鐵水預(yù)處理耐火材料

1、 目錄1、摘要 12、前言 23、鐵水預(yù)處理用耐火材料常見(jiàn)分類 2 3.1出鐵溝用耐火材料 2 3.2魚(yú)雷混鐵罐車(chē)用耐火材料 2 3.3噴槍用耐火材料3 3.4鐵水?dāng)嚢杵饔媚突鸩牧?34、鐵水預(yù)處理過(guò)程中，耐火材料主要遭受的侵蝕 4 4.1 處理劑對(duì)耐火材料的影響4 4、2 脫P(yáng)劑與耐火材料的反應(yīng)5 4.3 鐵水預(yù)處理中耐火材料的作用 55、 國(guó)內(nèi)外鐵水預(yù)處理用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展 66、 參考文獻(xiàn) 7 8 鐵水預(yù)處理耐火材料 1、 摘要 摘要：隨著時(shí)代社會(huì)的發(fā)展，鐵水預(yù)處理逐漸成為了衡量現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程水平與鋼鐵產(chǎn)品高質(zhì)量水平的重要標(biāo)志。而鐵水預(yù)處理的實(shí)施的前提就是要合理的選擇鐵水預(yù)處理用耐

2、火材料，本文主要介紹鐵水預(yù)處理中常見(jiàn)耐火材料的分類，常見(jiàn)耐火材料的侵蝕，以及耐火材料要求和用途，最后談一談對(duì)鐵水預(yù)處理用耐火材料的前景和展望。關(guān)鍵詞：鐵水預(yù)處理、耐火材料 Abstract: with the development of society, the hot metal pretreatment has gradually become an important symbol of modern iron and steel production and steel products of high quality level. Refractory material for m

3、olten iron pre selection precondition and hot metal pretreatment is to make reasonable processing, the classification of common refractory material mainly introduces the hot metal pretreatment, erosion of common refractories and refractory materials, the requirement and application, finally talk abo

4、ut the hot metal pretreatment with the prospect of refractories.keywords: hot metal pretreatment, refractory material 二、前言 近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步使鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，鋼鐵材料仍然是21世紀(jì)人類使用的最主要材料。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，化工、造船、石油、電力等行業(yè)對(duì)鋼材的質(zhì)量要求越來(lái)越高，鋼水爐外精煉和鐵水預(yù)處理是20 世紀(jì)中葉以來(lái)，鋼鐵行業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)的兩項(xiàng)重要工藝技術(shù)，是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程水平與鋼鐵產(chǎn)品高質(zhì)量水平的重要標(biāo)志，是優(yōu)化重組的鋼鐵工藝流程中獨(dú)立的

5、、不可替代的工序。鐵水預(yù)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展與鋼水精煉技術(shù)前后呼應(yīng)，經(jīng)濟(jì)分工，形成了系統(tǒng)的爐外處理技術(shù)。鐵水預(yù)處理已成為提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大鋼材品種，降低成本的重要工藝手段。三、鐵水預(yù)處理用耐火材料常見(jiàn)分類 鐵水預(yù)處理通常在高爐出鐵溝、魚(yú)雷混鐵罐車(chē)和鐵水包中進(jìn)行，鐵水預(yù)處理用耐火材料一般指用于下列幾方面的耐火材料。（1）出鐵溝用耐火材料；（2）魚(yú)雷混鐵罐車(chē)和鐵水包用耐火材料；（3）噴槍用耐火材料；（4）鐵水?dāng)嚢杵饔媚突鸩牧稀?.1出鐵溝用耐火材料鐵溝的耐火材料與主溝不同，他平時(shí)不儲(chǔ)存鐵水，沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間高溫鐵水及渣的浸泡，因此其滲透沖刷的破壞沒(méi)有主溝嚴(yán)重；但鐵溝屬于高溫下不連續(xù)使用，因此，熱破壞較強(qiáng)

