連鑄耐火材料研究進展與工業(yè)應用

1、 顧華志顧華志武漢科技大學武漢科技大學概述概述連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀塞棒耐火材料塞棒耐火材料滑板耐火材料滑板耐火材料氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料結語結語潔凈鋼：鋼中夾雜物和雜質元素的數量、分布和大小潔凈鋼：鋼中夾雜物和雜質元素的數量、分布和大小“降低降低”到對到對產品加工性能、使用性能無不良影響的鋼。產品加工性能、使用性能無不良影響的鋼。 p 生產苛刻條件下高附加值鋼鐵產品的基礎。p 鋼鐵企業(yè)核心競爭力的重要組成部分，國家鋼鐵制造水平的重要 標志。p 高效率、低成本潔凈鋼生產技術為優(yōu)先發(fā)展主題和重點。高效率、低成本潔凈鋼生產技術為優(yōu)先發(fā)展主題和重點。 國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃

2、綱要 國家鋼鐵產業(yè)發(fā)展政策一一 概述概述p既是鋼水冶煉過程的爐襯材料，又參 與冶金過程，也是鋼中有害元素和非金屬夾雜物的主要來源之一。p 耐火材料是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的支撐。解決連鑄耐火材料對鋼水污染成為潔凈鋼生產關鍵技術之一 如果沒有合適的耐火材料，精煉如果沒有合適的耐火材料，精煉后的鋼水，在成材前又可能在鋼包，后的鋼水，在成材前又可能在鋼包，特別是中間包中被重新二次污染。特別是中間包中被重新二次污染。一一 概述概述n中間包結構設計中間包結構設計 n 中間包的形狀、幾何尺寸對中間包中間包的形狀、幾何尺寸對中間包內流場及鋼液的停留時間有顯著的影內流場及鋼液的停留時間有顯著的影響。響。一一 概述概述中

3、間包加熱技術中間包加熱技術 等離子體加熱等離子體加熱 電感應加熱電感應加熱 電渣加熱電渣加熱 陶瓷電阻加熱陶瓷電阻加熱 一一 概述概述一一 概述概述n 氧化物的自由能及氧分壓 耐火材料堿性化耐火材料堿性化一一 概述概述不同耐火材料對鋼中硫含量的影響n1-石灰磚石灰磚；2-剛玉磚剛玉磚；3-鎂鋁尖晶石磚；鎂鋁尖晶石磚；4-鎂磚；鎂磚；5-鎂碳磚；鎂碳磚；6-鎂鈣磚；鎂鈣磚；7-油浸高油浸高鋁磚；鋁磚； 8-高鋁磚；高鋁磚；9-鎂鉻磚；鎂鉻磚； 10-鋯英石鋯英石磚磚一一 概述概述中間包擋墻高鋁質（莫來石質）高鋁質（莫來石質）低水泥中間擋墻已很少使用鎂質擋墻鎂質擋墻很快轉變成鎂鋁質、鋁鎂鉻質鎂鋁質

4、、鋁鎂鉻質新品種為硅微粉結合MgOMgO熔融石英質擋墻熔融石英質擋墻，熔融石英能顯著改善鎂質的抗熱震性，提高韌性和抗沖刷能力，在某些鋼廠配合中間包干式料使用，壽命達到40小時。一一 概述概述中間包干式料目前大型中間包大量使用鎂質涂抹料、噴涂料。小型中間包也大量推廣使用樹脂結合干式料，使中間包壽命大幅度提高，但存在污染環(huán)境問題，大企業(yè)難以接受。新品種：無機鹽結合的鎂質干式料無機鹽結合的鎂質干式料優(yōu)點：不含碳或含碳量很低，無污染。缺點：壽命不長，60T板坯中間包68爐（通鋼量約2000T）一一 概述概述二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀耐火材料的總侵蝕率：耐火材料的總侵蝕率： Wt = Wsy

5、s = Wc + Wf+ Wth 式中，式中，Wt （或（或Wsys）為耐火材料總侵蝕率；）為耐火材料總侵蝕率；Wc為由于化學反應引起的為由于化學反應引起的耐火材料侵蝕率；耐火材料侵蝕率；Wf為由于流體力學作用引起的耐火材料侵蝕率；為由于流體力學作用引起的耐火材料侵蝕率；Wth為為由于結構應力或熱應力作用引起的耐火材料的侵蝕率。由于結構應力或熱應力作用引起的耐火材料的侵蝕率。 使用條件：多相流動使用條件：多相流動 化學反應化學反應 熱應力破壞熱應力破壞協(xié)同作用協(xié)同作用二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀Wff = f ( , I ) = ( x , y ) I( x , y ) 帶有夾雜物的

