鋼包是(shì)煉鋼工業中不可缺(quē)少的重要設(shè)備,作為鋼包內襯的耐火(huǒ)材料(liào),發生(shēng)了(le)幾次大的變(biàn)化。以前是(shì)采用傳統的經燒結而成的粘土磚和三等高(gāo)鋁磚,這種耐火材料在使用過程中顯示出較差的耐剝落性和耐侵蝕性,使(shǐ)用壽命低,平均隻有10次,經處理也隻能達到20次左右。隨著煉鋼技術的發(fā)展,鋼水護(hù)外精煉(liàn)對鋼包內襯耐火材料要求的提高,在20世紀(jì)即年(nián)代初,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(xìng)好,顯著提高了使用壽命(mìng),但存在烘烤鋼(gāng)包時間長,有較(jiào)嚴(yán)重的(de)掉渣現象,對於中小型鋼廠多數沒有專用設備(bèi)的情況(kuàng)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(gāi)襯磚築砌容易,烘烤時間短和易拆包,但仍存在易戮渣和耐剝落性差的問題。在此基礎上,為了克(kè)服鋁鎂不燒磚鋼包(bāo)內襯容易貓渣的問題,在即(jí)年代後期又研製了鋁鎂碳不燒磚,取代鋁鎂不燒磚。該材(cái)質綜合了鋁(lǚ)鎂材料和含碳材料的性能。鋁鎂碳不燒磚具有的主要優點是:沒有磚縫熔損,具有較好(hǎo)的抗渣能力和抗熱振性(xìng),克服(fú)了鋼水和渣的(de)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低溫燒(shāo)成,節約能源,降低了成本,經濟(jì)效益十分明(míng)顯(xiǎn),引起了人們(men)的注(zhù)意。
早在60年代,已(yǐ)經開發鎂鋁尖(jiān)晶石磚(zhuān),但(dàn)未投放市場。為了解決鉻在(zài)生產和使用中(zhōng)的問題,日本在70年代推出了含尖晶(jīng)石河北鎂磚(zhuān)。即(jí)往河北鎂砂中添加燒結尖晶石,並在隧道窯中高溫(1900℃)燒(shāo)成鎂(měi)尖晶石磚,以尖晶石替代氧化鉻和氧化鐵(tiě)。
那年代(dài)各種鎂鋁尖晶石磚紛紛問世,但其使用壽命(mìng)不(bú)如鉻鎂磚。在弄清(qīng)了(le)損毀的原因後(hòu),此種磚的性(xìng)能有了根本的改(gǎi)進,從而可以和(hé)鉻鎂磚相匹敵(dí)。
尖晶石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優異性能,如抗渣性,抗剝落性及抗蠕變性(xìng)能早已為人們所知。前蘇聯自1942年起已有研究,1964年已有產品(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較大的興趣,日(rì)本(běn)在1976年就(jiù)開始在(zài)水泥工業中使用鎂鋁尖晶石磚。近年來,國際上對鎂鋁尖晶石及製品的研究日益增多。
我國在20世紀勸年代(dài)開始用礬土和菱鎂礦(或輕(qīng)燒(shāo)MgO)合成鎂鋁尖晶石原料的研究。近年來,還開展了一係(xì)列製(zhì)取鎂(měi)鋁尖晶石結合鎂質製品工藝的研究,取得了不少成就,但是性能優異(yì)的高純製品卻一直苦於高的燒成溫度而受到限製。國內有人用活性尖晶(jīng)石粉把國外的超高溫(wēn)燒成工藝(1850℃)降到1660℃。但是對於一般以煤為燃料的普通耐(nài)火(huǒ)窯爐而(ér)言,仍(réng)是難以做到(dào)的。為此,國內的耐火材料專家(jiā)及學者將自製活性鎂鋁膠作為結合劑(jì),研究了用(yòng)活性鎂鋁膠作結合劑(jì)的高純鎂磚及(jí)尖晶石結合鎂磚的性能,利用鎂鋁膠的活性,使這兩(liǎng)種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火廠的窯滬中燒製這類製品提供了可能(néng)。
長時間(jiān)以來,直接結合河北鎂鉻磚由幹具有(yǒu)優良的抗渣性和(hé)耐侵蝕性,被普遺用於大型堿性回轉窯。但隨著環(huán)保間題的日(rì)益嚴重,鎂鉻製品(pǐn)在(zài)使用後產生的六價(jià)鉻已成為世界(jiè)公認的問(wèn)題,為此,研究耐剝落(luò)性好,熱膨(péng)脹率低,組(zǔ)織脫(tuō)化少(shǎo)及耐侵(qīn)蝕的鎂鋁係(xì)耐火材料,作為鎂鉻係耐(nài)火材料Z佳替代材料應用(yòng)於堿性回轉(zhuǎn)窯。自(zì)20世紀初不定形耐火材料出現之後,就逐步在冶金行(háng)業得到廣泛的應用。今天,一些工業發達的(de)不定型耐火產(chǎn)量幾乎占耐火材料總量的一半。目前鋼(gāng)鐵行業應用範(fàn)圍很廣,鎂鋁係不定型耐材約占不定型(xíng)耐材生(shēng)產總量的85%,被廣泛應用在轉爐、鋼包、鐵包、加熱爐及高爐,幾乎遍及所有冶金熱工設備。
鎂鋁尖晶石具有較高的熔點、熱膨脹小、熱(rè)應力低、熱振(zhèn)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(jiào)強的(de)抵抗(kàng)能力,是鋁鎂不燒磚得以使用的核心點(diǎn),是提高壽(shòu)命的關鍵物質之一。由(yóu)於近年來人工合成(chéng)鎂鋁尖晶(jīng)石技術的逐步成熟,使用合成好的尖晶石材料直接(jiē)生產鋼包磚成為可(kě)能,可使其特(tè)性顯著提高。
鎂鋁尖晶石的質量(liàng)是關(guān)係到鎂鋁尖晶石磚能否達到合適效果的關(guān)鍵(jiàn)間題之一。通過試驗室的試驗篩(shāi)選和有關(guān)資料的(de)介紹(shào),富鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝落性和抗熱振性能都比較好(hǎo)。但鋼包在生產操(cāo)作過程(chéng)中各種條件因素比較多(duō),要求鎂鋁尖晶(jīng)石加入量應在30%一40%較為合(hé)理。因此在製磚過(guò)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(fěn)和剛玉(yù)粉,使之在使用過程(chéng)中再生成二次(cì)尖晶石。從而提(tí)高磚體性能,為控製(zhì)原(yuán)料有害雜(zá)質特別是低熔點物Na20和(hé)K2O含量(liàng),原料(liào)的選用需特別注意。