爐外精煉用耐火材料課件

1、爐外精煉用耐火材料2021/8/51爐外精煉用耐火材料2021/8/511 爐外精煉對耐火材料的要求 1.1 耐火材料的工作條件（1）長時間高溫、真空作用；（2）爐渣的嚴重侵蝕作用；（3）爐渣的浸透作用；（4）爐渣和鋼液的強烈沖刷和磨損作用；（5）溫度驟變熱震作用；（6）局部過熱及電弧輻射。 2021/8/521 爐外精煉對耐火材料的要求 1.1 耐火材料的工作條件21.2 對耐火材料的要求 （1）耐火度高，穩(wěn)定性好，能抵抗?fàn)t外精煉條件下的高溫真空條件；（2）氣孔率低，體積密度大，組織結(jié)構(gòu)致密，以減少爐渣的浸透；（3）強度大，耐磨損，抵抗鋼渣沖刷磨損作用；（4）耐蝕性好，能抵抗酸-堿性爐渣的侵

2、蝕；（5）熱穩(wěn)定性好，不發(fā)生熱震崩裂剝落；（6）不污染鋼液，有利于鋼液的凈化作用；（7）對環(huán)境污染小。 2021/8/531.2 對耐火材料的要求 （1）耐火度高，穩(wěn)定性好，能抵抗?fàn)t1.3 爐外精煉用主要耐火材料 （1）鎂鉻磚以鎂砂和鉻礦為原料。MgO 5580、Cr2O3 820耐火度高、荷重軟化溫度高、抗熱震性優(yōu)良、抗渣侵蝕、適應(yīng)的爐渣堿度范圍寬。根據(jù)制品所用原料和工藝特點，分為：硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚；直接結(jié)合鎂鉻磚；再結(jié)合鎂鉻磚；半再結(jié)合鎂鉻磚；預(yù)反應(yīng)鎂鉻磚；不燒鎂鉻磚和電熔鑄鎂鉻磚。 爐外精煉以前5種為主。 2021/8/541.3 爐外精煉用主要耐火材料 （1）鎂鉻磚2021/8/5（2

3、）MgO-CaO系來源豐富，價格比鎂鉻磚低廉，對高堿度渣的抗侵蝕性好，有利于鋼液凈化，對環(huán)境污染小。分類：白云石磚、鎂白云石磚、鎂鈣磚。 （3）鎂碳磚以電熔鎂砂、高溫死燒鎂砂和鱗片石墨為主要原料，以酚醛樹脂作結(jié)合劑制造的不燒含碳堿性耐火材料?？?fàn)t渣滲透性、耐侵蝕性能及耐熱震性能（由于石墨作用），用于渣線部位。（4）Al2O3-MgO-C系包含鋁鎂碳磚、鋁鎂尖晶石碳磚和鎂鋁碳磚?？?fàn)t渣滲透、耐侵蝕性好，耐熱震性好，價格比較低，使用于各種精煉鋼包非渣線部位。 2021/8/55（2）MgO-CaO系2021/8/552 爐外精煉用耐火材料基礎(chǔ) 2.1 耐材在真空下的穩(wěn)定性真空下，耐材中的大多數(shù)氧化

4、物都會發(fā)生蒸發(fā)而損失，使耐火材料的性能變差，體積密度變低，氣孔率提高和強度下降，污染鋼水。易蒸發(fā)：SiO2、FexOy、Cr2O3、MgO難蒸發(fā) ：CaO、Al2O32021/8/562 爐外精煉用耐火材料基礎(chǔ) 2.1 耐材在真空下的穩(wěn)定性22.2 耐火材料與爐渣的相容性 耐材在爐渣中的溶解速度。u，不相容；u，相容。盡可能選擇相容的耐材，由爐渣R（CaO/SiO2）確定。R2： 相容性低高：鎂鉻磚、碳結(jié)合白云石磚、陶瓷結(jié)合白云石磚、鎂質(zhì)白云石磚、鎂鈣碳磚、鎂碳磚。 2021/8/572.2 耐火材料與爐渣的相容性 耐材在爐渣中的溶解速度。u2.3 耐火材料對鋼潔凈度的影響 （1） 氧化物潔凈

