第5章氧化物-碳復(fù)合耐火材料-2MgO-C質(zhì),MgO-CaO-C質(zhì)和Al2O3-C質(zhì)

1、4/16/20221鐵水預(yù)處理鐵水預(yù)處理爐外精煉爐外精煉連鑄連鑄4/16/20222問(wèn)題七、生產(chǎn)鎂碳磚的主要原料有哪些問(wèn)題七、生產(chǎn)鎂碳磚的主要原料有哪些? 4/16/20223(2)原料對(duì)原料對(duì)MgO-C質(zhì)耐火材料性能的影響質(zhì)耐火材料性能的影響 生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的原料有：鎂砂、石墨、結(jié)合劑和添加劑。原料的質(zhì)量直接影響MgO-C磚的性能和使用效果。（I）鎂砂）鎂砂鎂砂是生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的主要原料，鎂砂質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)MgO-C質(zhì)耐火材料的性能有著極為重要的影響，如何合理地選擇鎂砂是生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的關(guān)鍵。 鎂砂有電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂，它們具有不同的特點(diǎn)。4/16/20224 生

2、產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料與普通鎂質(zhì)耐火材料質(zhì)耐火材料與普通鎂質(zhì)耐火材料對(duì)鎂砂原料要求的區(qū)別。對(duì)鎂砂原料要求的區(qū)別。 生產(chǎn)普通鎂質(zhì)耐火材料，對(duì)鎂砂原料要求主要具有高溫強(qiáng)度和耐侵蝕性能。因此注重鎂砂的純度純度及化學(xué)成分中的C/S比和B2O3含量。 對(duì)于MgO-C磚所用的鎂砂，除了化學(xué)成分外，在組織結(jié)構(gòu)方面，還要求高密度和大結(jié)晶。因此生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料用的鎂砂質(zhì)量應(yīng)包括下列內(nèi)容：MgO含量（純度）；雜質(zhì)的種類(lèi)特別是C/S和B2O3含量;鎂砂的體密,氣孔孔徑,氣孔形狀等（燒結(jié)性）。4/16/20225鎂砂中的雜質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面的不利影響：鎂砂中的雜質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面的不利影響： 降低方鎂

3、石的直接結(jié)合程度；降低方鎂石的直接結(jié)合程度；高溫下與高溫下與MgO形成低熔物；形成低熔物；Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)在等雜質(zhì)在15001800時(shí)，先時(shí)，先于于MgO與與C反應(yīng)，留下氣孔使制品的抗渣性變差。反應(yīng)，留下氣孔使制品的抗渣性變差。 除了雜質(zhì)的總量以外，雜質(zhì)的種類(lèi)及相對(duì)含量對(duì)鎂砂的性能也有重大影響。其中的C/S比和B2O3含量的影響最為明顯。 一般要求鎂砂原料的C/S比為多少？為什么？4/16/20226 鎂砂中的SiO2含量低，可減少M(fèi)gO與C的高溫反應(yīng)；C/S比高的鎂砂，在高溫下與石墨共存的穩(wěn)定性好，C/S比越高，方鎂石直接結(jié)合直接結(jié)合程度亦高。鎂砂的燒結(jié)性燒結(jié)性越好,其體密越高，封

4、閉氣孔越少，則鎂砂向熔渣中溶解的溶解度越小。鎂砂熔損的重要過(guò)程之一是熔渣侵蝕方鎂石晶界內(nèi),促使MgO與熔渣反應(yīng)。當(dāng)熔渣和存在于方鎂石晶界中的SiO2和CaO等雜質(zhì)反應(yīng)之后，方鎂石晶體不斷向熔渣中分離。 體積密度高的鎂砂可以減少熔渣的侵入，從而提高了MgO-C磚的耐蝕能力。所以生產(chǎn)MgO-C的鎂砂一般要求體積密度3.34 g/cm3, 最好大于3.45g/cm3。4/16/20227 方鎂石的晶粒尺寸晶粒尺寸和體積密度體積密度決定著MgO同熔渣反應(yīng)的比表面積，從而影響其蝕損程度。 方鎂石的晶粒尺寸晶粒尺寸越大，則方鎂石的比表面越小，熔渣與方鎂石反應(yīng)的面積越小，因而抗渣能力越強(qiáng)。方鎂石直接結(jié)合程度

5、越大，則晶界晶界越少，晶界面積晶界面積亦小，因而熔渣向晶界處滲透越難。 一般情況下，電熔鎂砂電熔鎂砂的抗侵蝕性比燒結(jié)鎂砂好。其原因就在于電熔鎂砂的晶粒尺寸大、晶粒間的直接結(jié)合程度比燒結(jié)砂要大。 因此，要生產(chǎn)高質(zhì)量的MgO-C磚，須選擇高純鎂砂（MgO 97），C/S 2,CaO+SiO2量低，體積密度 3.34g/cm3,結(jié)晶發(fā)育良好，氣孔率3%,最好小于1%。4/16/20228 石墨的質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)如固定碳含量（fixed carbon）,粒度、灰分組成（ash）,形狀及揮發(fā)份（volatile content）、水分等影響著MgO-C磚的性能和使用效果。固定碳是指石墨中除去揮發(fā)分、灰分

