洁净钢用耐火材料的发展及应用--论文

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1、1前言12洁净钢的发展及现状12.1转炉洁净钢生产时期（1945—1970年）22.2洁净钢生产流程开发期（1970—2000年）22.3洁净钢生产流程优化期（2000年以后）22.4传统洁净钢流程的弊病33洁净钢与耐火材料的关系63.1耐火材料与钢液中氧含量的关系63.2耐火材料与钢中硫含量的关系73.3耐火氧化物及结合剂与钢中磷含量的关系[]83.4耐火材料与钢中氢含量的关系93.5低碳钢及超低碳钢的碳污染问题104洁净钢用耐火材料的发展114.1钢包精炼系统114.2RH精炼系统134.3中间包系统154.4连铸“三大件”1625对洁净钢用耐火材料的展望186结语182洁净钢用

2、耐火材料的发展及应用【摘要】本文综合论述了洁净钢的发展，以及影响钢液洁净度的主要因素。主要介绍了精炼钢包系统、RH精炼系统、中间包系统用耐火材料的材质选择及技术进步。最后对洁净钢用耐火材料未来的发展提出了自己的展望。【关键字】耐火材料、洁净钢、夹杂物、氧含量、氧势、硫含量、LF、RH1前言世界各工业领域的发展与技术进步以及人们生活水平日益提高,对钢材性能的需求日益苛刻。洁净钢的市场需求量在不断增大,钢的洁净度要求也越来越高。耐火材料作为钢水容器和钢水冶炼过程中的功能材料,与钢水直接接触。如果材质选择不合理,质量低劣或管理不善,耐火材料就有可能以非金属夹杂物等形式存在于钢水之中,从而影

3、响钢水的洁净度。钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志，是内在质量的保证指标。[]因此,研究洁净钢用耐火材料具有重要的现实意义[]。虽然洁净钢的冶炼是以铁水预处理开始,本文主要涉及：①影响钢液洁净度的主要因素，和耐火材料对钢水质量的影响。②洁净钢炉外精炼与连铸用耐火材料及其发展,从耐火材料材质及其技术进步、创新及展望两个方面来讨论[]。2洁净钢的发展及现状24洁净钢并不是特指某一类具体的钢种，而是代表实际生产过程中控制钢水洁净度所能达到的工艺水平。所以，洁净钢不是一个钢种的概念，而是属于生产工艺范畴，反映出洁净钢的生产工艺和制造水平。不同用途的洁净钢中夹杂物的含量和尺寸不同，如表

4、1所示[]。钢时代洁净钢冶炼技术得到迅速发展，氧气顶吹转炉是这一时期最重要的技术创新。它不仅淘汰了平炉，推动电炉进行彻底改造，还促进了高炉大型化和连铸、连轧工艺的发展。这一时期洁净钢生产技术发展可分为３个时期。2.1转炉洁净钢生产时期（1945—1970年）早期洁净钢生产对钢材性能和洁净度要求不高，转炉成为生产的主要环节。洁净钢技术发展重点是研究解决顶吹转炉反应效率低、渣钢反应偏离平衡和吹炼过程不平稳等技术问题。主要创新成果包括：氧气底吹转炉和喷粉技术、各种复吹转炉以及铁水脱硫和炉外精炼等。2.2洁净钢生产流程开发期（1970—2000年）由于制造业对钢材洁净度要求更加苛刻，如无间隙

5、原子深冲钢要求ｗ（[C+N]）≤0.0050%；轴承钢要求ｗ（T[O]）≤0.0060%；抗应力腐蚀（SCC）和氢致裂纹（HIC）的高强钢如Ni－Cr－Mo和质量分数9%Ni钢等要求ｗ24([p])≤0.0030%；抗H2S腐蚀的管线钢要求ｗ([S])≤0.0005%等，单纯依赖转炉很难生产。这一时期的研究重点是对转炉功能的解析与转换，形成洁净钢生产流程，突破净钢冶炼的技术极限。主要技术创新包括铁水“三脱”预处理、转炉智能吹炼、多功能真空精炼等。2.3洁净钢生产流程优化期（2000年以后）钢材洁净度未达到预期水平的原因主要是：提高钢材性能并非完全依赖纯净度，钢中最大夹杂物尺寸，连铸偏

6、析、疏松等缺陷及轧材组织控制等因素的影响不容忽视，使研究热点从突破洁净度极限转变到对生产流程的优化。洁净钢生产发展的重点从单纯追求突破洁净度极限转变为降低生产成本，提高生产效率，实现绿色化生产。主要创新是钢中最大夹杂物控制、连铸轻压下和小压缩比连铸及建立高效低成本洁净钢生产平台等。2000年日本和歌山厂将原有2座炼钢厂（160t×3＋80t×3）改造为1座210t转炉炼钢厂，达到以下开发目标，被誉为“２１世纪世界最先进的钢铁厂”：（1）采用全铁水“三脱”和真空处理工艺，全部产品的杂质总质量分数不大于0.010%；（2）采用高效快节奏生产工艺，转炉生产效率提高１倍，达到两座转炉的产量；

7、（3）降低生产成本，产品成本低于传统流程普通钢。可降低炼钢能耗66%、石灰消耗25%、铁损29%、锰铁合金48%，减少渣量33%，粉尘回收率提高60%[]。2.4传统洁净钢流程的弊病传统洁净钢生产流程如图1所示，其主要特点是把炉外精炼作为钢水提纯的重点，转炉作为初炼炉，多数未采用“三脱”工艺。该流程存在以下技术弊病。24图1传统洁净钢生产流程示意图炼钢回硫炼钢回硫由反应热力学决定：脱硫为还原反应，脱硅、脱磷和脱碳是氧化反应，氧化性炉渣溶解硫的能力大幅降低。