碳复合耐火材料在钢液中的增碳

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1、矣复合耐火材料在钢液中的增碳201402704138邹千引言近年来，超低碳钢(含C<0.005%)取得飞速发展，逐渐取代铝镇静钢成为第三代深冲钢。超低碳钢的成分特点是：超低碳含量、微合金化、钢质纯净。超低碳钢的生产已经成为一个岡家汽车用钢板生产水平的标志。我岡的超低碳钢生产尚处于起步阶段，由于冶炼条件及连铸工艺等诸多方而的限制因素，超低碳钢生产而临严峻挑战，尤其是直接影响铸坯表而质量的连铸保护渣［1］。超低碳钢碳含量通常小于50X10'在浇注过程中，钢液或多或少都冇增碳现象，一般可增加2OX1(T6〜30X10

2、"6的碳，最好的水平视为1X10^0碳复合材料被广泛使用，导致耐火材料有较高的碳含量，而钢水增碳与耐火材料的碳含量有直接关系，耐火材料的含碳量足对钢水的大量增碳的主要影响因素，特别是对于超低碳钢种。若对碳复合耐火材料进行脱碳处理以避免造成钢水增碳，就会对耐火材料使用寿命的产生不利影响。1影响增碳的因素1.1镁碳砖对增碳的影响MgO-C耐火材料是最重要的碳复合耐火材料。它广泛应用于转炉、电炉、钢包渣线及一些精炼设备上。关于它与钢的反应及增碳作用进行过一些研究。Potschke等人曾研究无添加剂MgO-C砖及添加抗

3、氧化剂金属铝的MgO-C砖同两种钢铁熔体的反应［3］。除了镁碳砖中的抗氧化添加物、热处理条件以及钢种等的影响外，镁碳砖中碳含量以及脱碳层的存在与否都会对增碳产生影响，有研究得出以十*结论(1)随着耐火材料与钢液接触时间增长，钢中的碳增量越来越多［5］。(2)热处理的氛围对镁碳砖类耐火材料的增碳量有很大关系。在真空条件T热处理时，向钢屮的增碳量随若材料屮的碳含量的提尚ifij增大；ifd在交气中热处理的条件T，耐火材料向钢屮的增碳与碳在材料屮的含景无关。真空屮热处理条件十*的增碳量超过空气中的热处理的增碳量。出现

4、上述现象的原因是在空气屮热处理时在镁碳材料的表而形成一层脱碳层，将碳与钢水隔离。通过脱碳层屮的空隙，耐火材料屮的碳冰能扩散到钢水中。当形成的扩散层达到临界厚度之后，增碳过程的控制因素变成了控制脱碳层的渗透，因Ku材料屮的原始碳含量对它们向钢的增碳过程无显著影响。然而，当在真空条件下热处理时，因为没有生成脱碳层，耐火材料屮的碳含景越高，与钢水的接触而积越大，它向钢液中的增碳现象就越明显。1.2中包覆盖剂对增碳的影响中包覆盖剂按照性能可以分为四类［6］:(1)酸性覆盖剂(2)中性覆盖剂(3)碱性覆盖剂(4)双层保温

5、覆盖剂其中酸性覆盖剂极易导致钢液增碳，同时污染环境，也不利于吸附钢液中的上浮夹杂物。中性覆盖剂的特点是廉价和对钢液増碳少。碱性覆盖剂熔点低，单独使用容易结壳，但可以很好的吸附夹杂物。双M覆盖剂顶M—般是碳化稻壳，底M是碱性渣，.其保温性能良好，吸附夹杂物能力强。受到人们的关注［6］。1.3结晶器保护渣对增碳的影响在超低碳钢冶炼过程中，保护渣在连铸过程中的增碳现象越来越受到冶金工作者关注。保护渣中含宥的碳质材料控制着保护渣的渣M结构、熔化速度，影响保护渣的保温性能、铺展性能，屮此可见碳在保护渣使用过程中起着极为重

6、要、难以替代的作用［7~8］。这些炭质材料向铸坯的表面渗碳，使铸坯表面碳含量升高。因此，容易导致铸坯表面渗碳现象和结晶器内部钢水増碳，造成铸坯表面质量缺陷、精整合格率降低等问题。2碳在钢水中的溶解和碳氧反应碳复合耐火材料是20世纪80年代开始发展起來的一类较新的耐火材料，至今仍广泛应用于转炉、电炉、钢包以及连铸和炉外精炼等方面。由于石墨及其它碳材料的良好导热性及与渣的不润湿性，故而与传统耐火材料相比，碳复合耐火材料的抗热震性与抗渣性大为改善。在20世纪后期，碳复合耐火材料对耐火材料的使用荞命大幅度提力•起了至关

7、重要的作用。随着纯净钢、超低碳钢生产的发展，人们观念从单纯追求耐火材料的K寿命转移到同时需要考虑耐火材料对钢质量的影响，碳的存在带来了一些新的问题。首先是钢的增碳问题，其增碳作用受到普遍的关注。事实上，碳复合耐火材料的增碳作用不仅与其碳含量有关，而且与其热处理条件、是否含有抗氧化等添加剂以及与其接触的金属熔体的组成密切相关。除了增碳作用外，由于钢水中碳的增加，它对钢中其他组分，如氧等也会产生一定的影响［9“Q］。在钢铁熔炼的实际控制过程中，碳氧化所需耍的氧是氧枪喷入氧或者是炉气中的氧。氧化过程较为复杂。炉气中的

8、氧通过熔渣进入钢水中与碳氧化生成CO的过程可用图2.1來表示，主要反应如下：气-渣界面渣-钢界面(6)J

9、(6)[O]+2e[Fe][Fe]反应界面阁2.1脱碳过程组成环节Fig2.1.thecomponentlinkofthecarbonrejectionprocess(1)炉气中的02向熔渣表面扩散。(2)02和渣中的(Fe2+)在气-渣界面FeO2•即(Fe34)。(3)FeO2