無碳剛玉尖晶石不燒鋼包磚的研制與應(yīng)用

采用靜態(tài)坩堝法研究了添加3種不同性質(zhì)尖晶石的剛玉-尖晶石不燒磚的抗渣性能,并通過xrd、sem和edax分析了尖晶石的晶粒尺寸、晶格畸變對(duì)試樣抗渣性的影響。結(jié)果表明:(1)尖晶石的晶粒尺寸影響試樣的抗侵蝕能力,晶粒尺寸越大,試樣抗侵蝕能力越強(qiáng);(2)晶格畸變較大時(shí),尖晶石在渣/耐火材料界面處吸收熔渣中fe、mn離子能力更強(qiáng);(3)尖晶石的晶格畸變影響試樣的抗?jié)B透性能,當(dāng)晶格畸變較大時(shí),可吸收渣中更多的陽(yáng)離子,改變滲透渣的成分,使渣富硅化,黏度增大,阻礙了熔渣進(jìn)一步滲透。

為了探討天然氣反吹條件下剛玉-尖晶石質(zhì)鋼包透氣磚不能正常吹通的原因,采用xrd、sem及edax對(duì)用后透氣磚的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算分析天然氣的碳化反應(yīng)以及天然氣和透氣磚組分之間的反應(yīng)。結(jié)果表明:采用天然氣反吹時(shí)ch4分解反應(yīng)造成的碳沉積和擴(kuò)散,ch4和尖晶石反應(yīng)引起尖晶石中mgo還原-氧化循環(huán)造成的強(qiáng)度降低,以及由此引起的透氣磚不同部位膨脹系數(shù)的不匹配導(dǎo)致透氣磚在精煉時(shí)頭部斷裂,而頭部斷裂導(dǎo)致的狹縫錯(cuò)位是剛玉-尖晶石質(zhì)透氣磚不能正常吹通的直接原因。

天津鋼管公司的鋼包底部碳磚蝕損嚴(yán)重影響了鋼包的使用壽命。通過分析包底用鋁鎂尖晶石碳磚的損毀機(jī)理,在其它原料配比不變的情況下,研究鎂砂細(xì)粉、鋁鎂尖晶石和復(fù)合添加劑的加入量對(duì)碳磚高溫性能的影響。研究結(jié)果表明,上述三者的配比為8%、10%和4%時(shí)能明顯提高碳磚的使用壽命。另外,碳磚厚度由155.0mm減至77.5mm也有利于提高碳磚的壽命。

不同組成的鋁鎂尖晶石對(duì)剛玉-尖晶石透氣磚抗渣性的影響

以優(yōu)質(zhì)電熔鎂砂、電熔剛玉和高純磷片石墨為基礎(chǔ)材料,加入適量的添加劑a和b,并以樹脂為結(jié)合劑,試制的剛玉方鎂石碳磚,在90t轉(zhuǎn)爐鋼包上,包齡基本上穩(wěn)定在70次左右,最高可達(dá)80次,效果明顯優(yōu)于鋁鎂碳磚。使用后對(duì)殘磚進(jìn)行蝕損分析,剛玉方鎂石碳磚的侵蝕速率為1.17mm/爐(鋁鎂碳磚的蝕損速率為1.8mm/爐)

以白剛玉、棕剛玉為主要原料,加入適量的結(jié)合劑、促燒劑和外加劑等制成一種適用于鋼包透氣磚填縫用的剛玉搗打料。在本鋼煉鋼廠180t鋼包上使用結(jié)果表明:采用剛玉搗打料消除了包底磚熱膨脹對(duì)透氣磚產(chǎn)生的剪切應(yīng)力影響。透氣磚吹通率和使用壽命均有大幅提高。

