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炼钢设备使用的耐火材料的改进

2012年04月01日

超高功率电炉出钢口在使用过程中要经受钢液的侵蚀、氧化和温度的剧烈变化。目前,一般用含碳量较高的不烧MgO-C质耐火材料砌筑出钢口,因而出钢口的抗氧化性和抗钢液冲刷性都不能达到满意的效果。为此,钢铁研究总院对提高MgO—C质耐火材料的强度和抗氧化性进行了研究,开发出了低碳MgO-C和A1203-SiC-C复合材料的整体出钢口。 
  实验原料选择MgO含量>98.5%、CaO/Si02>2的大结晶电熔镁砂,石墨选用纯度为99.0%的高纯天然鳞片石墨,结合剂选用酚醛树脂,并添加金属Al粉、Mg—Al合金和B4C粉。
  将上述原料混合均匀后,用液压机成型为Φ36mm×36mm的样块,在200℃下烘烤12h进行热处理,然后对试样的抗氧化性能进行评价,并测定其常温物理性能。氧化实验是将试样放入电阻炉中,在大气气氛下加热到1400℃,保温2h后自然冷却。测定实验前后试样的质量,并计算试样的氧化失重。
  实验结果表明,随着MgO-C材料中石墨含量的增加,试样的常温耐压强度降低;体积密度大,气孔率小的试样的强度较高。随着石墨含量的增加,试样的失重率明显增加。特别是当碳含量>8%时,试样的氧化失重率显著增加,说明材料的抗氧化性大幅度下降。但是,综合考虑到加入一定量的石墨可以提高材料的抗热震性和抗渣侵蚀性,因此还是有必要加入一定量的石墨。试验表明电炉出钢口耐火材料的碳含量为6%左右为佳。实验还表明,在出钢口加入少量的B4C粉是十分必要的,加入含有B4C的低碳MgO-C质等静压成型整体出钢口具有优良的抗氧化性能。
  在出钢口的下端部经常出现钢渣的附着,而且该部位耐火材料经受的温度变化最大,特别是在填充料不能靠钢液静压力自动打开出钢时需要吹氧,其损毁速度是其他部分的两倍。由于A12O3-SiC-C材料的抗氧化性能明显优于MgO-C砖,因此,在出钢口的下端部内壁复合了一层A12O3-SiC-C材料。A12O3-SiC-C复合内衬材料的引入延缓了出钢口端部喇叭口的扩大,并降低了挂渣层的厚度。
  采用低碳MgO-C材料,并用等静压成型方法生产出的出钢口与传统组装高碳MgO-C材料出钢口的常规性能比较见表。

 

改进后整体出钢口与组装出钢口材料性能比较
材料
MgO,%
Al2O3,%
SiO2,%
CaO,%
SiC,%
F.C,%
体积密度g/cm3
显气孔率,%
常温耐压强度,MPa
改进前出钢口管砖
73.12
6.15
3.72
1.38
 
13.57
2.88
4.8
64
改进前出钢口端砖
70.03
5.88
2.12
1.32
 
20.0
2.84
4.2
56
改进后整体出钢口砖
81.24
6.24
2.85
1.41
 
5.83
3.06
4.0
82
改进后整体出钢口衬砖
 
75.23
0.23
0.56
9.12
12.68
3.15
3.5
65

 

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