鋼包是煉鋼(gāng)工業中不(bú)可缺少的重要設備,作為鋼包內襯(chèn)的耐火材料,發生了幾次大的變化。以前是采用傳統的經燒結而成的粘土磚和三等(děng)高鋁磚,這種耐(nài)火(huǒ)材料在使用過程中顯示出較差的耐剝落性(xìng)和耐侵蝕性,使用壽(shòu)命低,平均隻有10次,經處理也隻能達到20次左右。隨著煉鋼技(jì)術(shù)的發展,鋼水護(hù)外(wài)精(jīng)煉對鋼包內襯耐火(huǒ)材料要求的提高,在(zài)20世(shì)紀即年代初,曾經推廣應用整體澆(jiāo)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(shǐ)用壽命,但(dàn)存在烘烤鋼包(bāo)時間長,有(yǒu)較嚴重的掉渣(zhā)現象,對於中小型(xíng)鋼廠多數沒有專用設備的情況下,拆包(bāo)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(zhù)砌容易(yì),烘烤時間短(duǎn)和易拆包,但(dàn)仍存在易戮渣和耐剝(bāo)落性差的(de)問題。在此基(jī)礎上,為了克服鋁鎂不燒(shāo)磚鋼包內襯容易貓渣(zhā)的問題,在(zài)即年代後期(qī)又研製了鋁鎂碳不燒磚,取代鋁鎂不燒磚。該(gāi)材質綜合了鋁鎂材料和含碳材料的性能。鋁(lǚ)鎂碳不燒(shāo)磚具有的主要(yào)優點是:沒(méi)有磚縫(féng)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透引起的結構剝落現象,使用壽命明顯(xiǎn)提高等。該製品由於是不燒或低溫燒成,節約能源,降低了成本,經濟效益十分明顯,引起了人們的注(zhù)意。
早在60年(nián)代,已經開發鎂鋁尖晶石磚,但未投放市場。為了解決鉻在生(shēng)產和使用中的問題,日本在70年代推(tuī)出了含(hán)尖晶石北京鎂磚。即往北京鎂砂中添加燒結尖晶石,並在隧道窯中高溫(1900℃)燒成鎂尖晶石磚,以尖晶石替代氧化(huà)鉻和氧(yǎng)化鐵。
那年代各(gè)種鎂(měi)鋁尖晶石磚紛紛問世,但其使用壽(shòu)命不(bú)如鉻鎂磚。在弄清了損毀的原因後,此種磚的性能有(yǒu)了根本的改進,從而可(kě)以和鉻鎂磚相匹敵。
尖晶石(鎂鋁尖晶石)結(jié)合的鎂質(zhì)製(zhì)品的優異性能,如抗渣性,抗剝落性及抗蠕變性能早已為人(rén)們所(suǒ)知。前蘇聯自1942年起已有研究,1964年已有產(chǎn)品開發,但是歐洲直到20世紀70年代末才對這種製品表現出較大的興趣,日本在1976年就開始在水泥(ní)工業中使用鎂鋁尖晶石磚。近年來,國際上對鎂鋁尖晶(jīng)石及製品的(de)研究日益增多。
我國在20世紀勸年代開始用礬土和(hé)菱鎂礦(或輕燒MgO)合成鎂鋁尖晶石原料(liào)的研究(jiū)。近年來,還開展了一係列製取鎂鋁尖晶石結合(hé)鎂質(zhì)製品工藝(yì)的研究,取得了不少成就,但是性能優異的高純(chún)製品卻一直苦於高的燒成溫(wēn)度而受到限製。國內有人用活性尖晶石粉把國外的超高溫燒成工藝(1850℃)降(jiàng)到(dào)1660℃。但是對(duì)於一般以煤為燃料的普通耐(nài)火窯爐而言,仍是難以做到(dào)的。為此(cǐ),國內的耐火材料專家及學者將自製活性鎂鋁膠作為結合劑,研究了用活性鎂鋁膠作結合劑的高純(chún)鎂磚及尖晶石結(jié)合鎂磚的性能,利用鎂鋁(lǚ)膠的活性,使這兩種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火(huǒ)廠(chǎng)的窯滬中(zhōng)燒製這類製品提供了可能。
長時間以來,直接結(jié)合北京鎂鉻磚由幹具有優(yōu)良的抗渣性(xìng)和耐侵蝕性(xìng),被普遺用於(yú)大型堿性回轉窯。但(dàn)隨著環保間題的日益(yì)嚴重,鎂鉻製(zhì)品在使用後產生的六價鉻已成為世界公認的問題,為此,研究耐剝落性好,熱膨(péng)脹率低,組織(zhī)脫化少及耐侵蝕的鎂(měi)鋁係耐火材料,作為鎂鉻係耐火材料Z佳替代材(cái)料(liào)應用於堿性回轉窯。自20世紀初不定形耐火材料出現之後,就逐步在冶金行業得到廣泛的應用。今天,一些工業發達的不定型(xíng)耐(nài)火產量幾乎占耐火材料(liào)總量(liàng)的一(yī)半。目(mù)前鋼鐵行業應用(yòng)範(fàn)圍很廣(guǎng),鎂鋁係不定型耐材約占(zhàn)不定型耐材生(shēng)產總量(liàng)的85%,被(bèi)廣泛應用在轉爐、鋼包、鐵包、加熱爐(lú)及(jí)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(róng)點、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩定性好,同時它(tā)具有較穩定的化學性質,對堿性熔渣具有較強的(de)抵抗能力,是(shì)鋁鎂不(bú)燒磚得以使用的核心點,是提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來人工合成鎂(měi)鋁尖晶石技術的逐步(bù)成熟,使用合成好的尖晶石材料直接生(shēng)產鋼包(bāo)磚成為可能,可使其特性顯著提高。
鎂鋁尖晶石的質量是關係到鎂鋁尖晶石磚能否達到合適效果的關鍵間題之一。通過試驗室(shì)的試驗篩選和有關資料的介紹,富(fù)鎂(měi)尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結(jié)構剝落性和(hé)抗熱振性能(néng)都比較好。但(dàn)鋼包在生產操作過程中各種條(tiáo)件因素比較多,要求鎂鋁尖晶石加(jiā)入量(liàng)應在30%一40%較為合理(lǐ)。因此在製(zhì)磚過程中,除加入生產好的人工尖晶石外,還必須加入電熔鎂鈔粉和剛玉粉(fěn),使之在使用過程(chéng)中再生成二次尖晶石。從而(ér)提高(gāo)磚體性能,為控製原料有害雜質特別是低熔點物Na20和K2O含量,原料的選用需特別注意。