天津鋼管公司鋼包包底沖擊區(qū)采用鋁鎂尖晶石碳磚砌筑,壽命低,成為制約鋼包壽命提高的瓶頸環(huán)節(jié)。本文通過對(duì)鋁鎂尖晶石碳磚的使用情況、損毀機(jī)理進(jìn)行分析,采取多種改進(jìn)措施,研制出以特級(jí)礬土、棕剛玉、鋁鎂尖晶石、電熔鎂砂、石墨為主要原料的改進(jìn)鋁鎂尖晶石碳磚,鋼包壽命提高了3~6爐,降低了消耗,提高了鋼包運(yùn)行的安全性。

以板狀剛玉為骨料,電熔白剛玉、電熔尖晶石、al2o3微粉和純鋁酸鈣水泥為基質(zhì),研究了純鋁酸鈣水泥加入量對(duì)剛玉-尖晶石澆注料抗侵蝕性能的影響.結(jié)果表明:純鋁酸鈣水泥加入量為4%時(shí),澆注料的侵蝕、滲透指數(shù)最大,抗渣侵蝕性能最差;水泥含量≥6%時(shí)抗渣侵蝕、滲透指數(shù)明顯下降,抗渣性逐漸改善.水泥加入量影響澆注料的抗侵蝕性能主要與基質(zhì)中的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)有關(guān).隨水泥加入量的增加,水泥中的cao與al2o3反應(yīng)形成六鋁酸鈣,基質(zhì)中剛玉的含量減少;渣中的cao與剛玉顆粒反應(yīng)形成六鋁酸鈣,產(chǎn)生體積膨脹堵塞氣孔,抑制了渣的滲透,使得抗渣侵蝕性能得到改善.

研究了以石英、長(zhǎng)石、水玻璃、硼砂等為原料,并選擇合適的起橋聯(lián)作用的有機(jī)表面活性劑,通過對(duì)不同溫度段液相量的控制,得到不起皮、粘結(jié)強(qiáng)度大、能有效阻隔氧的侵入的優(yōu)質(zhì)防氧化涂料。并指出,施工中應(yīng)在成型后每一塊含碳鋼包磚的工作面進(jìn)行涂抹,保證施工質(zhì)量,可充分發(fā)揮防氧化涂料的性能,鋼包磚平均壽命可提高5次。

氧化鋁尖晶石澆注料整體鋼包內(nèi)襯的施工與修補(bǔ)

以電熔合成鐵鋁尖晶石-剛玉復(fù)合材料和電熔鎂砂為原料制備了鐵鋁尖晶石-鎂鋁尖晶石復(fù)合材料。檢測(cè)了各燒后試樣的線變化率、體積密度和顯氣孔率,并用xrd、sem等研究了鎂砂與電熔鐵鋁尖晶石-剛玉復(fù)合材料之間的反應(yīng),結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有單一的鎂鋁尖晶石相生成,在高溫下,mgo與鐵鋁尖晶石-剛玉之間存在互擴(kuò)散,形成鎂鋁尖晶石和鐵鋁尖晶石固溶體;隨著鎂砂細(xì)粉加入量的提高,鎂鋁尖晶石向鐵鋁尖晶石中的固溶量加大;當(dāng)電熔鐵鋁尖晶石-剛玉復(fù)合材料以顆粒加入時(shí),發(fā)現(xiàn)在某些鐵鋁尖晶石顆粒周圍存在環(huán)形裂紋;隨著鎂砂加入量的提高,試樣的顯氣孔率下降,體積密度增大。

采用鎂鋁鉻復(fù)合尖晶石及電熔鎂砂為主要原料,加入特殊添加劑生產(chǎn)而成的特種鎂鋁鉻復(fù)合尖晶石磚,具有抗侵蝕、耐磨損、抗剝落、與鋅浸出渣親和能力強(qiáng)等特性。經(jīng)云南蒙自礦冶銦鋅廠φ4.15×58m大型鋅揮發(fā)窯反應(yīng)帶應(yīng)用,壽命達(dá)到319d,取得了目前國(guó)內(nèi)大型鋅揮發(fā)窯的最長(zhǎng)應(yīng)用周期。