6、，要求材料的抗熱震性能好。由于鐵水的滲透性強(qiáng)，破壞性較大，所以要求耐火材料致密，抗氧化性能好。免烘烤搗打料有其獨(dú)特的性能，不用烘烤就可以投入使用；但由于使用液態(tài)樹(shù)脂，有一定揮發(fā)性，對(duì)環(huán)境影響不好。3.2魚(yú)雷混鐵罐車(chē)用耐火材料我們所知道的三種導(dǎo)致侵蝕的作用：化學(xué)作用、熱應(yīng)力作用、機(jī)械沖擊作用。單看化學(xué)作用，預(yù)處理劑加入后不僅會(huì)氧化碳復(fù)合材料中的碳，而且如果渣的堿度越大危害就更大。具體的在魚(yú)雷罐車(chē)中使用的脫P(yáng)劑FeO-CaO-CaF-Na2CO3其中的SiC抗氧化劑會(huì)優(yōu)先于石磨氧化來(lái)保護(hù)石磨，若是SiC位于材料表面氧化形成了SiO2，作為一層玻璃相覆蓋在表面并填充氣孔，按理說(shuō)也是可以防止渣滲入材料

7、內(nèi)部進(jìn)一步氧化。但實(shí)際上并非如此，由于加入預(yù)處理劑后渣的堿度過(guò)高，往往生成Na2O.SiO2低熔融溫度、低粘度的液相融入到渣中。另外，上面的反應(yīng)中也有很多氣相生成，氣相跑掉后材料內(nèi)部氣孔率增大，使渣的滲入更加容易。魚(yú)雷混鐵罐車(chē)耐火材料內(nèi)襯，按使用條件和耐火的應(yīng)用，大致分為：隔熱安全襯、罐口、渣線、渣線以下和鐵水沖擊墊襯等部位。通常，混鐵罐車(chē)耐火材料內(nèi)襯，在不同部位上采用不同的材質(zhì)的耐火材料綜合砌筑。不進(jìn)行鐵水預(yù)處理的混鐵罐車(chē)內(nèi)襯一般用優(yōu)質(zhì)粘土磚和高鋁磚砌筑，在渣線部位采用AL2O3-SiC-C磚（即ASC磚）代替硅酸鋁系耐火磚。在進(jìn)行鐵水預(yù)處理的混鐵罐車(chē)中，由于使用環(huán)境惡劣，粘土磚和高鋁磚已不

8、能滿足使用要求，已普遍改用耐侵蝕性能好的ASC磚砌筑內(nèi)襯。 3.3噴槍用耐火材料噴槍澆注料則按照不定耐火材料通用制樣工藝，先按照實(shí)驗(yàn)方案配料，然后根據(jù)料多少選擇拌砂機(jī)容積和型號(hào)。噴槍用耐火材料使用溫度在12601320之間，主要存在的使用問(wèn)題：鐵水、鐵渣對(duì)噴槍耐火材料的沖刷和侵蝕，多次熱震造成的噴槍耐火材料的裂紋和剝落，噴槍使用過(guò)程中的擺動(dòng)對(duì)噴槍的機(jī)械損害等；噴槍的使用環(huán)境要求和使用過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題，決定了噴槍耐火材料的研究思路。噴槍在烘烤過(guò)程中出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，主要因?yàn)楹婵具^(guò)程中排水過(guò)快，通過(guò)添加有機(jī)纖維和控制升溫速度解決了這個(gè)問(wèn)題。噴槍在養(yǎng)護(hù)后的搬運(yùn)過(guò)程中，容易造成中間裂紋，為保證足夠的