6、以外的組成部分，揮發(fā)分是由低熔點(diǎn)物質(zhì)組成的有機(jī)及無(wú)機(jī)物。 石墨按固定碳含量的高低可分為: 低純石墨：（F.C：9495%)； 高純石墨（F.C：9598%）； 超高純石墨（F.C98）。4/16/20229（III）結(jié)合劑）結(jié)合劑結(jié)合劑起著連結(jié)基質(zhì)和顆粒的作用。 生產(chǎn)和使用過(guò)程中，基質(zhì)和結(jié)合劑是耐火材料的兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。 耐火材料廠常用哪些結(jié)合劑？耐火材料廠常用哪些結(jié)合劑？生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料對(duì)結(jié)合劑的要求：質(zhì)耐火材料對(duì)結(jié)合劑的要求：1、對(duì)石墨和鎂砂有良好的潤(rùn)濕性，粘度及流動(dòng)性。、對(duì)石墨和鎂砂有良好的潤(rùn)濕性，粘度及流動(dòng)性。2、熱處理時(shí)能縮合，確保制品具有足夠的強(qiáng)度；同、熱處理時(shí)能縮合，確

7、保制品具有足夠的強(qiáng)度；同時(shí)不使制品產(chǎn)生過(guò)大的膨脹與收縮。時(shí)不使制品產(chǎn)生過(guò)大的膨脹與收縮。3、固定碳含量要高，焦化處理后的碳素聚合體有良、固定碳含量要高，焦化處理后的碳素聚合體有良好的高溫強(qiáng)度。好的高溫強(qiáng)度。4、污染小或無(wú)污染。、污染小或無(wú)污染。哪些結(jié)合劑能滿足上述要求？哪些結(jié)合劑能滿足上述要求？4/16/202210生產(chǎn)生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料的結(jié)合劑種類(lèi)：質(zhì)耐火材料的結(jié)合劑種類(lèi)：煤瀝青、煤焦油、特殊碳質(zhì)樹(shù)脂、多元醇、瀝青煤瀝青、煤焦油、特殊碳質(zhì)樹(shù)脂、多元醇、瀝青變性酚醛樹(shù)脂、合成酚醛樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂等。變性酚醛樹(shù)脂、合成酚醛樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂等。煤瀝青煤瀝青固體樹(shù)脂固體樹(shù)脂液體樹(shù)脂液體樹(shù)脂4/16

8、/202211瀝青瀝青 瀝青(Pitch)是煤焦油或石油經(jīng)蒸餾蒸餾處理或催催化裂化化裂化提取沸點(diǎn)不同的各種餾分后的殘留物殘留物。 煤焦油瀝青(煤瀝青)、石油瀝青。煤瀝青芳香烴含量比石油瀝青多，耐火材料常用煤焦油瀝青作為結(jié)合劑。煤焦油瀝青在常溫下是固體，無(wú)嚴(yán)格的固定熔化溫度，常用軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)來(lái)表示其由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度。 按軟化點(diǎn)(環(huán)球法測(cè)定)的不同可分為低溫瀝青低溫瀝青(軟瀝青，軟化點(diǎn)60)、中溫瀝青中溫瀝青(中瀝青，軟化點(diǎn)6080)和高高溫瀝青溫瀝青(硬瀝青，軟化點(diǎn)90140)等，在耐火材料領(lǐng)域，中溫瀝青應(yīng)用最多，其次是高溫瀝青。 4/16/202212 碳素結(jié)合劑的殘?zhí)悸剩ㄌ妓亟Y(jié)合劑的

9、殘?zhí)悸剩?00）瀝青殘?zhí)悸?%酚醛樹(shù)脂殘?zhí)悸?%中溫瀝青（88）50.10熱塑性樹(shù)脂46.70高溫瀝青（138）56.57熱固性樹(shù)脂46.60改性瀝青（114）52.03瀝青改性樹(shù)脂29.90 瀝青雖有一定污染，但仍作為碳復(fù)合耐火材料的結(jié)合劑之一，是因?yàn)槠錃執(zhí)剂扛摺r(jià)格便宜、使用可靠。同時(shí)瀝青碳化后得到的碳的結(jié)晶狀況、真密度和抗氧化能力都比樹(shù)脂碳好。 4/16/202213樹(shù)脂樹(shù)脂 酚醛樹(shù)脂是碳復(fù)合耐火材料最常用的結(jié)合劑。 酚醛樹(shù)脂是由酚類(lèi)化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚、叔丁酚、雙酚A等）與醛類(lèi)化合物（如甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在堿性或酸性催化劑作用下，經(jīng)加成縮聚反應(yīng)加成縮聚反應(yīng)

