耐火材料工艺学.ppt

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1、耐火材料工艺学武汉科技大学国家级精品课程第4章碳复合耐火材料-Ⅰ本节课主要内容了解碳复合耐火材料发展的背景、历程及地位理解“碳”与“炭”的区别掌握石墨的特性及含碳耐火材料的优点熟知目前含碳耐火材料急需解决的问题已学知识点回顾1、耐火材料制备过程中的物理、化学以及工程学问题；2、耐火材料的组成、结构与性质以及它们之间的关系；3、耐火材料使用过程中的物理与化学过程及其损毁机理。一、耐火材料学主要研究的内容已学知识点回顾1、使用寿命、降低消耗——过去及大多现在；2、耐火材料的功能化——现在及未来；3、节能减排——未来。二、耐火材料研究的目标—

2、—过去，现在和将来已学知识点回顾高炉炼铁——将铁矿石制备还原成含碳铁水的过程：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2炼钢过程——将含碳铁水中的碳氧化、除杂、合金化的过程三、钢铁冶金的过程已学知识点回顾1、考虑耐火材料的耐火度。例如粘土砖的耐火度为1730℃，而其使用温度仅为1350℃。2、考虑耐火材料的高温结构强度，通过其荷重软化点来表征。耐火材料的使用温度必须要低于其荷重软化点。例如粘土砖的耐火度为1730℃，而其荷重软化点为1350℃，因此最高使用温度仅为1350℃。3、考虑耐火材料要具有高的热稳

3、定性；四、高温工业选择耐火材料的依据已学知识点回顾具有高温化学稳定性。例如，硅砖只能做酸性熔渣的耐火材料，而不能做为碱性熔渣的耐火材料；而镁砖则恰好相反，只能做碱性熔渣的耐火材料。考虑材料的致密度。满足前述条件下，尽量选择体积密度小的材料，以减少蓄热增强体温。在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性。耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上，考虑其经济要求，尽量使生产成本最低。传统耐火材料：MgO、Al2O3、MA、A3S2……离子晶体、熔点高、储量丰富与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小抗渣性与热震稳定性差4.1碳复合耐火材料发展概

4、况(背景、历程和地位)（1）背景氧化物为主特点：新的冶炼技术的需要铁水的预处理顶吹、顶底复吹、超高功率电炉炉外精炼、连铸比的不断提高。要求耐火材料使用寿命(servicelife)要高。上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争石油危机重油紧缺----如何节能降耗？能源危机的需要（2）历程国外国内上世纪70年代末期，日本九洲耐火材料公司渡边明等人研制成功镁碳砖，在多国申报专利；镁碳砖最先用于电炉电极的热点部位；1978年用于转炉底吹转炉供气嘴，1979年用于转炉的各个部位。1980前后年开始研究含碳耐火材料，且列入国家“七五”(1985~

5、1989)科技攻关项目。1987年9~12月在鞍钢三炼钢厂转炉上试用镁碳砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。上世纪80年代后期，在全国各大中小钢厂普遍推广使用MgO-C质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。（3）地位碳复合耐火材料是目前钢铁冶金工业中应用最广泛的一种耐火材料，图示说明。炼铁系统炼钢系统连铸系统高炉主沟渣沟铁沟Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C高炉出铁场Al2O3-SiC-CAl2O3-SiC-C铁沟浇注料高炉出铁口用Al2O3-SiC-C炮泥出铁口沟盖主沟渣沟铁沟摆动流槽高炉出铁口组成高炉

6、出铁口Al2O3-SiC-C质炮泥Ironmaking——torpedoladle（鱼雷罐）炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)Al2O3-SiC-C砖Al2O3-MgO-C砖Al2O3-SiC-C砖红柱石砖或Al2O3-SiC-C砖低水泥浇注料红柱石砖转炉系统顶吹氧气管底吹氩气管转炉炼钢系统铁水包转炉Al2O3-SiC-C砖MgO-C砖(MgO-CaO-C砖)鞍钢250T转炉氧枪出钢口转炉炉口耳轴转炉耐火材料内衬吹气时的流动状态气体空间渣层金属液内衬全部是碳复合耐火材料三相交流电炉炼钢示意图工作衬全部是含碳耐火材料内衬：Mg

7、O-C，高碳导电炉底砖（MgO-C砖）及MgO-C捣打料(阳极)直流电弧炉连铸系统钢包:渣线——MgO-C砖包衬——Al2O3-MgO-C砖连铸三大件塞棒——Al2O3-C质长水口——Al2O3-C质浸入式水口——Al2O3-C质滑板——Al2O3-ZrO2-CSEN（submergedentrynozzle）浸入式水口SES（Submergedentryshroud）浸入式水口双板滑动式水口工作示意中间包底滑板执行机构钢包渣线MgO-C包衬:Al2O3-MgO-CAl2O3-MA-C钢包—中间包系统长水口Al2O3-C钢壳渣线：镁碳砖

8、包衬：铝镁碳砖钢包结构示意图钢包(盛钢桶)内衬耐火材料出完钢后的钢包渣线钢水作用区精炼炉钢包碳复合耐火材料的种类炼铁系统（高炉炮泥、铁沟、渣线、鱼雷罐等）：Al2O3-SiC-C、Al2O3-MgO-C系列