9、常溫強(qiáng)度，又添加了一定量的不銹鋼纖維。合理加入量的防爆纖維防止了噴槍烘烤過(guò)程中的炸裂，鋼纖維的加入既保障了噴槍的常溫強(qiáng)度又保障了在使用過(guò)程中具有較好的熱震穩(wěn)定性，所選擇的主材質(zhì)和添加劑，既滿足了噴槍的正常搬運(yùn)安裝，又滿足了高溫使用環(huán)境的需要。3.4鐵水?dāng)嚢杵饔媚突鸩牧?KR法鐵水預(yù)處理中使用的耐火材料。此法的工藝流程是先將耐火材料制成攪拌器插入鐵水罐液面下一定深處，并使之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵水液面形成“V”形旋渦（中間低，四周高），此時(shí)加入脫硫劑。針對(duì)KR法鐵水預(yù)處理的工藝特點(diǎn)對(duì)攪拌頭預(yù)制件的使用要求，確定KR攪拌頭采用耐熱鋼纖維增強(qiáng)剛玉莫來(lái)石質(zhì)超低結(jié)合澆注料進(jìn)行預(yù)計(jì)；主要原料油全天燃料莫

10、來(lái)石、紅柱石、電熔白剛玉、剛玉微粉、硅微粉、莫來(lái)石微粉、純鋁酸鹽水泥、耐熱鋼纖維等。四、 鐵水預(yù)處理過(guò)程中，耐火材料主要遭受的侵蝕 鐵水預(yù)處理是指鐵水兌入煉鋼爐之前，為脫硫或脫硅、脫磷而進(jìn)行的處理過(guò)程。鐵水預(yù)處理的部位，也就是耐火材料所選用的區(qū)域，包括：高爐出鐵口、魚(yú)雷混鐵車(chē)以及鐵水包。前者主要進(jìn)行脫Si處理，通常加入氧化鐵系脫硅劑，如鐵鱗、鐵礦石、CaO等;后者則主要進(jìn)行脫S脫P(yáng)處理，通常加入CaO、Na2CO3加入的各種預(yù)處理劑本來(lái)是為了三脫處理，可是也會(huì)作為供養(yǎng)物質(zhì)使對(duì)應(yīng)部位尤其是渣線處的耐火材料被侵蝕。所以說(shuō)提高這些部位碳復(fù)合耐火材料抗侵蝕能力很重要。因此要想有一個(gè)良好的鐵水預(yù)處理環(huán)境

11、，其耐火材料的選用就至關(guān)重要。一般而言鐵水的出爐溫度大約在1200度左右，此時(shí)的鐵水中S、P、Si含量高，雜質(zhì)含量多，會(huì)對(duì)預(yù)處理作用時(shí)的材料有一定的侵蝕作用。另外在與處理過(guò)程中處理劑的選用也會(huì)對(duì)爐襯熬成一定的侵蝕，由此預(yù)處理用耐火材料的選用需要綜合考慮其性能，以下談一談在預(yù)處理過(guò)程中耐火材料主要遭受的侵蝕來(lái)源和侵蝕機(jī)理。4.1、處理劑對(duì)耐火材料的影響 進(jìn)行脫S脫P(yáng)處理，通常加入CaO、Na2CO3加入的各種預(yù)處理劑本來(lái)是為了三脫處理，可是也會(huì)作為供養(yǎng)物質(zhì)使對(duì)應(yīng)部位尤其是渣線處的耐火材料被侵蝕，在各種處理劑中，對(duì)耐火材料影響較大的是Na20、FeO、CaF2。FeO在1400時(shí)與各種氧化物反應(yīng)生

12、成液相，其中液相的生成量以MgO最高，A1203 次之 SiO2最少。在Na20和CaF與各種氧化物發(fā)生反應(yīng)中，A12O3和MgO中生成的液相量最少。由實(shí)驗(yàn)可知Na2C03處理劑對(duì)耐火材料的侵蝕最為嚴(yán)重，而MgO、Al2O3和鎂尖晶石類耐侵蝕性最好。除此添加石墨可有效抑制爐渣的浸潤(rùn)，很好的防止了爐渣滲入，阻礙了爐渣進(jìn)一步的侵蝕，保護(hù)爐襯。含C耐火材料在鐵水預(yù)處理?xiàng)l件下的抗氧化性能以賽隆結(jié)合的SiC磚最佳，A1203-SiC-C磚次之，Al-C磚與Mg-C磚相當(dāng)。在埋炭燒成或氮化燒成條件下，適宜的Si3N4、BN添加劑加入可改善含C耐火材料的抗氧化性與抗侵蝕性能；Si3N4改性Al-C磚基質(zhì)中有

