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碳復合耐火材料的熔損分析及改良方案
  • 作者:江宣    來(lái)源:江蘇江能新材料科技有限公司    時(shí)間:2022/7/28    點(diǎn)擊:2537

  復合耐火材料作為鋼鐵冶煉過(guò)程中使用的重要材質(zhì)或者關(guān)鍵部件而被廣泛使用,但由于它們在熔渣-金屬界面使用時(shí)往往產(chǎn)生局部溶損而左右其使用壽命。


  現代鋼包通常采用MgO-C磚(鎂碳磚)以加強渣線(xiàn)部位而一般壁則采用氧化物系耐火材料分區筑襯的方案,但往往在兩種材質(zhì)邊界上卻會(huì )發(fā)生局部溶損的問(wèn)題,結果則導致壽命降低而報廢。這種局部熔損發(fā)生在不同種類(lèi)耐火材料的邊界上,而顯著(zhù)的熔損主要發(fā)生在熔渣-金屬界面上。


 


a-上升期;b-下降期

上圖:在浸入式水口材料的局部熔損部位附近的熔渣-金屬界面的上下運動(dòng)情況 。

  1、改良材質(zhì)改良材質(zhì)

  在實(shí)際連鑄中,可根據Al2O3 -C浸入式水口的局部熔損中熔渣-金屬界面的上升期比下降期顯著(zhù)短這一特征,認為抑制局部熔損最好是使熔渣-金屬界面的上升期消失,下降期長(cháng)的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行水口材質(zhì)改良。這方面最有說(shuō)服力的例子是向井楠宏等人將同熔渣黏附性比石墨更好的BN加到Al2O3 - C浸入式水口材質(zhì)中,結果實(shí)現了上升期基本消失,局部熔損部位的水口材質(zhì)表面經(jīng)常被熔渣覆蓋, 從而隔斷了水口材質(zhì)中的石墨同金屬的直接接觸,抑制了Al2O3 -C浸入式水口的局部溶損。


  2、提高耐火材料中低熔解成分的比例低熔解成分的比例

  早已了解,MgO-Cr2O3耐火材料對低堿度渣具有良好的抗侵蝕性,因而被廣泛用于VOD、RH等鋼水精煉爐中以及作為熔融還原爐應用的耐火材料的重要候補材料。在這些場(chǎng)合中,隨著(zhù)MgO - Cr2O3耐火材料中Cr2O3含量的增加局部熔損深度減輕的事實(shí),通過(guò)提高配料中Cr2O3含量便能降低局部熔損量,提高使用壽命。


  3、開(kāi)發(fā)新材質(zhì)

  仍以連鑄用浸入式水口為例,考慮到ZrO2向熔渣中的熔解速度低,而且ZrO2還可變成微粒懸浮于渣膜中,可提高渣膜表觀(guān)黏度,抑制渣膜運動(dòng),結果使下降期的水口材料產(chǎn)生氧化物熔解的速度降低以及使整體的局部熔損被有效地抑制,從而開(kāi)發(fā)出ZrO2 - C浸入式水口代替Al2O3-C浸入式水口,而使局部熔損得到了有效控制。


  4、進(jìn)行熔渣控制

  對于像高爐出鐵槽內襯在熔渣-鐵水界面發(fā)生的顯著(zhù)局部熔損,可以從抑制渣膜運動(dòng)出發(fā),采用如下措施來(lái)控制:


  (1) 在渣膜運動(dòng)中使碳懸浮。當金屬中的碳濃度接近飽和區域中碳的濃度時(shí),隨著(zhù)碳濃度的提高,局部熔損顯著(zhù)減少,因而認為可以通過(guò)增碳操作來(lái)抑制局部熔損。


  (2) 向熔渣中加入溶解度低而且具有高熔點(diǎn)的氧化物或產(chǎn)生像 ZrO2那種溶解度低的物相(例如ZrO2)。也就是說(shuō),通過(guò)對熔渣進(jìn)行控制可有效地抑制耐火材料的局部熔損。


  5、改變內襯設計內襯設計

  對于發(fā)生在不同種類(lèi)耐火材料邊界上的顯著(zhù)熔損主要是設立隔離帶。例如,鋼包內襯MgO - C襯磚和高鋁襯磚之間使用MgO - Cr2O3磚(鎂鉻磚)時(shí)就不發(fā)生局部熔損;也可以通過(guò)改變異種耐火材料接縫的位置來(lái)控制不同種類(lèi)耐火材料邊界上發(fā)生顯著(zhù)局部熔損的問(wèn)題。


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