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耐火材料行業知識

鋼包用鋁鎂炭質耐火材料的發展歷程

  從20世紀80年代起,我國的煉鋼工業步入了快速發展階段,連鑄和爐外精煉等現代煉鋼技術的推廣應用以及潔凈鋼產量的增加,使鋼包耐火材料的使用條件更加惡劣。鋼水溫度的升高,鋼水在鋼包內停留時間的延長,鋼水和熔渣對鋼包耐火材料的沖刷以及熔渣對鋼包耐火材料的化學侵蝕等都更加嚴重,以往的鋼包耐火材料已不能滿足現代煉鋼生產的需要。為此,我國陸續開發了多種鋁鎂(炭)質鋼包用耐火材料。鋁鎂(炭)質耐火材料在使用過程中,A1203和MgO在高溫下反應生成鎂鋁尖晶石這種高溫性能優異的礦物,使耐火材料的耐侵蝕性能和抗剝落性能顯著提高。因而,鋁鎂(炭)質鋼包耐火材料的使用可大幅度提高鋼包的使用壽命。
  (1)鋁鎂整體搗打料。20世紀80年代初,洛耐所、鞍山焦耐院和鞍鋼等單位合作,共同開發出了鋁鎂質鋼包整體搗打料。該搗打料是以特級高鋁礬土熟料作骨料、以特級高鋁礬土熟料粉和燒結鎂砂粉的混合粉作基質、以液體水玻璃作結合劑配制成的一種可塑性良好的不定形耐火材料。在鞍鋼三煉鋼200t鋼包上使用,壽命比黏土磚提高5~7倍,平均壽命85.15次,最高達到108次,噸鋼耐材消耗2.7kg。1982年6月,該搗打料通過了原冶金部鑒定。之后,全國許多煉鋼廠的鋼包相繼使用這種鋁鎂質鋼包整體搗打料,均取得了良好的使用效果。
  (2)鋁鎂澆注料。繼鋁鎂搗打料之后,我國又開發了以優質高鋁礬土熟料和燒結鎂砂為原料,以液體水玻璃作結合劑的鋁鎂澆注料。該澆注料“六五”期間首先在小型鋼包上推廣應用,取得了良好的使用效果。如河北某鋼廠10t和14t鋼包使用水玻璃結合的鋁鎂澆注料,平均一次包齡為109.7次,是黏土磚包襯的8倍多。黑龍江某鋼廠15t和13t鋼包,使用鋁鎂澆注料,一次包齡為53次,而黏土質襯磚包齡僅為6~10次。“七五”期間,鋼包整體澆注內襯技術被列為原冶金部重點新技術推廣項目在全國推廣。到1987年第三季度,我國30t以下轉爐用中、小型鋼包(45t以下容量),大多數采用了整體澆注包襯。整體澆注包襯壽命多在40~60次,部分小型鋼包可達90次。耐材消耗和包襯成本大幅度下降,取得了明顯的經濟效益。某鋼廠鋼包用水玻璃結合鋁鎂澆注料的理化指標為Al2O375.20%,MgO9.47%,SiO210.25%,體積密度(110tx24h)2.67~2.73g/cm3,常溫抗折強度14.9MPa。
  (3)鋁鎂不燒磚。除鋁鎂搗打料、鋁鎂澆注料之外,我國還開發了水玻璃結合的鋁鎂不燒磚,在鋼包上使用,壽命比傳統的硅酸鋁質鋼包磚長。本鋼160T鋼包使用鋁鎂不燒磚,平均壽命40.56次,比使用三等高鋁磚(壽命18.5次)提高1倍多。天津三煉鋼廠20t鋼包使用鋁鎂不燒磚平均壽命38.8次,最高達到55次,是黏土質襯磚使用壽命(9次)的4倍多。
  (4)鋁鎂尖晶石澆注料。20世紀90年代初,隨著我國礬土基合成鋁鎂尖晶石這種耐火原料投入工業化生產,我國的多家耐火材料科研機構和生產企業相繼開發出了多種使用性能不同的鋼包用礬土基鋁鎂尖晶石澆注料。由于這類澆注料中配入了一定比例的預合成鎂鋁尖晶石,使澆注料的抗侵蝕性能和抗剝落性能大大提高,使用性能優于水玻璃結合的鋁鎂澆注料,在各類鋼包上使用取得了良好的使用效果。
  洛耐院和河南某耐火材料廠共同開發的礬土基鋁鎂尖晶石澆注料經太鋼70t(DH真空噴槍吹氬)鋼包、合鋼30t連鑄鋼包(連鑄比不小于94%)試用,平均壽命分別達71次和114次,比水玻璃結合的鋁鎂澆注料分別提高1~3倍。杭州某鋼廠25t連鑄(連鑄比大于70%)鋼包使用鋁鎂尖晶石澆注料,平均包齡77次,比水玻璃結合鋁鎂澆注料提高1.2倍。江西新鋼一煉鋼廠28t鋼包使用鋁鎂尖晶石澆注料,平均壽命79次,比水玻璃結合的鋁鎂澆注料提高了].6倍。磯土基鋁鎂尖晶石澆注料是以優質高鋁磯土熟料作骨料,以優質高鋁礬土熟料粉、合成鎂鋁尖晶石粉和燒結鎂砂粉作基質,結合劑有:聚磷酸鹽、SiO2微粉、A1203微粉、純鋁酸鈣水泥等。某廠生產的礬土基鋁鎂尖晶石澆注料的理化指標為:A12O3 68.84%,MgO14.63.%,SiO2 11.27%,Fe2O3 1.74%,體積密度(110℃x24h) 2.73g/cm3,常溫耐壓強度42.88MPa,常溫抗折強度55.IMPa。
