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煉鋼設(shè)備使用的耐火材料的改進(jìn)
超高功率電爐出鋼口在使用過程中要經(jīng)受鋼液的侵蝕、氧化和溫度的劇烈變化。目前，一般用含碳量較高的不燒MgO-C質(zhì)耐火材料砌筑出鋼口，因而出鋼口的抗氧化性和抗鋼液沖刷性都不能達(dá)到滿意的效果。為此，鋼鐵研究總院對(duì)提高M(jìn)gO—C質(zhì)耐火材料的強(qiáng)度和抗氧化性進(jìn)行了研究，開發(fā)出了低碳MgO-C和A1203-SiC-C復(fù)合材料的整體出鋼口。
實(shí)驗(yàn)原料選擇MgO含量>98.5％、CaO/Si02>2的大結(jié)晶電熔鎂砂，石墨選用純度為99.0％的高純天然鱗片石墨，結(jié)合劑選用酚醛樹脂，并添加金屬Al粉、Mg—Al合金和B4C粉。
將上述原料混合均勻后，用液壓機(jī)成型為Φ36mm×36mm的樣塊，在200℃下烘烤12h進(jìn)行熱處理，然后對(duì)試樣的抗氧化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并測(cè)定其常溫物理性能。氧化實(shí)驗(yàn)是將試樣放入電阻爐中，在大氣氣氛下加熱到1400℃，保溫2h后自然冷卻。測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后試樣的質(zhì)量，并計(jì)算試樣的氧化失重。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著MgO-C材料中石墨含量的增加，試樣的常溫耐壓強(qiáng)度降低；體積密度大，氣孔率小的試樣的強(qiáng)度較高。隨著石墨含量的增加，試樣的失重率明顯增加。特別是當(dāng)碳含量>8％時(shí)，試樣的氧化失重率顯著增加，說明材料的抗氧化性大幅度下降。但是，綜合考慮到加入一定量的石墨可以提高材料的抗熱震性和抗渣侵蝕性，因此還是有必要加入一定量的石墨。試驗(yàn)表明電爐出鋼口耐火材料的碳含量為6％左右為佳。實(shí)驗(yàn)還表明，在出鋼口加入少量的B4C粉是十分必要的，加入含有B4C的低碳MgO-C質(zhì)等靜壓成型整體出鋼口具有優(yōu)良的抗氧化性能。
在出鋼口的下端部經(jīng)常出現(xiàn)鋼渣的附著，而且該部位耐火材料經(jīng)受的溫度變化最大，特別是在填充料不能靠鋼液靜壓力自動(dòng)打開出鋼時(shí)需要吹氧，其損毀速度是其他部分的兩倍。由于A12O3-SiC-C材料的抗氧化性能明顯優(yōu)于MgO-C磚，因此，在出鋼口的下端部?jī)?nèi)壁復(fù)合了一層A12O3-SiC-C材料。A12O3-SiC-C復(fù)合內(nèi)襯材料的引入延緩了出鋼口端部喇叭口的擴(kuò)大，并降低了掛渣層的厚度。
采用低碳MgO-C材料，并用等靜壓成型方法生產(chǎn)出的出鋼口與傳統(tǒng)組裝高碳MgO-C材料出鋼口的常規(guī)性能比較見表。
實(shí)驗(yàn)原料選擇MgO含量>98.5％、CaO/Si02>2的大結(jié)晶電熔鎂砂，石墨選用純度為99.0％的高純天然鱗片石墨，結(jié)合劑選用酚醛樹脂，并添加金屬Al粉、Mg—Al合金和B4C粉。
將上述原料混合均勻后，用液壓機(jī)成型為Φ36mm×36mm的樣塊，在200℃下烘烤12h進(jìn)行熱處理，然后對(duì)試樣的抗氧化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并測(cè)定其常溫物理性能。氧化實(shí)驗(yàn)是將試樣放入電阻爐中，在大氣氣氛下加熱到1400℃，保溫2h后自然冷卻。測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后試樣的質(zhì)量，并計(jì)算試樣的氧化失重。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著MgO-C材料中石墨含量的增加，試樣的常溫耐壓強(qiáng)度降低；體積密度大，氣孔率小的試樣的強(qiáng)度較高。隨著石墨含量的增加，試樣的失重率明顯增加。特別是當(dāng)碳含量>8％時(shí)，試樣的氧化失重率顯著增加，說明材料的抗氧化性大幅度下降。但是，綜合考慮到加入一定量的石墨可以提高材料的抗熱震性和抗渣侵蝕性，因此還是有必要加入一定量的石墨。試驗(yàn)表明電爐出鋼口耐火材料的碳含量為6％左右為佳。實(shí)驗(yàn)還表明，在出鋼口加入少量的B4C粉是十分必要的，加入含有B4C的低碳MgO-C質(zhì)等靜壓成型整體出鋼口具有優(yōu)良的抗氧化性能。
在出鋼口的下端部經(jīng)常出現(xiàn)鋼渣的附著，而且該部位耐火材料經(jīng)受的溫度變化最大，特別是在填充料不能靠鋼液靜壓力自動(dòng)打開出鋼時(shí)需要吹氧，其損毀速度是其他部分的兩倍。由于A12O3-SiC-C材料的抗氧化性能明顯優(yōu)于MgO-C磚，因此，在出鋼口的下端部?jī)?nèi)壁復(fù)合了一層A12O3-SiC-C材料。A12O3-SiC-C復(fù)合內(nèi)襯材料的引入延緩了出鋼口端部喇叭口的擴(kuò)大，并降低了掛渣層的厚度。
采用低碳MgO-C材料，并用等靜壓成型方法生產(chǎn)出的出鋼口與傳統(tǒng)組裝高碳MgO-C材料出鋼口的常規(guī)性能比較見表。
改進(jìn)后整體出鋼口與組裝出鋼口材料性能比較
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材料
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MgO,%
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Al2O3,%
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SiO2,%
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CaO,%
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SiC,%
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F.C,%
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體積密度g/cm3
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顯氣孔率,%
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常溫耐壓強(qiáng)度,MPa
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改進(jìn)前出鋼口管磚
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73.12
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6.15
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3.72
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1.38
|
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13.57
|
2.88
|
4.8
|
64
|
|
改進(jìn)前出鋼口端磚
|
70.03
|
5.88
|
2.12
|
1.32
|
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20.0
|
2.84
|
4.2
|
56
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改進(jìn)后整體出鋼口磚
|
81.24
|
6.24
|
2.85
|
1.41
|
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5.83
|
3.06
|
4.0
|
82
|
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改進(jìn)后整體出鋼口襯磚
|
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75.23
|
0.23
|
0.56
|
9.12
|
12.68
|
3.15
|
3.5
|
65
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