10、制得的樹(shù)脂統(tǒng)稱(chēng)為酚醛樹(shù)脂。OH苯酚HCHO甲醛苯酚與甲醛的結(jié)構(gòu)式苯酚與甲醛的結(jié)構(gòu)式 （phenol）（formaldehyde）4/16/202214酚醛樹(shù)脂的分類(lèi)酚醛樹(shù)脂的分類(lèi)按其加熱性狀和結(jié)構(gòu)形態(tài)分：熱塑性熱固性按產(chǎn)品的形態(tài)分：液態(tài)酚醛樹(shù)脂固態(tài)酚醛樹(shù)脂水溶性醇溶性塊狀粒狀粉末狀按固化溫度分類(lèi)高溫固化型（固化溫度130150）中溫固化型（固化溫度105l10）常溫固化型（固化溫度2030）4/16/202215酚醛樹(shù)脂的性質(zhì)酚醛樹(shù)脂的性質(zhì)50556065700.1110100二甘醇乙二醇乙醇 25C時(shí) 熔體的粘度/Pas酚 醛清漆含量/%酚 醛清漆C甲 醇熔體粘度與溫度的關(guān)系熔體粘度與溫度的

11、關(guān)系 溶劑種類(lèi)對(duì)熔體粘度的影響溶劑種類(lèi)對(duì)熔體粘度的影響 1401601802002202400.1110100酚 醛清漆 C酚 醛清漆 B 熔體粘度/Pa.s溫度/酚 醛清漆 A高分 子 量低分 子 量粘度粘度 做耐火材料結(jié)合劑時(shí)，一般要求其具有高濃度和低粘度。 4/16/202216碳化率碳化率 碳化率（或殘?zhí)悸剩┑母叩椭苯佑绊懙胶寄突鸩牧系男阅?，不同有機(jī)結(jié)合劑的碳化率如下表。 種類(lèi)碳化率/%種類(lèi)碳化率/%焦油瀝青52.5密胺樹(shù)脂10.2酚醛樹(shù)脂52.1環(huán)氧樹(shù)脂10.1呋喃樹(shù)脂49.1尿素樹(shù)脂8.2聚丙烯腈44.3天然橡膠0.6醋酸纖維素11.7聚脂樹(shù)脂0.3有機(jī)結(jié)合劑的碳化率有機(jī)結(jié)合劑的

12、碳化率 4/16/202217瀝青與酚醛樹(shù)脂碳化產(chǎn)物比較瀝青與酚醛樹(shù)脂碳化產(chǎn)物比較 不同的結(jié)合劑，碳化后具有不同的碳化結(jié)構(gòu)，從而影響到碳復(fù)合耐火材料的抗氧化性和抗侵蝕性等使用性能。800100012001400160018004045505560657075在Ar氣中 結(jié)晶度/%熱處理溫度/ 樹(shù)脂碳 瀝青碳瀝青碳和樹(shù)脂碳的瀝青碳和樹(shù)脂碳的結(jié)晶度結(jié)晶度 結(jié)結(jié)晶晶度度比比較較4/16/2022188001700瀝青碳1.47 g/cm32.13 g/cm3樹(shù)脂碳1.23 g/cm31.54 g/cm3真密度比較真密度比較氧氧化化行行為為 800100012001400160018005005506

13、00650700750800 樹(shù)脂碳氧化峰值（Y，Z）熱處理溫度/瀝青碳XYZ80010001200140016001800450500550600650700樹(shù)脂碳 氧化開(kāi)始溫度/熱處理溫度/瀝青碳4/16/202219 酚醛樹(shù)脂的碳化組織被認(rèn)為是玻璃狀結(jié)構(gòu)，韌性不夠，而瀝青的碳化組織為鑲嵌結(jié)構(gòu)，所以有時(shí)為提高制品的性能，將煤瀝青與酚醛樹(shù)脂混合使用。 酚醛樹(shù)脂在生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂在生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)的優(yōu)點(diǎn)磚時(shí)的優(yōu)點(diǎn)混練與成型性能好，在室溫下可直接混練與成型；在熱處理時(shí)可進(jìn)一步縮合，使成品強(qiáng)度進(jìn)一步提高；在高溫下能使MgO-C磚保持較高的熱態(tài)強(qiáng)度。固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的碳結(jié)合；磚坯強(qiáng)度高

14、；4/16/202220（IV）添加劑）添加劑 為抑制碳在使用過(guò)程中的氧化，在生產(chǎn)為抑制碳在使用過(guò)程中的氧化，在生產(chǎn)MgO-C質(zhì)耐火材料時(shí)常加入一定量的添加劑。質(zhì)耐火材料時(shí)常加入一定量的添加劑。 常用的添加劑有：金屬鋁粉、硅粉、鋁鎂合金常用的添加劑有：金屬鋁粉、硅粉、鋁鎂合金粉、粉、SiC粉等。粉等。 粒度：粒度：100目。目。 加入硅粉或SiC粉抗氧化機(jī)理： 原磚層內(nèi)的硅粉或SiC粉與CO反應(yīng)生成SiO等氣體，向外擴(kuò)散至脫碳層，被氧化生成SiO2，沉積在氣孔內(nèi)，堵塞了氣孔，降低了擴(kuò)散流量，從而提高了含碳耐火材料的抗氧化性； 存在于脫碳層中的抗氧化劑，在反應(yīng)過(guò)程中生成的活性氧化物促進(jìn)了脫碳層的

