大石橋(qiáo)國弘耐火材料有限公司

信陽白雲石質耐火材料助力潔淨鋼發展

發(fā)表時間:2022-06-29 訪(fǎng)問量(liàng):59678

徐(xú)平坤

以前,從(cóng)煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純(chún)淨度,沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作用,總是(shì)認為耐火材料或多或少(shǎo)地會對(duì)鋼水產生汙染。可是通過對白雲石質(鎂鈣質)耐(nài)火材料的理論研究和實際試驗,得出鎂鈣質材料不(bú)但不汙染鋼水,反而能淨化鋼水,並且也不汙染環境,在AOD、VOD、精煉鋼包等爐外精煉裝置中應(yīng)用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材(cái)料的特(tè)征

白雲石(CaCO3·MgCO3)是天然礦(kuàng)物原(yuán)料,煆燒後的理論組成(chéng)為(wéi)w(CaO)58.18%,w(MgO)41.82%,比值為1.93。鎂鈣質耐火材料主要包括白雲石(shí)質耐火(huǒ)材料、鎂白雲石質耐火材料、鎂鈣質耐火材料。

其中,白雲(yún)石質耐火(huǒ)材料是指全部用煆燒或電熔的白雲(yún)石做原料的定型或不定形(xíng)耐(nài)火材料;鎂白雲石和鎂鈣質耐(nài)火(huǒ)材(cái)料是用(yòng)鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量(liàng)的變化影響鎂鈣質製品(pǐn)的高溫使用性能,MgO含量越高,抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水(shuǐ)化能力越強;CaO含量(liàng)越高,抗高SiO2熔渣的能(néng)力越(yuè)強,高溫蠕變越大,抗剝落性能和脫(tuō)硫、脫磷的效果越好,但抗水化(huà)和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此,應該(gāi)根據爐外精煉等熱工設(shè)備(bèi)的不同(tóng)部位使用(yòng)條件,合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w(CaO)/w(MgO)。

白(bái)雲石質耐火(huǒ)材料對(duì)淨(jìng)化鋼(gāng)水作用的影響

潔淨鋼、特殊鋼等對鋼中的雜質(zhì)O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等(děng)夾雜物的含量要求嚴格,需要爐外精煉(liàn)除去鋼中雜質及夾雜物以(yǐ)及脫(tuō)氣(qì)、調整化學成分(fèn)和均勻化等(děng)。鎂鈣質(zhì)耐火材料中的(de)遊(yóu)離CaO,易與鋼水中的S、P等雜質反應,使其轉移到爐渣中,具有除去雜質、淨(jìng)化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低,鎂鈣質耐火材料也適合用於(yú)冶(yě)煉低氧鋼(gāng),是(shì)爐外精(jīng)煉冶煉潔淨鋼、純(chún)淨鋼、特殊鋼(gāng)等設備的耐火材料。近年來,為了淨化鋼水、延長爐襯壽命、降(jiàng)低耐火(huǒ)材(cái)料消耗,研究人員對白雲石(shí)質耐火材料進行了許多試驗研(yán)究,取得了很好的結果。

MgO在真空條件下容易揮發,而CaO對MgO的揮發性是有影響的,含有10%~20%CaO(摩爾分數)就可使(shǐ)MgO相對揮發(fā)性大大降低。因此,MgO質材料中加入一定量的CaO製成MgO—CaO質耐火材料,在高溫真空(kōng)條件下使用比(bǐ)純MgO質耐火(huǒ)材料更合適。

鋼水中的脫(tuō)S反應中,要使鋼水S含量低,熔(róng)渣必須是CaO含量(liàng)高的高堿度渣,並且鋼水中溶解的O含量盡可能(néng)要低。要使O含量低,就(jiù)要選擇氧勢盡可能低的耐火材料,Mg與Ca在高溫下(xià)以氣(qì)態存在,在鋼水中的溶(róng)解度很小,而CaO的氧勢(shì)也很小,因此,精煉設備應(yīng)該選用鎂鈣(gài)質耐火材料。溫度升高不利於脫P,但(dàn)鋼包中采用CaO含量高即(jí)堿度高(gāo)的熔渣有(yǒu)利(lì)脫P,因此(cǐ),用(yòng)CaO含量高(gāo)的鎂鈣質耐火材料同(tóng)樣也有利脫P。

鎂鈣質耐火材料的熱震穩定(dìng)性高、抗渣滲透性(xìng)好,特別是(shì)熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐火材料中的CaO反應生成高熔點(diǎn)化合物C2S或C3S,形成保護層,從而抑製熔渣的滲透。

關於H含量的問題,采用真(zhēn)空精煉,其H主(zhǔ)要來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學分析認為:要(yào)在1200℃下長(zhǎng)期烘烤,充分排除其中(zhōng)的水分,就不存在鋼水中氫(H)含量(liàng)增(zēng)高問題。

鎂鈣質耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧含量的影響:王龍光等人認為MgO—CaO耐火材料中的CaO熱力(lì)學穩定性高,具有很低的氧平衡分壓,在鋼水中的溶解度很小,被認為是防止鋼水增氧的有效材料。

耐火材料對鋼中(zhōng)S的影響:田琳等人(rén)試驗研究鎂鈣磚與鋼水中S的反應,檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效(xiào)果。結果表明:在1600℃下(xià),反應45min時,脫S效果更好,脫S率達70.12%;超過45min,脫S率降低,出(chū)現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果,使用白雲石質鋼(gāng)包內襯是很必要的,這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再(zài)氧化(huà)能力,另一方麵可以避(bì)免強還原條件下鋼包渣導致耐火材料的過度消耗。

