第9章 二次精練用耐火材料

第九章二次精煉用耐火材料了解煉鋼工藝流程鋼鐵廠流程圖高爐轉(zhuǎn)爐連鑄熱連軋冷連軋產(chǎn)品焦化燒結(jié)120萬噸廢鋼800－1000萬噸鋼鐵廠發(fā)電廠120萬kw煤氣水泥廠300萬噸廢渣

14-28萬噸廢塑料

砌筑各種爐外精煉裝置使用的耐火材料。將煉鋼爐中經(jīng)過初煉的鋼液倒入另外一個(gè)容器中(有的直接在鋼包中處理)，在真空、惰性氣體或還原性氣氛下進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫、去除夾雜并進(jìn)行成分微調(diào)的過程稱為爐外精煉或二次煉鋼。爐外精煉技術(shù)對(duì)推動(dòng)潔凈鋼的生產(chǎn)起著重要作用，是與連鑄配套，保證連鑄順利進(jìn)行的重要手段。爐外精煉用耐火材料包括真空脫氣、鋼包精煉、噴粉和氬氧脫碳等裝置用耐火材料。一、真空脫氣用耐火材料

RH真空循環(huán)脫氣裝置由配有上升管和下降管的真空室和排氣系統(tǒng)組成。RH精煉全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法。于1959年由德國人發(fā)明，其中RH為當(dāng)時(shí)德國采用RH精煉技術(shù)的兩個(gè)廠家的第一個(gè)字母。RH真空處理爐的冶金特性為真空狀態(tài)下的鋼水循環(huán)脫氣，真空處理為間歇式作業(yè)，處理頻率為15~20h/d。

鋼水溫度隨處理過程而自然降溫，平均自1605℃下降至1575℃左右，常用驅(qū)動(dòng)氣體是氬氣或氮?dú)?，鋼水循環(huán)速度為80~85t/min。RH裝置在高溫與真空條件下工作，真空室的中、下部內(nèi)襯經(jīng)受鋼液的噴濺和沖刷，損毀較為嚴(yán)重。上升管和下降管的內(nèi)壁承受高速氣流和鋼液的沖刷，外壁則受熔渣侵蝕和溫度劇變的影響，容易發(fā)生剝落，并且在清渣過程中還遭受機(jī)械損傷，為該裝置的最薄弱環(huán)節(jié)。RH真空處理爐內(nèi)襯耐火材料的要求真空下良好的體積穩(wěn)定性高的高溫強(qiáng)度，耐鋼水的高速?zèng)_刷優(yōu)良的抗渣侵蝕性良好的熱震穩(wěn)定性能RH真空處理爐內(nèi)襯用耐火材料1、直接結(jié)合鎂鉻磚以高純鎂砂和優(yōu)質(zhì)鉻礦為原料，高壓成型并在高溫下燒成而得，在磚中方鎂石與方鎂石、方鎂石與尖晶石之間形成直接結(jié)合。良好的體積穩(wěn)定性，抗渣性好，高溫強(qiáng)度高，對(duì)熱沖擊抵抗能力較強(qiáng)。可作為內(nèi)襯工作層使用。2、預(yù)合成直接結(jié)合鎂鉻磚原料經(jīng)過預(yù)合成，然后在高壓成型、高溫?zé)啥?。具有良好的抗熱震穩(wěn)定性能和較強(qiáng)的抗渣侵蝕性能，在RH爐下部槽側(cè)壁渣線部位使用效果較好。真空室下部壽命為60～190次，真空室中、上部壽命達(dá)到1400次以上，升降管壽命為30～120次，每噸鋼耐火材料的消耗量已低于1kg的水平。含鉻耐火材料對(duì)環(huán)境會(huì)造成危害，已引起人們的關(guān)注，歐洲已開始限制含鉻材料的使用。冶金工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)

2012年全粗鋼產(chǎn)量7.16億噸,占全球鋼產(chǎn)量的46.3%2011年鋼鐵行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占GDP比重14.67%二、鋼包精練裝置用耐火材料