15、燒結(jié)，提高了脫碳層的強(qiáng)度，降低了氣孔率，同時(shí)起到了保護(hù)層的作用。4/16/20222102004006008001000 1200 1400406080100120140160180 b/9.8cm-1t/oC Al+Mg Al+Si Al None不同金屬添加劑對(duì)不同金屬添加劑對(duì)MgO-C磚抗彎強(qiáng)度的影響磚抗彎強(qiáng)度的影響4/16/202222(3) MgO-C磚的生產(chǎn)磚的生產(chǎn)按照所用結(jié)合劑的不同，MgO-C磚的生產(chǎn)工藝流程有以下兩種： 樹(shù)脂作結(jié)合劑鎂砂碳素原料固體樹(shù)脂液體樹(shù)脂破粉碎篩分配料混練成型熱處理質(zhì)檢包裝入庫(kù)4/16/202223 焦油瀝青結(jié)合劑鎂砂石墨瀝青顆粒料細(xì)粉配料熔煉加熱熱混練

16、熱成型熱處理檢驗(yàn)包裝入庫(kù)4/16/2022243.2MgO-C磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)1.1. 鎂砂臨界粒度的選擇鎂砂臨界粒度的選擇通常MgO-C磚的熔損是通過(guò)工作面上的鎂砂同熔渣反應(yīng)進(jìn)行的，熔損速度的大小除與鎂砂本身的性質(zhì)有關(guān)外，還取決于鎂砂顆粒的大小。較大的顆粒會(huì)有較高的耐蝕性能，但其脫離MgO-C磚工作面浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦發(fā)生這種情況，就會(huì)加快MgO-C磚的損毀速度。鎂砂大顆粒的絕對(duì)膨脹量比小顆粒要大，再加上鎂砂膨脹系數(shù)比石墨大得多，所以在MgO-C磚中鎂砂大顆粒與石墨界面比鎂砂小顆粒與石墨界面產(chǎn)生的應(yīng)力大，因而產(chǎn)生的裂紋也大，這說(shuō)明MgO-C磚中的鎂砂臨界粒度尺寸小時(shí)

17、，會(huì)具有緩解熱應(yīng)力的作用。4/16/202225 從制品性能方面考慮，臨界粒度變小，制品的開(kāi)口氣孔下降，氣孔孔徑變小，有利于制品抗氧化性的提高，同時(shí)物料間的內(nèi)磨擦力增大，成型困難，造成密度下降。 因此，在生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)，要概括地確定鎂砂的臨界粒度是非常困難的。通常需要根據(jù)MgO-C磚的特定使用條件來(lái)確定鎂砂的臨界粒度尺寸。一般而言，在溫度梯度大、熱沖擊激烈的部位使用的MgO-C磚需選擇較小的臨界粒度；而要求耐蝕性高的部位，則需要的臨界粒度尺寸要大。例如風(fēng)眼磚、轉(zhuǎn)爐耳軸、渣線用MgO-C磚，鎂砂的臨界粒度選用1mm,而一般轉(zhuǎn)爐、電爐用MgO-C磚的臨界粒度選用3mm；另外轉(zhuǎn)爐不同部位的MgO

18、-C，由于使用條件的不同，臨界粒度尺寸也有所區(qū)別。4/16/202226為了提高制品的體積密度，對(duì)于成型設(shè)備噸位小的生產(chǎn)廠家，臨界粒度可選大些。2. 2. 基質(zhì)部分鎂砂細(xì)粉的細(xì)度基質(zhì)部分鎂砂細(xì)粉的細(xì)度為使MgO-C磚中顆粒與基質(zhì)部分的熱膨脹能保持整體均勻性，基質(zhì)部分需配入一定數(shù)量的鎂砂細(xì)粉，另外也有利于基質(zhì)部分氧化后結(jié)構(gòu)保持一定的完整性。 但若配入的鎂砂細(xì)粉太細(xì)，則會(huì)加快MgO的還原速度，從而加快MgO-C磚的損毀。小于0.01mm的鎂砂很易石墨反應(yīng)，所以在生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)最好不配入這種太細(xì)的鎂砂。4/16/202227為了獲得性能優(yōu)良的MgO-C磚，MgO-C磚中 0.074 mm的鎂砂與

