镁锆铬质无碳钢包渣线耐火浇注料的分析开发

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1、河北理工学院硕士学位论文————————————————————————————————一——————————————————————————————～—————————～前言随着冶金工业技术的发展，钢包容量越来越大，先后出现了lOOt、150t、200t的大钢包。目前宝钢己出现300t大钢包。我省的唐钢也出现了1sot的大钢包。钢的洁净度也越来越高，洁净钢的市场需求量也越来越大。因此对相关耐火材料的要求越来越苛刻。钢铁企业为提高钢水质量，钢水炉后处理得到了发展。钢包己不是～般的运输钢水的容器，而成为钢水精炼的重要设备【11。如宝钢

2、二期连铸工程后，钢包渣线处用的还是NIT．14A镁碳砖，包壁用一等高铝砖和铝镁碳砖，包底用蜡石碳化硅砖。渣线镁碳砖和包壁铝镁碳砖存在向钢水增碳的问题。这些长时间大面积接触钢水的含碳材料阻碍了宝钢IF钢RH后钢水增碳量的稳定控制和进一步降低。影响了高附加值产品的开发和质量提高。但由于渣线区经常受到熔渣的严重侵蚀和渗透，而难以有合适的材料予以替代。因此，对钢包渣线部位无碳耐火材料的开发，是纯净钢冶炼对相关耐火材料技术开发提出的必然要求。碱性耐火材料对碱性钢渣有优良的抗蚀性，但容易发生渣渗透而产生结构剥落和热剥落。因此．以改进碱性耐火浇注

3、料抗渣渗透性为目的的研究便成为～个重要的发展方向。本研究的目的就是为了开发性能价格比优于镁碳砖的镁锆铬质钢包浇注料，从而全面取代渣线区镁碳砖，实现大型钢包肉衬的整体性(”，填补氧化物无碳耐火材料开发的空白。钢包容量的大型化和钢包内衬的整体化是冶金工业发展的必然，镁锆铬质钢包浇注料的推广使用能够节能增效，符合我国的可持续发展战略。同时开发出的系列产品也有望在水泥回转窑、玻璃窑等方面得到应用，因此将产生良好的经济效益和社会效益。本课题的实验设计方案：首先预合成镁锫质熟料，进行性能测试：其次采用预合成熟料为主要原料，基质加入锆英石粉及工业

4、氧化铬，分别配制浇注料。实验中重点测试对比浇注料的抗渣侵蚀性能、抗渣渗透性能。由文献可知p7，目前钢包渣线用镁锆铬质浇注料尚处于试用开发阶段，还未实用定型和普及，但这是一种很有希望的钢包渣线用耐火材料。随着国内钢铁业的迅速发展，研制抗渣性能优良的镁锆铬质浇注料具有重要的现实意义。塑j!堡三兰堕堡主兰垡堡塞——第一章文献综述1．1钢包不定型耐火材料的发展1国外的发展情况八十年代以前，日本盛钢桶多用锆英石砖【”。进入八十年代后，日本钢包用耐火材料迅速向不定形化发展。由于浇注施工方法具有省时、省力、生产效率高、整体性好等优点，目前，浇注施

5、工方法已成为主流。初期的钢包浇注料以锆．硅石质为主体，京田洋【5】等研制了锆英石浇注料，损毁机理和锆英石砖一样，仍然是结构剥落。京田洋把剥落归因为烧结层和内部之间的热应力。采取的对策有：改善材质基质部分，使其高中温强度比下降；在骨料中添加高弹性率的粗颗粒。随着出钢温度的提高，钢水停留时间的延长，吹气鼓泡搅拌钢水和炉渣等，盛钢桶用耐火材料使用条件越来越苛刻。西正明f6】等开始尝试用碱性耐火材料。初期使用的是镁．硅系耐火浇注料f7l。理由是镁质材料对碱性渣具有高的耐蚀性，加上二氧化硅细粉能生成高粘性液相缓冲热应力，并能封闭开口气孔，所以

6、认为镁硅质耐火材料比较适合。但是使用结果发现，除了热剥落引起的龟裂很厉害外渣渗透也很严重。为了解决这个问题，西正明【8l等使用了研制的镁锆浇注料，并采用NC2P作结合剂，结果损毁还是由于结构剥落引起的。KoheiShimada／9】等开发了MgO．CaO系碱性浇注料，使用结果发现损毁的主要原因是熔损和结构剥落，并与MgO／CaO比有重要关系。可见，在碱性浇注料的开发中，遇到的最大问题是容易发生炉渣向浇注料中渗透，从而在使用过程中容易发生结构剥落而损毁[10q11。为了抑制碱性材料的结构剥落而将开发重点转移到了尖晶石质浇注料。初期是采

7、用高纯度氧化铝为原料。因它几乎不含二氧化硅，所以耐蚀性格外好。但存在着渣渗透性大，易于产生结构剥落的缺点。为了克服这～缺点，TakashiYamanura02-131等开发了添加硅石的铝硅质浇注料和添加氧化镁的铝镁浇注料。两种材质都抑制了渣的渗透。但是前者由于在工作面侧液相生成量增加而造成过烧结；后者由于在尖．2．河北理工学院硕士学位论文晶石生成时发生过度膨胀使组织结构恶化，成为龟裂剥落的原因。为了解决这些问题，山村隆等采取的措施是向铝质浇注料中添加尖晶石，开发了不易产生热剥落及结构剥落的铝尖晶石浇注料。使用的尖晶石种类很多，有标准

8、尖晶石(AI：O。含量为71．8％)和各种富铝尖晶石，使用结果发现富铝尖晶石抗渣渗透的能力好于标准尖晶石。目前，日本主要使用的是越203含量为90％的尖晶石浇注料，这种材料既有良好的抗侵蚀性，又有良好的抗渣渗透性fH】。BinNaga