以電熔白剛玉、電熔鎂鋁尖晶石、氧化鋁微粉、白云石微粉以及鋁酸鈣水泥為主要原料,研究了白云石微粉加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、1.5%和3%)對(duì)剛玉-尖晶石質(zhì)澆注料物理性能的影響。結(jié)果表明:加入1.5%白云石微粉對(duì)澆注料的線變化率影響不大,并能夠明顯提高澆注料800～1100℃燒后的冷、熱態(tài)抗折強(qiáng)度,對(duì)1400℃燒后的冷、熱態(tài)抗折強(qiáng)度影響不大,但1600℃燒后冷、熱態(tài)抗折強(qiáng)度降低。加入3.0%的白云石微粉使各試驗(yàn)溫度燒后澆注料的線變化率增大且不利于澆注料強(qiáng)度的提高。與1400℃燒后相比,1600℃燒后所有試樣冷、熱態(tài)強(qiáng)度均有所降低,而且隨白云石微粉加入量的增加降低幅度增大。白云石微粉的加入能夠明顯提高剛玉-尖晶石質(zhì)澆注料的強(qiáng)度保持率,但試樣熱震前后的抗折強(qiáng)度均明顯降低。

以輕質(zhì)剛玉-尖晶石陶瓷顆粒為骨料,以白剛玉細(xì)粉、90尖晶石細(xì)粉、鎂砂細(xì)粉、α-al2o3微粉、sio2微粉為基質(zhì)料,在固定鎂砂細(xì)粉和白剛玉細(xì)粉的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5%的情況下,改變鎂砂細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(分別為0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制備成5種輕骨料剛玉-尖晶石澆注料試樣,經(jīng)110、1100和1600℃熱處理后,檢測(cè)試樣的常溫物理性能,并分析試樣的相組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:1)隨著鎂砂細(xì)粉加入量的增加,不同溫度熱處理后試樣的顯氣孔率和體積密度的變化均不大;110℃熱處理后試樣的強(qiáng)度有增大的趨勢(shì),而1100和1600℃熱處理后試樣的強(qiáng)度則有減小的趨勢(shì);1100℃燒后試樣的線膨脹率有增大的趨勢(shì),而1600℃燒后線膨脹率顯著增大;試樣基質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)變疏松,平均孔徑和孔隙率增大。2)當(dāng)鎂砂細(xì)粉加入量(w)為3.5%和6.5%時(shí),試樣的抗渣滲透性相對(duì)較強(qiáng),而抗渣侵蝕性相對(duì)較差;當(dāng)鎂砂細(xì)粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%時(shí),試樣的抗渣侵蝕性顯著提高,而抗渣滲透性顯著下降。

系統(tǒng)論述了鐵鋁尖晶石(feo.al2o3)的合成、鐵的存在價(jià)態(tài)對(duì)鎂鐵鋁尖晶石磚性能的影響,并闡述了采用預(yù)合成鐵鋁尖晶石制備的鎂鐵鋁尖晶石磚在水泥窯上的出色使用性能,指出其完全可以替代現(xiàn)有鎂鉻磚,是水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶用耐火材料的發(fā)展方向;同時(shí)還指出了鎂鐵鋁尖晶石磚未來的研究方向是降低磚的熱導(dǎo)率以及控制鐵鋁尖晶石合成氣氛的簡(jiǎn)單化。