耐火材料對鋼中P含量的影響(xiǎng):匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含(hán)量的影響。實驗結(jié)果表明(míng):當澆注料中w(CaO)為25%時,鋼中P含量大幅度降低,由原始的0.1%降低到0.01%,進(jìn)一步提(tí)高CaO含(hán)量,鋼中(zhōng)P含量僅有(yǒu)小幅度降低。

耐火材料對鋼(gāng)水碳含(hán)量的影響:實驗表明,使用(yòng)含C耐火材料,鋼水顯著增C,當同一製品(pǐn)第二次使用時,鋼水(shuǐ)僅發生輕微增C。

耐火材料對鋼中(zhōng)H(氫)含量的影響:耐火材料中的水分(fèn)以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含(hán)量產生顯著影響。連鑄過程中(zhōng),鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時,有機粘結劑導致吸H。對鋼包(bāo)、中間包烘烤,能有效地降(jiàng)低鋼水的吸(xī)H量。

耐(nài)火(huǒ)材(cái)料對鋼中N(氮)含量的影響:傳統耐火材料N含(hán)量很低,近年來氮化物在耐火材料中應用受到關注,如Sialon分解對鋼水造成增N。更大的增N量在鋼包與中間包之間(jiān),保護套管非常重要,連鑄的增(zēng)N點就是長水口保護(hù),此處增(zēng)N可達(15~30)×10-6。

耐火材料對鋼水中夾雜物的影響(xiǎng):田琳等人(rén)研究了(le)鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻耐火材料對管線(xiàn)鋼鋼(gāng)水潔淨化的影響,實驗表明:在反應30min的情況下,隻有鎂鈣質耐火(huǒ)材料能去除鋼水中的夾雜物,其(qí)餘(yú)的堿性耐火材料均(jun1)使鋼水夾(jiá)雜物(wù)數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應,如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化(huà)合物,熔點約(yuē)為1400℃左右,可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與(yǔ)SiO2反(fǎn)應生成C2S(矽(guī)酸二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣質耐火材料表麵,形成保護層,或者(zhě)從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落下(xià)來上浮至(zhì)保護渣層中;在鎂(měi)鈣質耐火(huǒ)材料中的活性CaO含量越高,吸附(fù)鋼水中夾雜物(wù)的能力越強。

鎂鈣質耐火材料的抗侵(qīn)蝕(shí)性能:梁義(yì)兵等(děng)人采用靜態坩堝法研究3種不鏽鋼冶(yě)煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果(guǒ)得出,CaO含量高的(de)白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲透能力比較強。燒成(chéng)白雲石磚基質(zhì)部分致密程度高,較不燒白雲石磚具(jù)有更(gèng)好的抗高堿度渣侵蝕性。堿度較低(dī)的VOD爐渣對三種磚的侵蝕(shí)和滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言,燒成的鎂鈣磚抵抗低(dī)堿度(dù)渣侵蝕性明顯好於(yú)不燒鎂(měi)鈣磚,CaO含量高的燒成鎂鈣(gài)磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣(gài)磚。鎂鈣質材料(liào)具(jù)有良(liáng)好的抵抗高堿度熔(róng)渣的侵蝕和滲透能力,這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S,使材料表(biǎo)層致密化而有效抑製熔渣的(de)滲透。低堿度熔渣具有較強的(de)侵蝕和滲透能力,主要是熔渣對(duì)基質的強溶蝕並滲透作用。

信陽鎂磚之鎂鈣碳磚(zhuān)的性能(néng)及抗侵蝕的研究(jiū)

鎂(měi)鈣碳磚主要性(xìng)能(néng):MgO—CaO—C磚較燒(shāo)成鎂鈣磚種類複雜。除具備鎂鈣磚的特性外,鎂鈣碳磚比鎂碳磚具有更好(hǎo)的真(zhēn)空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於(yú)CaO及C的含量。CaO含量越高,抗剝落性能越好,淨化鋼(gāng)水的效果(guǒ)也越好;C含量(liàng)越高(gāo),抗渣(zhā)侵蝕(shí)和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究:崔淑賢等人采用煉鋼轉爐的初期渣、中期渣和(hé)終期渣分別對鎂鈣碳磚及(jí)鎂碳磚的侵蝕進行實驗。實驗結果表明:初期(qī)渣MgO—C磚(zhuān)蝕損率比MgO—CaO—C磚(zhuān)高7.3%,是(shì)因為(wéi)MgO—C磚產生結構剝落,蝕損最嚴重;MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕,是因為在(zài)磚的界(jiè)麵上產生了C2S保護層;可是中期渣和終期渣,MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和1.2%,因為(wéi)其在高溫中及(jí)被渣中∑FeO溶解,所以比(bǐ)MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果表明鎂白雲石碳磚高溫抗氧化(huà)性(xìng)和(hé)熱震穩定性好,抗酸性熔(róng)渣能力強;而且磚中的CaO有利於鋼水(shuǐ)的脫(tuō)O、脫S、脫P等(děng),適合冶煉鋼的(de)電爐爐襯。

白雲石質耐火材料對潔淨鋼的影響

潔淨鋼(gāng)係指鋼中有害成分(S、P、O、H、N)含量非常少(shǎo),非金屬夾雜物不僅數量少(shǎo),而且尺寸很小和形態得到控製,合金元素成分精準並且分布均勻,使鋼材具有高性能、高品質(zhì)。在鋼水從冶煉到精煉的(de)整個過程中,耐(nài)火(huǒ)材料始終與鋼水接觸,一般耐火材料對鋼水或多或少(shǎo)總有些汙染,唯有白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨化鋼水,除去(qù)鋼中的非金(jīn)屬夾雜物,而且不汙染環境。


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