19、石墨的比值應(yīng)小于0.5，而超過(guò)1時(shí)，則會(huì)使基質(zhì)部分的氣孔率急劇增大。3. 3. 石墨加入量石墨加入量石墨的加入量應(yīng)與不同磚種及不同的使用部位結(jié)合在一起考慮。一般情況下，若石墨加入量10，則制品中難于形成連續(xù)的碳網(wǎng)，不能有效地發(fā)揮碳的優(yōu)勢(shì)；石墨加入量20，生產(chǎn)時(shí)成型困難，易產(chǎn)生裂紋，制品易氧化，所以石墨的加入量一般在1020%之間，根據(jù)不同的部位，選擇不同的石墨加入量。4/16/202228 MgO-C磚的熔損受石墨的氧化和MgO向熔渣中的溶解這兩個(gè)過(guò)程的支配，增加石墨量雖能減輕熔渣的侵蝕速度，但卻增大了氣相和液相氧化造成的損毀。因此當(dāng)兩者平衡時(shí)的石墨加入量可顯示出最小的熔損值。4. 4. 混練

20、混練泥混練設(shè)備：石墨比重輕，混練時(shí)易浮于混合料的頂部，使之不完全與配方中的其它組分接觸。一般采用高速攪拌機(jī)或行星式混料機(jī)。 混練時(shí)正確的加料次序:鎂砂(粗、中) 結(jié)合劑 石墨鎂砂細(xì)粉和添加劑的混合粉。abcde 熔損深度碳含量/% 氧化速度 侵蝕速度 熔損速度4/16/202229 5. 5. 混練時(shí)間混練時(shí)間 視不同的混練設(shè)備,混練時(shí)間略有差異。若在行星式混練機(jī)中混練，首先將粗、中顆粒混合35min,然后加入樹(shù)脂混碾35 min,再加入石墨，混碾45min,再加入鎂砂粉及添加劑的混合粉，混合35min,使總的混合時(shí)間在2030min左右。若混合時(shí)間太長(zhǎng)，則易使鎂砂周?chē)氖c細(xì)粉脫落，且泥料

21、因結(jié)合劑中的溶劑大量揮發(fā)而發(fā)干;若太短，混合料不均勻，且可塑性差，不利于成型。理想的泥料模型：4/16/202230 6. 6. 成型成型成型是提高填充密度，使制品組織結(jié)構(gòu)致密化的重要途徑，因此需要高壓成型，同時(shí)嚴(yán)格按照先輕后重、多次加壓的操作規(guī)程進(jìn)行壓制，由于MgO-C磚的膨脹，模具需要縮尺（一般為1）。生產(chǎn)MgO-C磚時(shí)，常用磚坯密度來(lái)控制成型工藝，一般壓力機(jī)的噸位越高，則磚坯的密度越高，同時(shí)混合料所需的結(jié)合劑越少（不然因顆粒間距離的縮短，液膜變薄使結(jié)合劑局部集中，造成制品結(jié)構(gòu)不均勻，影響制品的性能同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈性后效而造成磚坯開(kāi)裂）。成型設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的制品尺寸加以具體選擇，一

22、般情況下成型設(shè)備的選擇規(guī)則如下表：加壓面積 115230300160400200600200700200900200摩擦機(jī)30040060080010001500液壓機(jī)60080012001600200030004/16/202231 7. 7. 硬化處理硬化處理用酚醛樹(shù)脂結(jié)合的MgO-C磚，可在150250 的溫度下進(jìn)行熱處理，樹(shù)脂可直或間接地硬化，使制品具有較高的強(qiáng)度。硬化處理升溫制度： 5060 樹(shù)脂軟化 保溫 100110 溶劑大量揮發(fā) 保溫 200或250 結(jié)合劑縮合硬化 保溫MgO-C磚牌號(hào)MT10A MT10B MT10C MT14AMT14BMT14CMT18AMT18AMT1

23、8AMgO/%807876767474727070C,%101010141414181818顯氣孔率,456456345體密，g/cm32.92.852.82.92.822.772.92.82.77常溫耐壓,Mpa403530403525403525高溫抗折,Mpa6541085974(140030min)抗氧化性提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)附附:MgO-C質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)4/16/2022325.4MgO-CaO-C質(zhì)耐火材料質(zhì)耐火材料 CaO又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，并具有又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，并具有凈化鋼液凈化鋼液的作用，的作用，在冶煉不銹鋼、純凈鋼、及低硫鋼等優(yōu)質(zhì)鋼種領(lǐng)域的作用在冶煉不銹鋼、純凈鋼、及

24、低硫鋼等優(yōu)質(zhì)鋼種領(lǐng)域的作用日益受到人們的重視。日益受到人們的重視。 4/16/2022331原料的種類(lèi) 燒結(jié)白云石、合成鎂白云石、電熔白云石、電熔CaO熟料。這些原料與C所制得的磚分別稱(chēng)為白云石碳磚、鎂白云石碳磚等。2含游離CaO原料的顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各種含游離CaO的原料，若CaO30%時(shí)，則CaO(方鈣石)成為連續(xù)晶相，方鎂石則被方鈣石晶相所包圍。電熔原料比燒結(jié)原料有更大的晶體尺寸。含游離含游離CaO的堿性耐火材料原料與性能的堿性耐火材料原料與性能4/16/2022343原料的水化性含游離CaO的堿性耐火原料,一旦同外界的水分接觸,即發(fā)生水化作用,隨之而發(fā)生V300,使原料粉化。在選擇原料時(shí),