13、賽隆相生成4.2、脫P(yáng)劑與耐火材料的反應(yīng)高Fe2O3 量的脫P(yáng)劑對(duì)Mg質(zhì)耐火材料侵蝕嚴(yán)重對(duì)Al基耐火材料的侵蝕較弱，綜合考慮爐襯壽命及工藝因素，采用Al質(zhì)耐火材料內(nèi)襯對(duì)鐵水預(yù)處理的脫P(yáng)過(guò)程有利。脫P(yáng)劑主要可分為Na2C03系和CaO系。在使用Na2CO3系處理劑時(shí)，Na2OSiO2比率越大，磚的蝕損越大；在使用CaO系處理劑時(shí)，CaF/CaO比率越大磚的磨損越大(見(jiàn)圖l和圖2)?？购現(xiàn)eO脫P(yáng)渣侵蝕的能力依次為：賽隆結(jié)合SiC磚氮化燒成的AlC磚A1203-SiC-C磚Al-C磚Mg-C磚。對(duì)復(fù)合少量Na2C03的CaO系、Mg基脫S劑的脫S渣氮化燒成的Al-C磚、Al-C磚及A1203-Si

14、C-C磚的抗侵蝕性均較強(qiáng)。從Mg基脫S劑脫S渣對(duì)A1-C質(zhì)材料的侵蝕試驗(yàn)結(jié)果看，MgO易于在渣與基質(zhì)或骨料的界面形成鋁鎂尖晶石層帶，對(duì)抵抗Na2O的侵蝕和提高材料的抗熱震性有利。 圖1 Na20Si02比率與蝕損率之間的關(guān)系 圖2 CaF/CaO比率與蝕損率之間的關(guān)系4.3、鐵水預(yù)處理中耐火材料的作用 試驗(yàn)證明，作為內(nèi)襯材料以A12O3-SiC-C系、MgO-C系、鎂尖晶石-C系磚較為理想。制品中A12O3和MgO可提高耐蝕性，C可提高耐剝落性和耐渣浸潤(rùn)性，SiC可防止氧化。由于MgO及AL2O3原料在Na20、CaF2的作用下液相的生成量較小，選為主原料可提高制品的耐蝕性。原料純度高，使用比

15、例大，對(duì)制品耐蝕性有一定的好處，但是純度高的剛玉及鎂砂其彈性模量亦高導(dǎo)致渣的浸潤(rùn)性增大，使用中易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)剝落。改進(jìn)的方法是添加石墨。通過(guò)添加石墨可抑制爐渣的浸潤(rùn)，進(jìn)而提高制品的抗渣性和耐剝落性。石墨在使用中會(huì)受到氧化，如受CO：的影響和處理劑Na2O的影響很大，特別是Na20的影響，其反應(yīng)為：2Na20+C=4Na+C02或Na2O+C=2Na+CO，最終導(dǎo)致氧化2Na20+C=4Na+C02。 簡(jiǎn)而言之：在鐵水預(yù)處理過(guò)程中，耐火材料遭受的侵蝕破壞作用主要是以下幾個(gè)方面：（1）高溫鐵水和爐渣的強(qiáng)烈沖刷磨損作用；（2）各種預(yù)處理劑的化學(xué)侵蝕作用；（3）爐渣的滲透和侵蝕作用；（4）間歇操作帶來(lái)的溫

