鋼包是(shì)煉鋼(gāng)工業中不可缺少的重要設備,作為鋼包內襯的耐火材料,發生了幾次大的變化。以前是采用傳統(tǒng)的經燒結而成的粘土磚和三(sān)等高鋁(lǚ)磚(zhuān),這種耐火材料在使用過程中顯示出較差的(de)耐剝落性和耐侵蝕性,使用壽命低,平均隻(zhī)有10次,經處理也隻能達到(dào)20次左右。隨著煉鋼技術(shù)的發展,鋼水護外精煉對(duì)鋼(gāng)包內(nèi)襯(chèn)耐火材料要求的提高,在20世紀即年代(dài)初,曾經推廣應用整體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(jiān)長,有較嚴重(chóng)的掉渣現象,對於中小型鋼廠多數沒有專用設備的情況下,拆包困難。為了彌補這方麵的不足,繼(jì)而成功的應用鋁鎂不燒磚。該襯磚築砌容(róng)易,烘烤時間短和易拆包,但仍存在易戮渣和耐剝落(luò)性差的問題。在(zài)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(zài)即年代後期又研製了鋁鎂碳不燒磚,取代鋁鎂不燒磚。該材質綜合了鋁鎂材料和含(hán)碳材料的性能。鋁鎂碳不燒磚具有的主要優點(diǎn)是:沒有磚縫熔損,具有較好的抗渣(zhā)能力和抗熱振性,克(kè)服了鋼水和渣的滲透引起的結構剝落現象,使用壽命明顯提高等。該製品由於是不燒或(huò)低溫燒成(chéng),節約能(néng)源,降低了成本,經濟(jì)效益十分明顯(xiǎn),引起了(le)人們的注意。
早在60年代(dài),已經開發鎂鋁(lǚ)尖晶(jīng)石磚,但未(wèi)投放市(shì)場(chǎng)。為了解決鉻在生產和使用中的(de)問(wèn)題,日本在70年代(dài)推出(chū)了含尖晶石(shí)鄂爾多斯(sī)鎂磚。即往鄂爾多(duō)斯鎂砂中添(tiān)加燒(shāo)結尖晶(jīng)石,並在隧道(dào)窯中高溫(1900℃)燒成鎂尖晶石磚,以尖晶石替代氧化鉻和氧化鐵。
那年代各種鎂鋁尖晶石磚(zhuān)紛紛問世,但(dàn)其使用壽命不如鉻鎂磚。在(zài)弄清(qīng)了損毀的原因後,此種磚的性能有了根本的改進,從而可以和鉻鎂磚相匹敵。
尖(jiān)晶石(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們所知。前蘇聯自1942年起已有研究(jiū),1964年已有產品開(kāi)發,但是歐洲直到20世紀(jì)70年代末才對這種製(zhì)品表現出較大的興趣(qù),日本在1976年就開始在水泥工業中使用鎂鋁尖(jiān)晶石磚。近年來,國際(jì)上對鎂(měi)鋁尖晶石及製品的研究日益(yì)增(zēng)多。
我國在20世紀勸年代開始用礬土和菱鎂礦(或輕燒MgO)合成(chéng)鎂鋁尖晶(jīng)石原料的研究。近年來,還開展了一係列製取鎂鋁尖晶石結合鎂質(zhì)製品工藝的研究,取得了不少成就,但是性能優異的高純製品卻一直苦於高的(de)燒成溫度而受到限製。國內有人用活性尖晶(jīng)石粉(fěn)把國外的(de)超高溫燒成工藝(1850℃)降到1660℃。但(dàn)是(shì)對於一般(bān)以(yǐ)煤為燃料的普(pǔ)通(tōng)耐火窯爐而言,仍是難以做到的(de)。為此,國內的耐火材(cái)料專家及(jí)學(xué)者(zhě)將自製活性鎂鋁膠作為結合(hé)劑,研究了用活性鎂鋁膠作結合劑的高(gāo)純(chún)鎂磚及尖晶石結合鎂磚的性能,利用鎂鋁膠的活性,使這(zhè)兩種性能優異的製品在(zài)1550℃燒成,為在(zài)普通(tōng)耐火廠的窯滬中燒製這類製品提供了可能(néng)。
長時間以來,直接結(jié)合鄂爾多斯鎂鉻磚由幹具有優良的抗渣性和耐(nài)侵蝕性,被(bèi)普遺用於大型堿性回轉窯。但隨著環保間題的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產生的六價鉻已成為(wéi)世界公認的問題,為此,研究耐剝(bāo)落性(xìng)好,熱膨脹率低,組織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁係耐火材料,作為鎂鉻係耐火材料Z佳替代材料應用於堿性回轉窯。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(yīng)用(yòng)。今天,一些工業發(fā)達的不定型(xíng)耐火產量幾乎占耐火材料總量的一半。目(mù)前(qián)鋼鐵行業應用範圍很廣,鎂鋁(lǚ)係不定型耐(nài)材(cái)約占不定型耐材生產總量的85%,被廣泛應用在轉爐、鋼包、鐵包、加熱爐及(jí)高爐,幾(jǐ)乎遍及所有冶金熱工設備。
鎂鋁尖(jiān)晶石具有較高的熔點、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩定性好,同時它具有較穩(wěn)定的化學性質,對堿性熔渣具有(yǒu)較(jiào)強的抵抗能力(lì),是鋁鎂不燒(shāo)磚得以使用(yòng)的核心點,是提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來人工合(hé)成鎂鋁尖晶石技術的逐(zhú)步成熟,使用(yòng)合成好的尖晶石材料直(zhí)接生產鋼(gāng)包磚成為可能,可(kě)使其特(tè)性顯著提(tí)高。
鎂鋁尖晶石的質量(liàng)是關(guān)係到鎂鋁尖晶石(shí)磚能否達到合適效果的關鍵間題之一。通過試(shì)驗室的試驗篩選和有關資料的(de)介紹,富鎂尖晶(jīng)石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝落性和抗熱(rè)振性能都比較(jiào)好。但(dàn)鋼包在生產操作過程(chéng)中(zhōng)各種條件因素比較多,要求鎂鋁尖晶石加入量應在30%一40%較為(wéi)合理。因此(cǐ)在製磚(zhuān)過程中(zhōng),除加入生產好的人工尖晶(jīng)石外,還(hái)必須(xū)加入電熔鎂鈔粉和剛玉粉,使(shǐ)之(zhī)在使用過程(chéng)中再生(shēng)成二次尖晶石。從而提高磚體性能,為控製原料有害(hài)雜質特別是低(dī)熔(róng)點物Na20和K2O含量,原料的選用需(xū)特別注意。