5、度生成自由能的絕對值大的氧化物，其氧分壓低，有利于減少源于耐材中的氧化物對鋼液的再氧化。在高溫和真空下易蒸發(fā)、不穩(wěn)定的耐材對鋼的氧化物潔凈度不利。不利：鎂鉻磚、鋯莫來石磚、高鋁磚。有利：氧化鈣磚、白云石磚。 2021/8/582.3 耐火材料對鋼潔凈度的影響 （1） 氧化物潔凈度202（2） 硫化物潔凈度影響脫硫效率，影響較大潔凈度高：氧化鈣磚、白云石磚。 潔凈度低：鋯英石磚、鎂鉻磚。 純氧化鈣磚鎂鋁磚鎂磚純氧化鋁磚高鋁磚鋯英石磚（Cr2O3 17.3）鎂鉻磚（SiO2 38.6） （3） 增碳作用(C)C解決辦法：耐材內(nèi)襯表層，在空氣氣氛下1000預(yù)熱脫碳處理，可避免。所以新爐頭幾爐次易增碳

6、原因。 2021/8/59（2） 硫化物潔凈度2021/8/592.4 常用耐火材料的性能 2021/8/5102.4 常用耐火材料的性能 2021/8/5103耐火材料在爐外精煉中的應(yīng)用 3.1 RH用耐火材料3.1.1 RH用耐火材料的工作環(huán)境 除真空外：（1）浸漬管、真空室及側(cè)墻下部的耐火材料鋼液的激烈沖刷、磨損和侵蝕作用；（2）浸漬管和真空室下部耐材受到嚴酷的熱震損毀作用。 2021/8/5113耐火材料在爐外精煉中的應(yīng)用 3.1 RH用耐火材料2023.1.2 RH用耐火材料 （1）中國RH應(yīng)用耐火材料 按不同部位的使用條件，從 下至上大致分為浸漬管、真 空室下部（包括底）、真空 室

7、上部和拱頂。 2021/8/5123.1.2 RH用耐火材料 （1）中國RH應(yīng)用耐火材料 2021/8/5132021/8/513浸漬管由兩層耐火 材料構(gòu)成，內(nèi)層使 用鎂鉻質(zhì)浸漬管磚， 外層為添加耐熱不 銹鋼纖維的高鋁澆 注料。 2021/8/514浸漬管由兩層耐火2021/8/5142021/8/5152021/8/5152021/8/5162021/8/5163.1.3 RH用耐材的蝕損 鎂鉻質(zhì)耐材內(nèi)襯的主要損毀形式為熱震引起的結(jié)構(gòu)剝落掉片損毀，其原因包括： （1）鎂鉻磚被爐渣浸透，形成變質(zhì)層，其受熱震作用時，熱應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩裂損毀； （2）氣氛變化的作用。氧分壓高低變化，F(xiàn)eOFe2O3

8、。2021/8/5173.1.3 RH用耐材的蝕損 鎂鉻質(zhì)耐材內(nèi)襯的主要損毀形式為2021/8/5182021/8/518改進鎂鉻磚的性能和延長使用壽命的措施，主要是降低耐材的開口氣孔率，降低透氣性，提高強度和改善顯微組織結(jié)構(gòu)。 2021/8/519改進鎂鉻磚的性能和延長使用壽命的措施，主要是降低耐材的開口氣3.1.4 RH用耐材的熱修 真空室下部和浸漬 管的使用條件最為 惡劣，局部侵蝕嚴 重，為提高耐火材 料的壽命，采用熱 修維護。 2021/8/5203.1.4 RH用耐材的熱修 真空室下部和浸漬2021/8/2021/8/5212021/8/5213.2 AOD爐用耐火材料 3.2.1

9、AOD爐用耐材工作環(huán)境 (1) 精煉溫度達17101720以上。 (2) 在精煉過程中，耐火材料受到堿度變化范圍很大的酸堿性爐渣的侵蝕作用。 (3)大量噴吹氬氣和氧氣，對噴嘴和噴嘴區(qū)耐火材料的侵蝕作用尤為嚴重； (4)AOD爐為間歇式操作，爐襯工作面溫度波動大。 2021/8/5223.2 AOD爐用耐火材料 3.2.1 AOD爐用耐材工作3.2.2 AOD爐用耐火材料 AOD爐耐火材料內(nèi)襯有兩種類型：鎂鉻質(zhì)耐火材料內(nèi)襯和白云石質(zhì)耐火材料內(nèi)襯。AOD爐內(nèi)襯耐火材料的選用取決于冶煉鋼種、操作條件、爐渣組成和費用等因素。 鎂鉻質(zhì)耐火材料具有高溫強度大、對中低堿度爐渣的抗侵蝕性能好等優(yōu)點，但AOD爐

