鐵水預處理耐火材料

1、 目錄1、摘要 12、前言 23、鐵水預處理用耐火材料常見分類 2 3.1出鐵溝用耐火材料 2 3.2魚雷混鐵罐車用耐火材料 2 3.3噴槍用耐火材料3 3.4鐵水攪拌器用耐火材料 34、鐵水預處理過程中，耐火材料主要遭受的侵蝕 4 4.1 處理劑對耐火材料的影響4 4、2 脫P劑與耐火材料的反應5 4.3 鐵水預處理中耐火材料的作用 55、 國內外鐵水預處理用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展 66、 參考文獻 7 8 鐵水預處理耐火材料 1、 摘要 摘要：隨著時代社會的發(fā)展，鐵水預處理逐漸成為了衡量現(xiàn)代鋼鐵生產流程水平與鋼鐵產品高質量水平的重要標志。而鐵水預處理的實施的前提就是要合理的選擇鐵水預處理用耐

2、火材料，本文主要介紹鐵水預處理中常見耐火材料的分類，常見耐火材料的侵蝕，以及耐火材料要求和用途，最后談一談對鐵水預處理用耐火材料的前景和展望。關鍵詞：鐵水預處理、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 近一個世紀以來，科學技術進步使鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，鋼鐵材料仍然是21世紀人類使用的最主要材料。隨著工業(yè)技術的不斷進步，化工、造船、石油、電力等行業(yè)對鋼材的質量要求越來越高，鋼水爐外精煉和鐵水預處理是20 世紀中葉以來，鋼鐵行業(yè)迅速發(fā)展起來的兩項重要工藝技術，是現(xiàn)代鋼鐵生產流程水平與鋼鐵產品高質量水平的重要標志，是優(yōu)化重組的鋼鐵工藝流程中獨立的

5、、不可替代的工序。鐵水預處理技術的迅猛發(fā)展與鋼水精煉技術前后呼應，經濟分工，形成了系統(tǒng)的爐外處理技術。鐵水預處理已成為提高鋼產品質量，擴大鋼材品種，降低成本的重要工藝手段。三、鐵水預處理用耐火材料常見分類 鐵水預處理通常在高爐出鐵溝、魚雷混鐵罐車和鐵水包中進行，鐵水預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）魚雷混鐵罐車和鐵水包用耐火材料；（3）噴槍用耐火材料；（4）鐵水攪拌器用耐火材料。3.1出鐵溝用耐火材料鐵溝的耐火材料與主溝不同，他平時不儲存鐵水，沒有長時間高溫鐵水及渣的浸泡，因此其滲透沖刷的破壞沒有主溝嚴重；但鐵溝屬于高溫下不連續(xù)使用，因此，熱破壞較強

6、，要求材料的抗熱震性能好。由于鐵水的滲透性強，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特的性能，不用烘烤就可以投入使用；但由于使用液態(tài)樹脂，有一定揮發(fā)性，對環(huán)境影響不好。3.2魚雷混鐵罐車用耐火材料我們所知道的三種導致侵蝕的作用：化學作用、熱應力作用、機械沖擊作用。單看化學作用，預處理劑加入后不僅會氧化碳復合材料中的碳，而且如果渣的堿度越大危害就更大。具體的在魚雷罐車中使用的脫P劑FeO-CaO-CaF-Na2CO3其中的SiC抗氧化劑會優(yōu)先于石磨氧化來保護石磨，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，按理說也是可以防止渣滲入材料

7、內部進一步氧化。但實際上并非如此，由于加入預處理劑后渣的堿度過高，往往生成Na2O.SiO2低熔融溫度、低粘度的液相融入到渣中。另外，上面的反應中也有很多氣相生成，氣相跑掉后材料內部氣孔率增大，使渣的滲入更加容易。魚雷混鐵罐車耐火材料內襯，按使用條件和耐火的應用，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，混鐵罐車耐火材料內襯，在不同部位上采用不同的材質的耐火材料綜合砌筑。不進行鐵水預處理的混鐵罐車內襯一般用優(yōu)質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。在進行鐵水預處理的混鐵罐車中，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，先按照實驗方案配料，然后根據(jù)料多少選擇拌砂機容積和型號。噴槍用耐火材料使用溫度在12601320之間，主要存在的使用問題：鐵水、鐵渣對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，噴槍使用過程中的擺動對噴槍的機械損害等；噴槍的使用環(huán)境要求和使用過程中存在的一系列問題，決定了噴槍耐火材料的研究思路。噴槍在烘烤過程中出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，主要因為烘烤過程中排水過快，通過添加有機纖維和控制升溫速度解決了這個問題。噴槍在養(yǎng)護后的搬運過程中，容易造成中間裂紋，為保證足夠的

9、常溫強度，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程中的炸裂，鋼纖維的加入既保障了噴槍的常溫強度又保障了在使用過程中具有較好的熱震穩(wěn)定性，所選擇的主材質和添加劑，既滿足了噴槍的正常搬運安裝，又滿足了高溫使用環(huán)境的需要。3.4鐵水攪拌器用耐火材料 KR法鐵水預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。當攪拌器旋轉時，鐵水液面形成“V”形旋渦（中間低，四周高），此時加入脫硫劑。針對KR法鐵水預處理的工藝特點對攪拌頭預制件的使用要求，確定KR攪拌頭采用耐熱鋼纖維增強剛玉莫來石質超低結合澆注料進行預計；主要原料油全天燃料莫

