質綜(zōng)合(hé)了鋁鎂材料和含碳材料的性能。鋁鎂碳不(bú)燒磚具有(yǒu)的主要優點是:沒有磚縫熔損,具有較好的抗渣能力和抗熱振性,克服了鋼水和渣的滲(shèn)透(tòu)引起的結構剝落現象,使用壽命明顯提(tí)高等。該製品由於是不燒(shāo)或低溫燒成,節約能源,降低了(le)成本,經(jīng)濟效(xiào)益(yì)十分明顯,引起了人們的注意。
早在60年代,已經開發鎂鋁尖晶石磚,但未投放(fàng)市場。為了解決鉻在生產和使用(yòng)中的問題,日本在70年代推出了含尖晶石包頭鎂磚。即往包頭(tóu)鎂砂中添(tiān)加燒結尖晶石,並在隧(suì)道窯中高溫(1900℃)燒成鎂(měi)尖(jiān)晶石磚,以尖晶石替代氧(yǎng)化鉻和氧(yǎng)化鐵。
那年代各種鎂鋁尖晶石磚紛(fēn)紛問世,但(dàn)其使用壽命不如鉻鎂磚。在弄清了損毀的原因後(hòu),此(cǐ)種磚的性能有了根本的改進,從而(ér)可以和鉻(gè)鎂磚相匹敵。
尖晶(jīng)石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優異性能,如(rú)抗渣性,抗剝落性及抗蠕變性能早已為人(rén)們所知。前蘇聯自1942年(nián)起已(yǐ)有研究,1964年已有(yǒu)產品(pǐn)開發,但是歐洲直到20世紀70年代末才對這種製品表現出(chū)較大的興趣(qù),日本在(zài)1976年(nián)就開始在水泥工(gōng)業中使用(yòng)鎂鋁尖晶石磚。近年來,國際上對鎂鋁尖晶石及製品的研究(jiū)日益增多(duō)。
我國在20世紀勸年代開始用礬土(tǔ)和菱鎂礦(或(huò)輕燒MgO)合成鎂鋁尖(jiān)晶石原料的研究。近年來,還開展了(le)一係列(liè)製(zhì)取鎂鋁尖晶(jīng)石結合(hé)鎂質(zhì)製品工藝的研究,取得了不少成就,但是性能優(yōu)異的高純製(zhì)品卻一直苦於(yú)高的燒成(chéng)溫度(dù)而受到限製(zhì)。國內有人(rén)用活性尖晶石粉把(bǎ)國外的超高溫燒成(chéng)工(gōng)藝(1850℃)降到1660℃。但是對於一(yī)般以煤為燃料的普通耐火窯爐而(ér)言,仍是難以做到(dào)的。為此,國內的耐火材料專家及學者(zhě)將自(zì)製活(huó)性鎂鋁膠作為結合劑,研究了用活性鎂鋁膠作結(jié)合劑的高純鎂磚及尖晶石結合鎂磚的性能,利用鎂鋁膠的活(huó)性,使這兩種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火廠的窯滬中燒(shāo)製這類製品提供了可(kě)能。
長時間以來,直接結合包頭鎂鉻磚由幹具(jù)有優(yōu)良的抗(kàng)渣性和耐侵蝕性,被普遺用於大(dà)型堿性回轉窯。但隨著環保間題的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產(chǎn)生的六價鉻(gè)已(yǐ)成為(wéi)世界公認的問題,為此,研究耐剝落性好,熱膨脹率低,組織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁係耐火材料,作為鎂鉻係耐(nài)火(huǒ)材料Z佳替代材料(liào)應用(yòng)於堿(jiǎn)性回轉窯。自20世(shì)紀初不定(dìng)形耐火材料出現之後,就(jiù)逐步(bù)在冶金行業得到廣泛的(de)應用。今天,一些工(gōng)業發達的不(bú)定型耐火產量幾乎占耐火材料總量的一半。目前鋼鐵行業應用範圍很廣,鎂鋁係不定型耐材約占不定型耐材(cái)生產總量的85%,被廣泛應用在轉爐、鋼包、鐵(tiě)包、加熱爐及高爐,幾乎遍及所有冶金熱工設備。
鎂鋁尖晶石具(jù)有較高的熔點、熱膨脹小(xiǎo)、熱應力低、熱振穩定性好,同時它具有較穩定的化學性質,對堿性熔渣具有較強的抵抗能力,是鋁鎂不燒磚得以(yǐ)使用的核心(xīn)點,是提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來(lái)人工合成(chéng)鎂鋁尖晶石技(jì)術的逐步成熟,使用合成好的尖晶石材料直(zhí)接生產(chǎn)鋼包磚成為可(kě)能,可使(shǐ)其特性顯著(zhe)提高。
鎂(měi)鋁尖晶石(shí)的質量是關係到鎂鋁尖晶(jīng)石磚能否達(dá)到合(hé)適(shì)效果的關鍵間題之一。通過試驗室的試驗(yàn)篩選(xuǎn)和有關資料的介紹,富鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝落(luò)性和抗熱振性能都(dōu)比較好。但鋼(gāng)包在生產(chǎn)操作過程中各種條件因素比較多,要求鎂鋁(lǚ)尖晶石加入(rù)量應在30%一40%較為合理。因此在製磚過程中,除加入生產好的(de)人工尖(jiān)晶石外,還必須加入電熔鎂鈔粉和剛(gāng)玉粉,使之在使(shǐ)用過程中再生成二次尖晶石。從而提高磚體性能(néng),為控製原料有害(hài)雜質特別是低熔點物Na20和K2O含量,原料的選用需特別注意。
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