16、度聚變作用；（5）扒渣等機(jī)械損壞作用。因此，對(duì)鐵水預(yù)處理用耐火材料的要求是：（1）高溫強(qiáng)度大，耐磨損；（2）耐各種預(yù)處理劑的侵蝕作用；（3）抗?fàn)t渣的侵蝕性能好；（4）耐熱震性能好，不發(fā)生開(kāi)裂、剝落掉片；（5）便于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和施工，對(duì)環(huán)境污染少。五、國(guó)內(nèi)外鐵水預(yù)處理用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步使鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，而鐵水預(yù)處理已成為提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大剛才品種，降低成本的重要工藝手段。鐵水預(yù)處理主要包括脫磷、脫硫、脫硅的“三脫”技術(shù)。我國(guó)對(duì)鐵水“三脫”技術(shù)的研究起步較晚，為了較快速度、較高起點(diǎn)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用鐵水“三脫”技術(shù)，寶鋼、武鋼、上鋼三廠于90年代初期分別從日本和西德引進(jìn)了

17、混鐵車(chē)噴吹、KR攪拌，鐵水包噴粉和搖包等鐵水預(yù)處理工藝和裝備，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)及多年的生產(chǎn)實(shí)踐，我國(guó)鐵水“三脫”技術(shù)已日趨完善，并已取得顯著地經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)研究主要集中在AL2O3-SiC-C磚（即ASC磚）的組成、性能于材質(zhì)開(kāi)發(fā)上，耐火材料不定形化已是一種必然趨勢(shì)。今后，鐵水預(yù)處理作為生產(chǎn)高級(jí)鋼不可缺少的工藝方法會(huì)不斷發(fā)展。因此，須應(yīng)付脫P(yáng)比率的升高，并開(kāi)展提高處理效率或降低成本等方面的研究。現(xiàn)用A12O3-SiC-C磚的耐蝕性有限。MgO材質(zhì)作為理論上優(yōu)異的材質(zhì)需開(kāi)發(fā)應(yīng)用，因?yàn)楦進(jìn)gO含量顆粒的品間相對(duì)于使用效果的平衡極其重要，耐火材料基質(zhì)相比大顆粒骨料的粒度小，故先侵蝕基質(zhì)并削弱骨料的結(jié)

18、合，從而導(dǎo)致體積損失較大?？梢哉J(rèn)為，今后鐵水預(yù)處理爐內(nèi)襯材料的發(fā)展方向是MgO-C磚、鎂尖晶石-C磚。同時(shí)，還應(yīng)該嚴(yán)格控制生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量，獲得尚佳的耐火材料性能，有助于耐火材料成本最低。 參考文獻(xiàn)1. 李博知（安徽工業(yè)大學(xué)），耐火與石灰，2007,6；2.中國(guó)冶金 2005年第05期鐵水預(yù)處理用耐火材料研究?jī)?nèi)容；3.戰(zhàn)東平（東北大學(xué)），鐵水預(yù)處理技術(shù)，2008.6；4. 劉瀏，付杰，王維興.當(dāng)代鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展與展望，2004年煉鋼年會(huì)；5.藍(lán)振華，鐵水預(yù)處理用耐火材料研究，2009.2.16；6.華明智東北大學(xué)鐵水預(yù)處理用耐火材料現(xiàn)狀和發(fā)展方向，2012.3；7. 張壽榮.關(guān)于21世紀(jì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的若干思考，煉鋼，2002年4月；8.沈成孝.21世紀(jì)鋼鐵工業(yè)發(fā)展展望，未來(lái)與發(fā)展，1997年第6期；9.金鐵城，于陽(yáng)主編.轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝、新技術(shù)與質(zhì)量控制實(shí)用手冊(cè)，中國(guó)當(dāng)代音像出版社，2003；10. 劉瀏，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展與展望，2004年煉鋼年會(huì)，2004年12月；11. 殷瑞玉，21世紀(jì)中國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的初步評(píng)估，中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文