以優(yōu)質(zhì)白剛玉、高純富鋁尖晶石和α-al2o3微粉(d50為4.596μm和2.148μm)為主要原料制備了剛玉-尖晶石澆注料,研究了α-al2o3微粉加入量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8%、12%和16%)對(duì)剛玉-尖晶石澆注料性能的影響。結(jié)果表明:1)隨α-al2o3微粉加入量增加,澆注料基質(zhì)的流動(dòng)性能提高;α-al2o3微粉粒度較細(xì)時(shí)基質(zhì)的流動(dòng)性較好,而α-al2o3微粉較粗時(shí)基質(zhì)的流動(dòng)性變差。2)增加α-al2o3微粉加入量,剛玉-尖晶石澆注料的密度增加,強(qiáng)度明顯提高,抗渣侵蝕性和抗渣滲透性明顯改善,但α-al2o3微粉加入過多時(shí)其抗熱震性變差。α-al2o3微粉的合適加入量為12%。3)與鋼包渣相比,lf渣對(duì)剛玉-尖晶石澆注料的侵蝕性較大。4)采用優(yōu)質(zhì)電熔白剛玉、電熔尖晶石和α-al2o3微粉,能夠生產(chǎn)出性能優(yōu)良的剛玉-尖晶石澆注料。

鎂碳磚開發(fā)及其在鋼包渣線的應(yīng)用 河北瀛都復(fù)合材料有限公司 王丕軒孫志紅 摘要：概述了鎂碳磚的發(fā)展概況、生產(chǎn)過程及在鋼包渣線的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展 望。 關(guān)鍵詞：鎂碳磚；渣線；低碳化；精煉 11鎂碳磚發(fā)展概況 mgo–c磚是20世紀(jì)70年代興起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡邊 明首先開發(fā)，它是以鎂砂（高溫?zé)Y(jié)鎂砂或電熔鎂砂）和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合 劑制成的耐火材料。由于mgo–c磚具有耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)良特 性而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)，如轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼[1]。 在日本研發(fā)出樹脂結(jié)合mgo–c磚后，西歐開發(fā)了瀝青結(jié)合的mgo–c磚，其殘?zhí)剂考s 為10%，由于價(jià)格低于樹脂結(jié)合mgo–c磚，故被成功地用于水冷電爐中的高溫?zé)狳c(diǎn)部位， 同時(shí)也用于轉(zhuǎn)爐。 我國(guó)在1980前后年開始研究含碳耐火材料[2]

對(duì)鋼包底吹用經(jīng)振動(dòng)成型并燒成后的剛玉-尖晶石透氣磚的組成改變的研究結(jié)果進(jìn)行了研究，引入富鋁尖晶石[m（al2o3）：m（mgo）=85：15]的剛玉-尖晶石透氣磚的抗渣性比引入接近化學(xué)計(jì)量比的鎂鋁尖晶石的透氣磚的抗渣性提高了2．5倍。該高級(jí)剛玉-尖晶石透氣磚在烏克蘭4家冶金公司使用，使用結(jié)果表明，透氣磚的使用壽命顯著提高。

以白剛玉、板狀剛玉、鎂鋁尖晶石、氧化鋁微粉為原料,研究了不同尖晶石添加量對(duì)剛玉尖晶石磚性能的影響,通過對(duì)比試樣的顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度、抗熱震性能和抗lf爐渣侵蝕性能,表明尖晶石添加量在10％～20％之間剛玉尖晶石磚的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良.

以高鋁礬土熟料、燒結(jié)合成鎂鋁尖晶石砂為主要原料，加入5％～10％鱗片狀石墨，外加6％甲階酚醛樹脂為結(jié)合劑，可制得氣孔率低、體積密度高、強(qiáng)度大、抗熱震、耐侵蝕的高鋁－尖晶石－炭質(zhì)不燒水口磚。

采用優(yōu)質(zhì)特級(jí)礬土、電熔鎂砂、燒結(jié)尖晶石為主要原料,選擇合適的復(fù)合結(jié)合劑及部分外加劑,可制得性能優(yōu)良的高鋁尖晶石不燒磚;該不燒磚在攀鋼40t中間包內(nèi)襯上應(yīng)用,使用壽命比以前提高了50%。

烏克蘭耐火材料研究院研究了含有不同尖晶石的剛玉一尖晶石材料的性能。試驗(yàn)用主要原料為電熔剛玉、w（α-al2o3）≥95％的氧化鋁粉以及不同組成的鋁鎂尖晶石。分散劑采用安邁公司生產(chǎn)的分散氧化鋁ads1和adw1。