10、使用鎂鉻磚內(nèi)襯時存在下列缺點： 與高堿度脫硫渣不相容，侵蝕嚴重； 耐熱震性能差，剝落掉片損毀嚴重； 在冶煉無鉻鋼種時，鉻污染鋼液； 廢磚污染環(huán)境； 價格較高。 AOD爐已趨向采用白云石質(zhì)耐火材料內(nèi)襯。 2021/8/5233.2.2 AOD爐用耐火材料 AOD爐耐火材料內(nèi)襯有兩種類（1）中國AOD爐耐火材料早期內(nèi)襯使用優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚、預(yù)反應(yīng)鎂鉻磚和再結(jié)合鎂鉻磚，使用壽命約30次，后來改為以鎂白云石磚為主體材料，風(fēng)嘴區(qū)部位使用再結(jié)合鎂鉻磚的組合爐襯。太鋼的18tAOD爐：鎂鉻磚爐襯燒成油浸白云石磚電熔鎂質(zhì)白云石磚，爐襯壽命：30次40次45次。上鋼五廠的AOD爐使用燒成油浸白云石磚內(nèi)襯，壽命在50爐

11、以上。 2021/8/524（1）中國AOD爐耐火材料2021/8/5242021/8/5252021/8/5252021/8/5262021/8/526（2）日本AOD耐材 一般使用直接結(jié)合 鎂鉻磚和再結(jié)合鎂 鉻磚砌筑內(nèi)襯，有 些使用燒成鎂白云 石磚和鎂鈣磚。2021/8/527（2）日本AOD耐材2021/8/5273.2.3 AOD爐襯耐火材料蝕損機理 AOD爐襯耐火材料蝕損機理可概括為： (1)脫碳渣的侵蝕：由于爐渣的堿度低，MgO不飽和程度大，爐渣溶解MgO造成耐火材料蝕損。 (2)還原渣的侵蝕：由于爐渣的堿度高，磚中的氧化鉻被精煉還原劑還原，使耐火材料的結(jié)合基質(zhì)遭受破壞。 (3)爐

12、渣侵入磚內(nèi)，腐蝕結(jié)合基質(zhì)，使耐火顆粒骨料間的結(jié)合作用喪失，導(dǎo)致耐火材料被沖刷磨損。 (4)當(dāng)爐襯耐火材料的抗?fàn)t渣滲透性能差時，如鎂鉻磚，爐渣可沿氣孔通道侵入磚的深處，與磚的基質(zhì)發(fā)生變質(zhì)反應(yīng)，形成厚的變質(zhì)層，在受到溫度急變作用時，發(fā)生剝落掉片不均勻損毀。 2021/8/5283.2.3 AOD爐襯耐火材料蝕損機理 AOD爐襯耐火材料風(fēng)嘴磚和風(fēng)嘴區(qū)是決定爐襯壽命的關(guān)鍵部位。其蝕損： 位于爐襯高溫區(qū)，由于爐渣滲透，鎂鉻磚易形成反應(yīng)變質(zhì)層。 在出鋼后吹氮氣時，受到急冷，磚的工作面上產(chǎn)生裂紋，加劇爐渣滲透，造成嚴重的熱震剝落掉片損毀。 受到鋼液和爐渣及氣流的激烈沖刷，局部磨損嚴重。改進：從工藝上，主要措

13、施是選用優(yōu)質(zhì)原料，降低雜質(zhì)含量，提高抗侵蝕性。工藝上一般采用高壓成形和高溫?zé)?，提高磚的密度和降低氣孔率，以減少爐渣滲透。適當(dāng)提高Cr2O3含量，調(diào)整粒度，改善顯微結(jié)構(gòu)，提高耐熱震性。 2021/8/529風(fēng)嘴磚和風(fēng)嘴區(qū)是決定爐襯壽命的關(guān)鍵部位。其蝕損：2021/82021/8/5302021/8/5303.3 鋼包內(nèi)襯用耐火材料 3.3.1鋼包內(nèi)襯耐火材料的工作環(huán)境 鋼包功能的改變使內(nèi)襯耐火材料的使用條件大大惡化： (1)鋼液溫度明顯升高，耐火材料的侵蝕速度會明顯加快。 (2)鋼流循環(huán)運動加劇鋼流對耐火材料的沖刷和磨損作用嚴重。 (3)爐渣的腐蝕性增大，爐渣堿度高，渣量增大，對耐火材料的侵蝕