25、一般用合成鎂鈣熟料，原因是其抗水化性比較好，這是由于合成料中CaO的聚集體較少，CaO和MgO均勻分布，CaO與外界的接觸面較小。4/16/2022351)生產(chǎn)工藝流程 MgO-CaO-C磚生產(chǎn)工藝流程隨結(jié)合劑的不同而有所差異。 瀝青結(jié)合劑 當(dāng)用瀝青作為MgO-CaO-C磚的結(jié)合劑時(shí),其生產(chǎn)工藝流程如右圖所示：MgO-CaO-C磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)鎂鈣砂熱處理熱成型熱混碾配料加熱粗中顆粒加熱瀝青石墨電熔鎂砂細(xì)粉質(zhì)檢4/16/202236無(wú)水樹(shù)脂結(jié)合劑 當(dāng)用無(wú)水樹(shù)脂結(jié)合劑時(shí)生產(chǎn)工藝流程同MgO-C磚。2)MgO-CaO-C磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)1. 骨料與基質(zhì)為了提高M(jìn)gO-C

26、aO-C制品的抗水化性，一般采用含游離CaO的原料為骨料，基質(zhì)部分為電熔鎂砂和石墨，這樣可提高制品的抗渣性能和抗水化性能。2. 結(jié)合劑由于CaO易水化，因此所用結(jié)合劑應(yīng)盡量少含結(jié)合水或游離水，可用的結(jié)合劑有：煤瀝青、石油重質(zhì)瀝青、高碳結(jié)合劑、無(wú)水樹(shù)脂。4/16/2022373. 石墨加入量石墨加入量根據(jù)實(shí)際用途及操作條件來(lái)確定石墨的加入量。對(duì)于低CaO/SiO2比、高總鐵渣，石墨的加入量不宜太多。這是由于除CaO與鐵的氧化物反應(yīng)生成低熔物外，渣中鐵的氧化物和石墨反應(yīng)，使磚的損毀增大；對(duì)于低CaO/SiO2比、低總鐵渣，石墨加入量越高，則MgO-CaO-C磚的抗渣性越好，但這類(lèi)磚的耐磨性變差，不

27、適應(yīng)于鋼水流動(dòng)劇烈的部位；對(duì)于高CaO/SiO2比、高總鐵渣，石墨含量增大，有利于制品熔損量的降低。4/16/202238 4. 混練與成型混練與成型當(dāng)用無(wú)水樹(shù)脂時(shí)與MgO-C磚相同；當(dāng)用瀝青作為結(jié)合劑時(shí)，通常采用熱態(tài)混練與熱態(tài)成型，另外為了提高制品的體積密度，增強(qiáng)碳結(jié)合，對(duì)已壓好的磚進(jìn)一步經(jīng)焦化處理后再用焦油瀝青浸漬，可明顯提高制品的性能。5. 泥料配制泥料配制6. 磚坯表面處理磚坯表面處理對(duì)于成型好的磚坯，為了防止CaO的水化，同時(shí)為了防滑，一般要進(jìn)行表面處理，表面處理劑為稀釋后的無(wú)水樹(shù)脂。7. 熱處理熱處理MgO-CaO-C磚的熱處理同MgO-C磚。4/16/202239 鋁碳質(zhì)耐火材料

28、是指將氧化鋁原料和碳素原料，同時(shí)加入SiC、單質(zhì)Si等添加劑，用瀝青或樹(shù)脂等有機(jī)結(jié)合劑粘結(jié)而成的碳復(fù)合耐火材料。5.5鋁碳質(zhì)耐火材料鋁碳質(zhì)耐火材料 鋁碳質(zhì)耐火材料大量應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程中的連鑄工序、高爐鐵水溝和鐵水包等設(shè)備上。右圖是鋼鐵生產(chǎn)工序圖及有關(guān)設(shè)備名稱(chēng)。4/16/202240 連鑄用耐火材料，是指從鋼包開(kāi)始連鑄工序所用的耐火材料。近年來(lái)，由于對(duì)鋼材質(zhì)量要求的提高，對(duì)連鑄用耐火材料的質(zhì)量也不斷提高，連鑄對(duì)耐火材料的要求連鑄對(duì)耐火材料的要求: 耐高溫；耐高溫； 不與鋼液或合金發(fā)生反應(yīng)；抗渣性強(qiáng)；不與鋼液或合金發(fā)生反應(yīng)；抗渣性強(qiáng)； 抗高速鋼流沖刷；抗高速鋼流沖刷； 低氣孔率，防止空氣進(jìn)入

