科瑞耐火材料提醒您,炉外精炼炉用耐火材料的发展(一)1、2项在耐材文库中搜索查找。
3.炉外精炼炉用镁碳(MgO-C)砖与镁钙碳(MgO-CaO-C)砖的发展:
含碳耐火材料与熔渣之间的润湿性差,具有抗熔渣渗透、抗热剥落与结构剥落等优点。因此,镁碳砖与镁钙碳砖适合用在良好碳素合金钢与低碳钢的一些炉外精炼钢设备如LF炉等作炉衬。
对于一些要求高的低碳钢,为避免镁碳或镁钙碳砖中碳过量进入钢液,现在开展了碳含量在5%以下的低碳镁质材料的研究开发。Ishii等得出:石墨的比表面积大约在5m2/g以上时,就可提高MgO-C砖的抗热震性。值得注意的是,日本九州耐火材料公司采用团聚体型纳米碳黑并以加有少量B4C的树脂为结合剂,研制出的碳含量只有3%的低碳镁碳砖,但其优良性能与含石墨18%的镁碳砖相近,而热导率却很低。看来,纳米技术在不烧砖与不定形耐火材料中的应用是值得展开研究的,而降低纳米原料成本是推广这类技术的关键。
4.炉外精炼炉用炉外精炼用无铬或低铬尖晶石砖的发展:
由于直接结合镁铬砖中的CrO3(六价铬)会污染环境,因此,近年来不少研究者开展了以镁铝尖晶石为主,加入TiO2、ZrO2等或加入少量Cr2O3的方镁石一尖晶石砖的研究,以取代直接结合镁铬砖。但至今这类镁尖晶石砖在大型水泥窑的烧成带以及VOD、AOD、RH的一些蚀损严重部位仍处于研发与试验阶段。
Kai等在MgO-MgO·Al2O3砖中加入TiO2,发现随着TiO2加入量的增加,气孔率降低,炉渣渗透深度减少。考虑到加入TiO2多会导致砖致密化,抗热震性降低,只制作了添加1%TiO2的烧成镁铝尖晶石砖(砖的化学组成为MgO81.5%、Al2O317.5%、TiO21%,体积密度为3.09g/cm3,显气孔率为12.4%),并砌于真空精炼钢包渣线部位进行试验。试验结果足其寿命只比不加TiO2的镁铝尖晶石砖(MgO79.5%、Al2O319%)提高10%(即由20炉次提高到22炉次)。但在镁铝尖晶石砖中不加TiO2而改为加入Cr2O3,由于Cr2O3能抑制炉渣渗透,Cr2O3加入量在2%一3%时,气孔率最低,炉渣渗透深度最浅,如图19所示。将这种低铬镁铝尖晶石砖(MgO74.0%、Al2O318.3%、Cr2O33.0%)砌在真空精炼钢包渣线部位进行试验,其寿命提高25%(为25炉次)。
除镁铝尖晶石无铬砖的开发外,还开发了MgO-ZrO2砖与MgO-Y2O3砖。K.shimizu等报道了他们开发的MgO-Y2O3砖,并将其用于RH真空室下部,使用周期与镁铬砖相当,认为MgO-Y2O3砖完全可以取代镁铬砖。MgO-Y2O3砖用后的炉渣渗透层很薄,是由于Y2O3与渣中CaO、SiO2反应生成高熔点化合物Ca4Y6O(SiO4)6(4CaO·3Y2O3·6SiO2),从而抑制了炉渣的渗透。他们还认为,在MgO-Y2O3砖中加入MgO·Al2O3尖晶石可提高MgO-Y2O3砖的抗热震性。
5.炉外精炼炉用镁阿隆(MgAlON)结合镁质耐火材料在炉外精炼炉上的应用预期:
炉外精炼用耐火材料还存在一些问题,开发新材质是十分必要的。建议对镁阿隆结合的碱性耐火材料在抗氧化性、与精炼渣的润湿性以及抗精炼渣的侵蚀性等方面进行研究、开发与试用实验。MgAlON结合的碱性耐火材料是指MgAlON结合电熔镁砂、烧结镁砂与镁铝尖晶石等。
MgAlON结合的碱性耐火材料可能适合于精炼炉用的原因如下:
(1)不污染环境。
(2)在炼超低碳钢特别是不含铬的超低碳钢,以及含氮高的钢时,不会污染钢液。
(3)MgAlON是AlON尖晶石与MgO-Al2O3尖晶石的固溶体。
AION的主要缺点是在低于1650℃不稳定,会分解,而且在氧压高的气氛下会氧化。而炉外精炼温度一般都在1600℃以上,1600~1750℃之间;且精炼渣中FeO含量低,气氛中氧压甚低,一般在10-12~10-9Pa。因此在炉外精炼条件下,AlON是稳定的,MgAlON也是稳定的。
(4)-般说来,耐火非氧化物与熔渣或金属熔体的润湿性较差,因此MgAlON结合的镁质耐火材料抗熔渣与金属熔体的渗透性会好。
(5)MgAlON即使发生分解,但由于产生的N2在耐火材料表而可能形成气膜,也能阻挡熔体的渗透与侵蚀。