炉外精炼炉用耐火材料材质的合适选择,重要性对于精炼炉内衬的使用周期来说毋庸置疑。因此耐火材料厂经过长期的收集整理,分享以下关于精炼炉内衬耐火材料的材质对其使用周期的影响。
MgO-CaO耐火材料中CaO含量对MgO的挥发有一定的影响,耐火材料中含有10%~20%的CaO(摩尔分数)就可使MgO的相对挥发量大大降低。因此,MgO耐火材料中加入一定量CaO制成的MgO-CaO耐火材料在高温真空下使用比纯MgO材料更为合适。选用钙质与镁钙质耐火材料作炉衬可以大大降低钢液中溶解的氧含量;精炼渣采用碱度大于2的2CaO·SiO2渣或铝酸钙渣较合适。
由于钢液的脱硫及脱磷反应为界面反应:
[S]+(CaO)或CaO(s)=(Cas)+[O]
2[P]+5[O]+3(CaO)或CaO(s)=Ca3(PO4)2
2[P]+5[O]+3(MgO)或MgO(s)=Mg3(PO4)2
因此,钢液的脱硫、脱磷也以CaO及MgO作耐火材料内衬较合适。
不同耐火材料材质对钢液中硫含量影响的试验结果。下表列出了试验所用的一些耐火材料材质。从下表可知,脱硫效果好的也是CaO与MgO-CaO材质。
从降低钢液中溶解氧含量,脱硫与脱磷,炼洁净钢的角度看,MgO-CaO质比单纯MgO要好。此外,MgO材料热膨胀系数大,抗热震性差,抗炉渣渗透也不好。加入CaO到MgO中不仅可以增加材料的热塑性,提高抗热震性;而且炉渣中SiO2渗入会与MgO-CaO砖中CaO反应生成高熔点化合物2CaO·SiO2或3CaO·SiO2,形成“挡墙”,从而抑制炉渣的渗透。
至今CaO的水化问题尚未得到较好解决,因此精炼低氧钢、低硫钢、低磷钢等洁净钢如超洁净轴承钢、天然气石油管道钢时,以CaO含量不宜过高的烧成镁白云石砖作精炼炉的耐火材料内衬较好。在欧洲,VOD都广泛采用镁白云石砖砌筑;在日本,则只有炼无铬钢时才采用镁白云石砖。
由于碳在铁中溶解度大,以及碳易溶于钢液中,因此精炼超低碳钢如超低碳薄板钢时应避免钢液与含碳耐火材料接触。
在镁砂中加入石墨,制成镁碳砖,克服了MgO砖的抗热震性差与炉渣易渗透很深、结构剥落严重的缺点,因此镁碳砖与镁钙碳(MgO-CaO-C)砖可以用于精炼一些低碳洁净钢与碳素合金钢的精炼炉作衬砖。
据日本九州耐火材料公司报道,采用团聚体型(aggregatetype)纳米碳及加有少量B4C的树脂作结合剂,研制开发了总碳含量为3.0%~5.0%的低碳镁碳砖。采用团聚体型纳米碳黑的好处是因其初始粒子比较小,有许多边界而积(boundaryarea),而且结构变化多,有较强的抗崩裂作用。树脂中加少量B4C均匀地分布在纳米细粉上,可提高碳黑的抗氧化性。因此,这种含纳米碳黑的低碳镁碳砖,其抗热震性、抗氧化性及抗侵蚀性与通常含18%石墨的相近;而其热导率低,仅为通常镁碳砖的1/8。这种镁碳砖在RH上进行了初次试验。
对于精炼容器中一些不与熔体直接接触的部位或自由空间可用一般镁铬砖、镁铝尖晶石砖、镁白云石砖等砌筑,或采用MgO-MgO·Al2O3浇注料、镁铬浇注料、刚玉-尖晶石浇注料、刚玉喷涂料等进行综合砌筑。
对精炼容器中易蚀损严重的部位如VOD渣线以及RH-OB的浸渍管内孔、真空室底部与喉口以及真空室下部吹氧孔与对面应进行监视,即时进行喷补。注意喷补料不要导致原砌筑的砖发生水化。