29、鋼液；高的抗熱沖擊能力；低氣孔率，防止空氣進(jìn)入鋼液；高的抗熱沖擊能力； 精確的幾何尺寸；精確的幾何尺寸； 裝置和使用簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格不能太高。裝置和使用簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格不能太高。 連鑄對(duì)耐火材料的要求連鑄對(duì)耐火材料的要求4/16/202241 連鑄用耐火材料如下圖所示，其中用到碳復(fù)合耐火材料的部位有：鋼包的渣線，各種水口磚、各種滑板及整體塞棒。渣線MgO-C磚Al2O3-MgO質(zhì)澆注料水口磚Al2O3-C滑板鋁碳質(zhì)浸入式水口整體Al2O3質(zhì)塞棒連鑄用耐火材料連鑄用耐火材料4/16/202242滑動(dòng)水口用耐火材料滑動(dòng)水口用耐火材料 滑動(dòng)水口系統(tǒng)（包括上下水口、上下滑板）作為鋼包和中間包的

30、鋼水流量控制系統(tǒng)，因可控性好，能提高生產(chǎn)率而得到迅速發(fā)展。 滑動(dòng)水口系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的塞棒水口控制系統(tǒng)，它促進(jìn)了鋼包精煉工藝和連鑄技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)，隨著鋼產(chǎn)量的上升和鋼質(zhì)量的提高，與此同時(shí)多爐連鑄技術(shù)的發(fā)展必須要求滑動(dòng)水口系統(tǒng)增加使用壽命，減少操作費(fèi)用。4/16/202243由于滑板（Sliding Plate）直接控制鋼水的流量，所以被認(rèn)為是滑動(dòng)水口系統(tǒng)中最重要的部分，為了獲得較長(zhǎng)的使用壽命和穩(wěn)定的操作，滑板磚作為滑動(dòng)水口系統(tǒng)的耐火材料和機(jī)械部件都要求具有優(yōu)良的性能。4/16/202244滑板滑板的類(lèi)型及組成往復(fù)式旋轉(zhuǎn)式從結(jié)構(gòu)上分：按滑動(dòng)方式的不同，分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式； 從組成滑板的塊數(shù)上分：兩

31、層式和三層式； 從用途上分：由鋼包用和中間包用滑板。圖4.3滑板類(lèi)型4/16/202245 一般情況下，強(qiáng)度上升，熱震穩(wěn)定性下降，這是鋁碳質(zhì)滑板存在的問(wèn)題。 莫來(lái)石、鋯莫來(lái)石、鋯剛玉等材料比剛玉的膨脹系數(shù)小，因此這些材料適合于作為滑板的原料，以降低制品的膨脹系數(shù)和提高其熱震穩(wěn)定性。 目前，作為一種膨脹率低適合于生產(chǎn)低膨脹、高抗熱震穩(wěn)定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2-SiO2）已被投入生產(chǎn)和使用。 AZTS的主要礦物組成為剛玉、斜鋯石和莫來(lái)石（monoclinc- ZrO2 ）。 剛玉中含有Al2O3-TiO2和m- ZrO2,這類(lèi)材料由三種以上礦相組成，礦相在材料中分布均勻

32、。4/16/202246氧化鋁原料（粗中細(xì)）碳素(石墨,碳黑)添加物(Si,Al,SiC)結(jié)合劑混混 合合成型還原燒成油浸熱處理機(jī)加工成品 鋁碳滑板的制造工藝流程如下圖. 圖4.5滑板制造工藝流程滑板的基本制造工藝滑板的基本制造工藝燒成鋁碳滑板燒成鋁碳滑板原料原料：燒結(jié)剛玉、電熔剛玉、燒結(jié)剛玉莫來(lái)石、合成莫來(lái)石、鱗片石墨、碳黑、硬質(zhì)瀝青和添加劑。4/16/202247燒成鋁碳滑板的結(jié)合系統(tǒng)燒成鋁碳滑板的結(jié)合系統(tǒng)在燒成鋁碳滑板中，有機(jī)結(jié)合劑在燒成中碳化結(jié)焦，形成碳結(jié)合； 加入物Si，在1300還原燒成時(shí)，與碳素生成SiC,在磚體內(nèi)形成陶瓷結(jié)合。 所以燒成鋁碳滑板中存在著兩種結(jié)合系統(tǒng)，它使滑板的強(qiáng)

33、度明顯提高，而且就是在使用中碳素燃盡之后，由于陶瓷結(jié)合系統(tǒng)的作用也能保持足夠的殘余強(qiáng)度。4/16/202248滑板耐火材料的損毀滑板耐火材料的損毀滑板耐火材料的損毀形式因使用條件而異。下表列出滑板用耐火材料損毀的主要原因及損毀形式的關(guān)系，這些原因一般不是單獨(dú)存在的，而是相互影響，成倍加劇損毀，因此對(duì)于滑板用耐火材料來(lái)說(shuō)，掌握其使用條件、損毀形式、考慮其應(yīng)具備的性能平衡是必不可少的?；瑒?dòng)表面剝落蝕損因素蝕損形式鑄口直徑擴(kuò)大鑄口周?chē)p滑板的蝕損形式滑動(dòng)表面剝落鑄口堵塞鋼水流的磨損與蝕損熱震鋼渣粘附在滑板的表面Al2O3附著滑動(dòng)表面蝕損放射狀裂紋鑄口周?chē)粼?/16/2022491 長(zhǎng)水口 連鑄用