鋼包精煉法在爐外精練中的范圍不斷擴(kuò)大，重要性日益提高。電弧加熱電磁攪拌精練法（ASEA-SKF）、真空氧氣脫碳法（VOD）、真空氬氣脫碳法（VAD）及埋弧鋼包爐法（LF）等均屬于此類。電弧加熱電磁攪拌精練法（ASEA-SKF）的設(shè)備由鋼包爐爐體、感應(yīng)攪拌裝置、真空密封爐蓋、電弧加熱系統(tǒng)、加料系統(tǒng)及吹氧系統(tǒng)等構(gòu)成。鋼包襯一般采用含Al2O370％以上的高鋁磚及白云石磚。渣線部位蝕損嚴(yán)重，各國根據(jù)自己的條件，采用直接結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、鎂白云石磚及鎂碳磚。渣線壽命為15～30次，包襯壽命為30～80次，具體壽命視鋼包大小和處理時(shí)間而異。真空氧氣脫碳法（VOD）精練裝置是將氧槍經(jīng)真空蓋插入吹氧脫碳，同時(shí)吹氬攪拌，用于精煉碳含量極低的高鉻和高鎳合金鋼。所用耐火材料有燒成鎂鉻磚或白云石磚，也有使用鋯鋁鉻磚的。三、噴粉裝置用耐火材料

鋼包噴粉法是利用氬氣或氮?dú)庾鳛檩d體，用噴槍將硅鈣粉或碳化物粉吹至鋼包深處進(jìn)行深度脫硫并控制夾雜物形成的精練方法。鋼包噴粉是20世紀(jì)60年代末期由德國蒂森—尼德爾漢(Thyssen-Niederrhein)鋼鐵公司開發(fā)成功的，以該公司名稱首寫字母簡稱為TN法。瑞典蘭瑟公司在70年代制作的鋼包噴粉裝置將噴粉罐移至車間工作平臺(tái)(SL法)，使用和維護(hù)比較方便。鋼包冶煉過程照片噴粉鋼包的襯磚采用高鋁磚及白云石磚，渣線處采用鎂碳磚或鋯質(zhì)磚。噴槍為噴射冶金的關(guān)鍵設(shè)備，要求耐火材料應(yīng)具有良好的耐高溫、抗侵蝕及抗熱震性能。多數(shù)國家采用鋼纖維強(qiáng)化的整體式噴槍，材質(zhì)為高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)。四、脫氧脫碳裝置用耐火材料

AOD氬氧脫碳爐主要用于冶煉不銹鋼，上世紀(jì)90年代以來擴(kuò)大用于碳鋼和低合金鋼的生產(chǎn)。在靠近爐底的半園周側(cè)壁上分布有2～5個(gè)氣體噴嘴，采用氬、氧和氮的混合氣體或純氬氣進(jìn)行吹煉。1-耳軸，2-渣，3-風(fēng)口，4-Ar或者Ar+O2，5-鋼液由于氣體攪拌鋼液產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，造成鋼液和熔渣的劇烈攪動(dòng)，熔池襯磚受到嚴(yán)重的沖刷和侵蝕，另外還受到高溫、強(qiáng)堿性熔渣的影響，使用條件十分苛刻，爐襯毀損嚴(yán)重。因此應(yīng)使用直接結(jié)合鎂鉻磚或再結(jié)合鎂鉻磚砌筑爐襯，其使用壽命大大得以提高。各種爐外精練用耐火材料的性能見表1，精煉鋼包容量、內(nèi)襯材質(zhì)及使用狀況見表2。名稱鎂鉻磚鎂碳磚鎂尖晶石磚油浸鎂白云石磚合成鎂鉻鋁磚化學(xué)成分，SiO2％3.0～3.3－--2.25Al2O35.8～11.2－7.0～10<417.2Fe2O36.7～6.9－---CaO0.6～0.8－-15~200.9MgO62～6577.689～9275~8058Cr2O315～20－--15.5C－13.8---顯氣孔率，％14～173～614.8～16.9<2013體積密度，g/cm33.15～3.262.8～2.852.98~3.06>3.13.21耐壓強(qiáng)度，MPa52～10133～4658~78>8069.9高溫抗折強(qiáng)度，MPa10～1713～15>153.1-表1爐外精練用耐火材料的性能表2各種精練法使用狀況項(xiàng)目適用鋼種內(nèi)襯材質(zhì)真空循環(huán)脫氣法RH優(yōu)質(zhì)碳鋼、低合金鋼軸承鋼、硅鋼鎂鉻磚、高鋁磚鎂碳磚