14、作用加劇。 (4)盛鋼時間延長，結(jié)果使鋼包使用壽命縮短。 (5)高溫真空作用，可使耐火材料品質(zhì)下降。 2021/8/5313.3 鋼包內(nèi)襯用耐火材料 3.3.1鋼包內(nèi)襯耐火材料3.3.2鋼包內(nèi)襯用耐火材料 渣線：鎂碳磚。包襯：高鋁質(zhì)堿性耐材。堿性包襯分以下幾種類型： (1) 鋁鎂碳磚鋼包內(nèi)襯。鋁鎂碳磚是中國研制開發(fā)的用于鋼包內(nèi)襯非渣線部位的含碳耐火材料，同時兼有鋁鎂材料和碳素材料的優(yōu)良特性，耐侵蝕性好，抗熱震及抗結(jié)構(gòu)剝落性能好。 (2) 白云石磚鋼包內(nèi)襯。具有熱力學(xué)上穩(wěn)定性好、對鋼液的凈化作用有利、環(huán)境污染少、價格便宜等優(yōu)點，在西歐廣泛應(yīng)用做鋼包內(nèi)襯。 2021/8/5323.3.2鋼包內(nèi)襯用

15、耐火材料 渣線：鎂碳磚。2021/8/52021/8/5332021/8/533 (3) 鋁鎂尖晶石澆注料鋼包內(nèi)襯。適應(yīng)潔凈鋼生產(chǎn)需要、減輕內(nèi)襯施工的勞動強度和提高施工效率而開發(fā)的新型鋼包內(nèi)襯用不定形耐材。從使用的原材料看，有兩種類型：高純剛玉鋁鎂尖晶石澆注料和天然礬土基鋁鎂尖晶石澆注料。 (4)MgO-CaO-C磚鋼包內(nèi)襯； (5)全MgO-C磚鋼包內(nèi)襯； (6)鎂鉻磚鋼包內(nèi)襯。 在上述6種鋼包內(nèi)襯中，前3種鋼包內(nèi)襯占絕大多數(shù)。 2021/8/534 (3) 鋁鎂尖晶石澆注料鋼包內(nèi)襯。適應(yīng)潔凈鋼生產(chǎn)需要3.4 鋼包透氣磚 3.4.1 透氣磚的要求（1）透氣性好。（2）防止熔鋼滲透。（3）耐熱

16、震性好。（4）耐渣侵蝕。（5）強度高耐沖刷。（6）使用過程中確保安全可靠，且使用壽命長。 2021/8/5353.4 鋼包透氣磚 3.4.1 透氣磚的要求2021/8/53.4.2透氣磚的應(yīng)用與性能 透氣磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有如下四種類型。 2021/8/5363.4.2透氣磚的應(yīng)用與性能 透氣磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有如下四種類型鋼包吹氬透氣磚耐火材料有不同的材質(zhì)，主要有鎂鉻質(zhì)、剛玉質(zhì)和鉻剛玉質(zhì) 2021/8/537鋼包吹氬透氣磚耐火材料有不同的材質(zhì)，主要有鎂鉻質(zhì)、剛玉質(zhì)和鉻透氣磚的安裝有兩種方式：內(nèi)裝式和外裝式。 2021/8/538透氣磚的安裝有兩種方式：內(nèi)裝式和外裝式。 2021/8/532021/8/5

17、392021/8/5393.5 噴槍用耐火材料 3.5.1噴槍用耐火材料的工作環(huán)境 噴槍用耐火材料使用時受到的作用為： (1)噴槍頭部和噴出口周圍，受到氣流和粉料的激烈磨損作用和侵蝕作用； (2)在渣線部位，受到爐渣的嚴重侵蝕作用； (3)噴粉過程中，受到機械震動作用； (4)由于間歇使用，受到溫度驟變作用。 2021/8/5403.5 噴槍用耐火材料 3.5.1噴槍用耐火材料的工作環(huán)境22021/8/5412021/8/541（1）中國噴槍耐火材料 洛陽耐火材料研究院研制的SL整體噴槍。渣線部位采用剛玉質(zhì)澆注料，渣線以下和以上采用Al2O3含量較低的耐火澆注料。噴槍的使用壽命為1519次，總

18、噴吹時間為95min。寶鋼從日本引進KIP 用噴槍。噴槍采用電熔剛玉(Al2O399.0)配制的高純剛玉質(zhì)澆注料制造，添加25耐熱鋼纖維增強，使用壽命為1020次，總吹煉時間為100min支，最高為188min支。 3.5.2噴槍用耐火材料的應(yīng)用與性能 2021/8/542（1）中國噴槍耐火材料 3.5.2噴槍用耐火材料的應(yīng)用與性能2021/8/5432021/8/5432021/8/5442021/8/544（2）日本噴槍耐火材料在內(nèi)芯鋼管外表面上焊上“”形鋼釘，可提高噴槍用澆注料的堅固性和抗熱震性能。 2021/8/545（2）日本噴槍耐火材料2021/8/545噴槍噴出口的形狀對噴頭的耐用性有重要影響。其中帶混合室的噴頭，由于對粉料可進行混合和有緩沖作用，對提高噴