34、長(zhǎng)水口和浸入式水口一般是在較大的熱震條件下使用，所以過(guò)去用熔融SiO2材質(zhì)，但隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，長(zhǎng)水口和浸入式水口的使用條件變得日益苛刻，因此耐蝕性和熱震性更好的等靜壓成型的鋁碳質(zhì)和鋯碳質(zhì)水口已成為主體。連鑄用水口的使用目的是為了保證鋼包中間包之間或中間包結(jié)晶器之間的鋼水順利通過(guò)，同時(shí)具有重要的氣密功能以防鋼水的二次氧化和渣的卷入。這些連鑄用水口的使用壽命和穩(wěn)定性對(duì)連鑄機(jī)的生產(chǎn)率以及板坯的質(zhì)量有很大的影響。鋁碳質(zhì)長(zhǎng)水口、整體塞棒和浸入式水口鋁碳質(zhì)長(zhǎng)水口、整體塞棒和浸入式水口4/16/202250 水口安裝在滑板或整體塞棒下方，上部用夾持器固定，下部自然下垂，用于控制鋼水的流量。連鑄用水口承受

35、注鋼初期的強(qiáng)烈熱震強(qiáng)烈熱震和由鋼水流動(dòng)所造成的振動(dòng)機(jī)械力。因此在長(zhǎng)水口夾持器夾持部分部位（頸部）易造成折損及裂紋。中間包和結(jié)晶器的鋼水被流出的渣的保護(hù)渣保護(hù)渣所覆蓋，連鑄用水口的外壁被渣蝕損，特別是浸入式水口由于浸漬在堿和氟成分高的蝕損性強(qiáng)的保護(hù)渣中，所以保護(hù)渣線的蝕損是影響浸入式水口壽命的主要因素。長(zhǎng)水口長(zhǎng)水口4/16/202251長(zhǎng)水口的損毀原因長(zhǎng)水口的損毀原因長(zhǎng)水口在鋼水從鋼包向中間包澆注過(guò)程中，具有長(zhǎng)水口在鋼水從鋼包向中間包澆注過(guò)程中，具有重要的氣密功能。其損毀原因：重要的氣密功能。其損毀原因：澆注初期因耐熱剝落性差而發(fā)生縱向開(kāi)裂；澆注初期因耐熱剝落性差而發(fā)生縱向開(kāi)裂；由于機(jī)械強(qiáng)度差，

36、耐熱應(yīng)力能力低而導(dǎo)致頸由于機(jī)械強(qiáng)度差，耐熱應(yīng)力能力低而導(dǎo)致頸部裂縫；部裂縫；渣線及內(nèi)表面的侵蝕；渣線及內(nèi)表面的侵蝕；連接處的氧化或氧氣清洗造成的變質(zhì)。連接處的氧化或氧氣清洗造成的變質(zhì)。4/16/202252浸入式水口是連鑄用耐火材料的薄弱環(huán)節(jié)，它的壽命決定著連鑄的爐數(shù)。浸入式水口的損毀浸入式水口的損毀浸入式水口比鋼包水口短，預(yù)熱后使用，故通常不會(huì)產(chǎn)生裂紋。浸入式水口的主要損毀是發(fā)生在保護(hù)渣與浸入式水口材料相接觸的渣線上的侵蝕。 保護(hù)渣線部位的侵蝕受保護(hù)渣的性質(zhì)和結(jié)晶器表面流體流動(dòng)的影響，通常在高速澆鑄或電磁攪拌的情況下侵蝕大，保護(hù)渣中氟含量高和堿度低加速了渣線部位的侵蝕。浸入式水口浸入式水口4

37、/16/202253 Al2O3堵塞堵塞是Al2O3在浸入式水口中積累造成的現(xiàn)象，是鋁鎮(zhèn)靜鋼澆注中最主要的問(wèn)題。沉積的Al2O3一般是指由Al2O3凝塊和凝固的鋼水所組成，堵塞受鋼的種類(lèi)、密封條件和鋼水的熱損失的影響。渣線部位的侵蝕和Al2O3堵塞是影響浸入式水口壽命的兩個(gè)最致命的因素。4/16/202254防防Al2O3堵塞的方法與措施堵塞的方法與措施使用材質(zhì)及防止方法切斷氧源使用無(wú)硅材料采用不與Al2O3濕潤(rùn)的材料SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g)3SiO(g)+2(Al)= Al2O3+3Si抑制鋼水溫度降低使用氮化物和鋯質(zhì)材料抑制鋼水在水口表面的滯留使用低導(dǎo)熱率的低碳或無(wú)碳材料形成低共熔物使用CaO材料，從表面形成低熔點(diǎn)的Ca