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

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

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)生反應中，A12O3和MgO中生成的液相量最少。由實驗可知Na2C03處理劑對耐火材料的侵蝕最為嚴重，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，很好的防止了爐渣滲入，阻礙了爐渣進一步的侵蝕，保護爐襯。含C耐火材料在鐵水預處理條件下的抗氧化性能以賽隆結合的SiC磚最佳，A1203-SiC-C磚次之，Al-C磚與Mg-C磚相當。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磚基質中有

13、賽隆相生成4.2、脫P劑與耐火材料的反應高Fe2O3 量的脫P劑對Mg質耐火材料侵蝕嚴重對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質耐火材料內襯對鐵水預處理的脫P過程有利。脫P劑主要可分為Na2C03系和CaO系。在使用Na2CO3系處理劑時，Na2OSiO2比率越大，磚的蝕損越大；在使用CaO系處理劑時，CaF/CaO比率越大磚的磨損越大(見圖l和圖2)?？购現(xiàn)eO脫P渣侵蝕的能力依次為：賽隆結合SiC磚氮化燒成的AlC磚A1203-SiC-C磚Al-C磚Mg-C磚。對復合少量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。從Mg基脫S劑脫S渣對A1-C質材料的侵蝕試驗結果看，MgO易于在渣與基質或骨料的界面形成鋁鎂尖晶石層帶，對抵抗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系 圖2 CaF/CaO比率與蝕損率之間的關系4.3、鐵水預處理中耐火材料的作用 試驗證明，作為內襯材料以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致渣的浸潤性增大，使用中易出現(xiàn)結構剝落。改進的方法是添加石墨。通過添加石墨可抑制爐渣的浸潤，進而提高制品的抗渣性和耐剝落性。石墨在使用中會受到氧化，如受CO：的影響和處理劑Na2O的影響很大，特別是Na20的影響，其反應為：2Na20+C=4Na+C02或Na2O+C=2Na+CO，最終導致氧化2Na20+C=4Na+C02。 簡而言之：在鐵水預處理過程中，耐火材料遭受的侵蝕破壞作用主要是以下幾個方面：（1）高溫鐵水和爐渣的強烈沖刷磨損作用；（2）各種預處理劑的化學侵蝕作用；（3）爐渣的滲透和侵蝕作用；（4）間歇操作帶來的溫

16、度聚變作用；（5）扒渣等機械損壞作用。因此，對鐵水預處理用耐火材料的要求是：（1）高溫強度大，耐磨損；（2）耐各種預處理劑的侵蝕作用；（3）抗爐渣的侵蝕性能好；（4）耐熱震性能好，不發(fā)生開裂、剝落掉片；（5）便于現(xiàn)場應用和施工，對環(huán)境污染少。五、國內外鐵水預處理用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展隨著科學技術進步使鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，而鐵水預處理已成為提高鋼產品質量，擴大剛才品種，降低成本的重要工藝手段。鐵水預處理主要包括脫磷、脫硫、脫硅的“三脫”技術。我國對鐵水“三脫”技術的研究起步較晚，為了較快速度、較高起點的開發(fā)和應用鐵水“三脫”技術，寶鋼、武鋼、上鋼三廠于90年代初期分別從日本和西德引進了

17、混鐵車噴吹、KR攪拌，鐵水包噴粉和搖包等鐵水預處理工藝和裝備，經過進一步的改進及多年的生產實踐，我國鐵水“三脫”技術已日趨完善，并已取得顯著地經濟效益。國內研究主要集中在AL2O3-SiC-C磚（即ASC磚）的組成、性能于材質開發(fā)上，耐火材料不定形化已是一種必然趨勢。今后，鐵水預處理作為生產高級鋼不可缺少的工藝方法會不斷發(fā)展。因此，須應付脫P比率的升高，并開展提高處理效率或降低成本等方面的研究?，F(xiàn)用A12O3-SiC-C磚的耐蝕性有限。MgO材質作為理論上優(yōu)異的材質需開發(fā)應用，因為高MgO含量顆粒的品間相對于使用效果的平衡極其重要，耐火材料基質相比大顆粒骨料的粒度小，故先侵蝕基質并削弱骨料的結

18、合，從而導致體積損失較大?？梢哉J為，今后鐵水預處理爐內襯材料的發(fā)展方向是MgO-C磚、鎂尖晶石-C磚。同時，還應該嚴格控制生產技術質量，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1. 李博知（安徽工業(yè)大學），耐火與石灰，2007,6；2.中國冶金 2005年第05期鐵水預處理用耐火材料研究內容；3.戰(zhàn)東平（東北大學），鐵水預處理技術，2008.6；4. 劉瀏，付杰，王維興.當代鋼鐵生產工藝技術的發(fā)展與展望，2004年煉鋼年會；5.藍振華，鐵水預處理用耐火材料研究，2009.2.16；6.華明智東北大學鐵水預處理用耐火材料現(xiàn)狀和發(fā)展方向，2012.3；7. 張壽榮.關于21世紀我國鋼鐵工業(yè)的若干思考，煉鋼，2002年4月；8.沈成孝.21世紀鋼鐵工業(yè)發(fā)展展望，未來與發(fā)展，1997年第6期；9.金鐵城，于陽主編.轉爐煉鋼新工藝、新技術與質量控制實用手冊，中國當代音像出版社，2003；10. 劉瀏，現(xiàn)代轉爐煉鋼技術的發(fā)展與展望，2004年煉鋼年會，2004年12月；11. 殷瑞玉，21世紀中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的初步評估，中國鋼鐵年會論文