氧气转炉用耐火材料

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1、第六章转炉炉衬及耐火材料6.1耐火材料概述氧气顶吹转炉是高温冶金设备，经常处于近2000℃温度下作业，所以内衬必须用耐火材料砌筑。它不仅承受高温钢水与熔渣的化学侵蚀，还要承受钢水、熔渣、炉气的冲刷作用，以及加废钢的机械冲撞等。因而转炉内衬用耐火材料的性质与质量不但直接关系到炉衬使用寿命，还影响着钢的质量。在工业国家中，一般耐火材料总产量的60%－70%是用于冶金工业，而其中用于钢铁工业约占65%－75%。冶金工业的发展不断对耐火材料提出新的要求，而耐火材料的新成就又为冶金工业技术进步创造条件。炼钢工作者不能光懂炼钢，会炼钢；还应对转炉用耐火材料的种类、性质、影响炉衬寿命

2、的因素，以及炉型是否合理，如何加强日常的维护等都应该清楚明白。6.1.1耐火材料的分类凡是具有抵抗高温及在高温下能够抵抗所产生的物理化学作用的材料统称耐火材料。它们一般是无机非金属材料和制品，也包括天然矿物和岩石等。耐火材料的分类方法很多，若按其化学性质可分酸性耐火材料、碱性耐火材料和中性耐火材料。按耐火度的高低可划分为普通型耐火材料、高级耐火材料、特级耐火材料和超级耐火材料。普通级耐火材料的耐火度在1580－1770℃；高级耐火材料的耐火度在1770－2000℃；特级耐火材料的耐火度在2000℃以上；耐火度在3000℃以上的称为超级耐火材料。按其化学矿物组成分类，可划

3、分为硅酸铝质耐火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料和碳质耐火材料等。如果按其用途还可分为高炉用耐火材料、顶吹转炉用耐火材料和连续铸钢用耐火材料等。1）酸性耐火材料　酸性耐火材料通常是指ωsio2＞93%的氧化硅质耐火材料。它的主要特点是在高温下能抵抗酸性熔渣的侵蚀，易与碱性熔渣起反应。如石英玻璃制品、熔融石英制品、硅砖及硅质不定形耐火材料均属酸性耐火材料；粘土质耐火材料是属半酸性或弱酸性耐火材料；锆英石质和碳化硅质作为特殊酸性耐火材料也归在此类之中。2）碱性耐火材料碱性耐火材料是指以MgO或MgO和CaO为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都很高，能够抵抗碱性熔渣的

4、侵蚀，像镁砖、镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质、白云石质材料等均属此类耐火材料；其中镁质、白云石质属强碱性耐火材料；而镁铝质、镁铬质、镁橄榄石质及尖晶石类材料均属弱碱性耐火材料。173）中性耐火材料在高温下，与碱性或酸性熔渣都不易起明显反应的耐火材料为中性耐火材料，如碳质、铬质耐火材料均属此类。高铝质耐火材料则是具有酸性倾向的中性耐火材料；而铬质耐火材料则是具有碱性倾向的中性耐火材料。6.1.2常用耐火材料的化学组成常用耐火材料化学组成见表6-1表6-1各种耐火材料的主要化学组成类别主要成分硅质ωSiO2＞93%粘土质ωSiO2=50%～60%;ωAl2O3=30%～40%高

5、铝质ωAl2O3=48%～75%刚玉白刚玉ωAl2O3＞98%；棕刚玉ωAl2O3＞94.5%镁质ωMgO＞85%镁铝质ωMgO＞80%；ωAl2O3=8%～12%镁铬质ωMgO=48%～80%；ωCr2O3=8%～12%白云石质ωMgO＞36%；ωCaO＞40%镁碳质ωMgO＞75%；ωC＞14%6.1.3耐火材料的主要性质1）耐火度耐火度是指耐火材料在高温下不软化的性能。耐火材料是多种矿物的组合体，在受热过程中，熔点低的矿物首先软化进而熔化；随着温度的升高，高熔点矿物也逐渐软化进而熔化。因此，耐火材料没有固定的熔点，耐火材料受热软化到一定程度时的温度称为该材料的耐火

6、度。根据YB368－75规定的测试条件，测出各种耐火材料的耐火度。将耐火原料或制品做成上底边长为2mm，下底边长为8mm，高为30mm，截面为等边的三角形锥体，称试样耐火锥。将试样耐火锥与标准锥同时加热，试样受高温作用软化弯倒，以同时弯倒的标准锥的序号来表示试样的耐火度。我国是以标准锥的序号再乘以10作为试样的耐火度。例如标准锥的序号（WZ）176，则试样耐火度为1760℃。其耐火锥试样的测试如图6－1所示。耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度，因为耐火材料在实际使用时都承受一定的载荷，所以耐火材料实际能够承受的温度比所测耐火度要低。17　　　　图6－1　耐火锥体弯倒情

7、况2）荷重软化温度荷重软化温度也称荷重软化点。耐火制品在常温下耐压强度很高，但在高温下承受载荷后就会发生变形，耐压强度就显著降低。所谓荷重软化温度就是耐火制品在高温条件下，承受恒定压负荷条件下发生一定变形的温度。荷重软化温度测定的方法是根据YB－370规定，将待测火材料制作成高50mm，直径为30mm的圆柱体试样，加0.2MPa的静压，按4.5-5.5℃/min的速度升温，试样受压变形，测出耐火材料的荷重软化温度，当试样压缩0.6%时温度为荷重软化开始的温度；压缩变形至20%时的温度作为荷重软化终了温度。荷重软化温度也是衡量耐火制品高温结