  (5)鋁鎂炭磚。20世紀90年代,是我國連鑄技術快速發展時期,高效連鑄技術成為發展的重心。為了提高連鑄鋼包使用壽命,適應高效連鑄技術發展的需要,我國又開發了鋼包用鋁鎂炭磚,用于各類連鑄鋼包,使鋼包使用壽命大幅度提高。洛耐院、寶鋼和焦作某耐火材料廠合作開發的鋁鎂炭鋼包磚在寶鋼300t連鑄鋼包上使用,包齡從使用一等高鋁磚的20多次,提高到80次以上,最高達到126次。鞍鋼三煉鋼200t全連鑄并進行爐外精煉的鋼包,使用鋁鎂炭磚,平均壽命64次,最高達到73次。1993年鋼包用優質鋁鎂炭磚的推廣使用在我國全面展開,全國許多煉鋼廠,根據本企業的實際情況,陸續使用鋁鎂炭鋼包襯磚,使鋼包的壽命顯著提高,如攀鋼1601鋼包使用鋁鎂炭襯磚后,平均壽命提高到90次,最高達到115次。
  鋁鎂炭磚是以特級高鋁礬土熟料,電熔鎂砂或燒結鎂砂和石墨為原料,以液體酚醛樹脂作結合劑制成的不燒制品。該制品具有抗渣侵蝕好,耐侵蝕性強,抗熱震性好,價格低,主要用于鋼包的非渣線部位。
  (6)鋁鎂尖晶石炭磚。在開發出鋁鎂炭磚的基礎上,我國又開發了鋼包用鋁鎂尖晶石炭磚。鋁鎂尖晶石炭磚是在磚料中加入了一定比例的預合成鎂鋁尖晶石,其使用性能優于同檔次的鋁鎂炭磚。焦作某耐火材料廠與寶鋼合作開發的鋁鎂尖晶石炭磚在寶鋼300t連鑄鋼包上使用,平均使用壽命105次,最高達到200次。建筑研究總院開發的鋁鎂尖晶石炭磚在鞍鋼2001全連鑄并進行爐外精煉的鋼包上使用,平均壽命為73.3次,最高達到82次。
  首鋼與新鄉某耐火材料廠合作開發的鋁鎂尖晶石炭磚在首鋼二煉鋼90t鋼包上使用,壽命由原來使用鋁鎂炭磚的20次提高到40次,最高達到51次。鋁鎂尖晶石炭磚的開發和使用,使我國連鑄鋼包的使用壽命又得到進一步的提高。
  (7〉高檔鋁鎂不燒磚。含碳鋼包襯磚在使用過程中會造成鋼水增碳,對冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼非常不利。為了滿足潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼冶煉的需要,開發了高檔鋁鎂不燒磚(無碳不燒磚)。高檔鋁鎂不燒磚與20世紀80年代初開發的水玻璃結合的鋁鎂不燒磚相比,是一次質的飛躍。除采用高純度原料(剛玉、高純電熔鎂砂和高純鋁鎂尖晶石等)外,結合劑也采用了高性能的復合結合劑。高檔鋁鎂不燒磚在鋼包上使用取得了良好的效果,使用壽命達到甚至超過了含碳鋼包襯磚,同時減少了鋼水增碳。如河南某耐火材料公司開發的鋁鎂不燒磚,在某鋼廠100t鋼包和LF精煉鋼包上使用,壽命是鋁鎂炭磚的1.5倍。鞍鋼200t鋼包采用鋁鎂不燒磚一次包齡在110次以上,最高達到128次。170t連鑄鋼包使用壽命達到119次,超過了鋁鎂炭磚。寶鋼300t連鑄鋼包從1998年6月停止使用鋁鎂炭磚,開始使用高檔鋁鎂不燒磚。
  (8)高檔鋁鎂(尖晶石)澆注料。20世紀90年代中期,我國開發了高檔鋁鎂澆注料,用于大、中型鋼包。高檔鋁鎂(尖晶石)澆注料所用原料有剛玉(電熔剛玉、燒結剛玉等)、高純電熔鎂砂、高純鋁鎂尖晶石(電熔和燒結)等。結合劑有純鋁酸鈣水泥、A12O3微粉、高純SiO2微粉等。寶鋼300t鋼包從1996年12月開始試用我國多家耐火材料廠開發的高檔鋁鎂澆注料,到2000年平均使用壽命258次。首鋼三煉鋼廠與新鄉某耐火公司開發的高檔鋁鎂尖晶石澆注料,在首鋼三煉鋼廠90tLF精煉鋼包上使用。壽命為138次,侵蝕速率0.62mm/次。鞍鋼三煉鋼廠200t連鑄鋼包使用高檔鋁鎂(尖晶石)澆注料,使用壽命150次。還有的鋼廠使用澆注料預制塊,也取得了很好的效果。如本鋼鋼包使用鋁鎂炭磚的壽命為65次。改用高檔鋁鎂尖晶預制塊后,平均使用壽命提高到118次,最高達到126次。到2000年,本鋼90%的鋼包采用高檔鋁鎂澆注料預制塊包襯。


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