6、鋼液沖向耐火材料表面時，造成短程切削與帶有夾雜物的鋼液沖向耐火材料表面時，造成短程切削與 塑性變形的坑，在反復塑性變形的情況下形成磨損。塑性變形的坑，在反復塑性變形的情況下形成磨損。高速流動的鋼液與耐火材料壁面之間由于相對運動而產生高速流動的鋼液與耐火材料壁面之間由于相對運動而產生 剪切應力，不斷地撕裂、剝落表面耐火材料。剪切應力，不斷地撕裂、剝落表面耐火材料。湍流加劇了局部鋼液的攪動，促進沖蝕過程。湍流加劇了局部鋼液的攪動，促進沖蝕過程。因此，鋼液對耐火材料的沖蝕需考慮剪切應力與湍流強度兩方因此，鋼液對耐火材料的沖蝕需考慮剪切應力與湍流強度兩方面主要因素。面主要因素。 式中，Wff為鋼液對耐

7、火材料的沖蝕率；為壁面剪切力，Pa； I為湍流強度；x、y、z分別為位置坐標，m。 中間包內的耐火材料在高溫下的沖蝕可看作塑性沖蝕。中間包內的耐火材料在高溫下的沖蝕可看作塑性沖蝕。二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀以二流板坯中間包為例，系統(tǒng)研究了不同控流裝置的配置以二流板坯中間包為例，系統(tǒng)研究了不同控流裝置的配置對中間包耐火材料沖蝕強度的影響。對中間包耐火材料沖蝕強度的影響。 中間包中心截面鋼液流場中間包中心截面鋼液流場 （a） 擋渣堰距離入口擋渣堰距離入口750mm （b） 擋渣堰距離入口擋渣堰距離入口1200mm （c） 擋渣堰距離入口擋渣堰距離入口1500mm 鋼液對耐火材料的沖蝕強

8、度鋼液對耐火材料的沖蝕強度 鋼液對耐火材料的沖蝕率鋼液對耐火材料的沖蝕率 二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀渣蝕過程受熔渣/耐火材料化學組成、溫度、流動及材料顯微結構等多因素影響。101520253035400.00.51.01.52.0渣蝕深度/渣蝕深度/mm轉 速轉 速/(r/min) 耐火材料與熔渣的相對運動會加速熔渣與耐火材料間的傳質過程。動態(tài)抗渣實驗表明：轉速與滲透侵蝕界面層的厚度成正比：d=0.053r-0.04二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀轉速(r)中心溫度(K)邊緣溫度(K)中心應力(MPa)邊界應力(GPa)101484.66

9、1785.4113.419.0201459.711782.6314.819.4301435.251779.929.6719.8401410.381777.1530.521.5不同轉速條件下不同轉速條件下試樣溫度與熱應力分布試樣溫度與熱應力分布熔渣相對運動同時也導致耐火材料與熔渣界面處熱應力遞增，因而導致界面產生裂紋而加速熔渣的滲透和侵蝕。F=19.79-0.11r+0.004r21020304018.519.019.520.020.521.021.522.0邊 界熱應力值邊 界熱應力值/GPa轉 速轉 速(r/min) 邊界熱 應力 F=19.7875-0.11r+0.004r2 二二 連鑄耐

10、火材料損毀連鑄耐火材料損毀透氣磚透氣磚 彌散式彌散式 直通孔式直通孔式 直通狹縫式直通狹縫式 組合式組合式 二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀不同吹氣量對透氣耐火材料溫度場的影響不同吹氣量對透氣耐火材料溫度場的影響吹氣量為吹氣量為7L/min吹氣量為吹氣量為10L/min二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀吹氣量為吹氣量為13L/min 吹氣量為吹氣量為15L/min二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀不同吹氣量對透氣耐火材料溫度場的影響不同吹氣量對透氣耐火材料溫度場的影響 透氣磚應力場透氣磚應力場 n 36m3/h (b) 45m3/h (c) 54m3/h不同的吹氣量條件下透氣磚熱

11、應力分布（不同的吹氣量條件下透氣磚熱應力分布（MPa） 二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀(a) 0.16mm(b) 0.20mm (c) 0.25mm不同縫寬透氣磚在燒氧過程中的軸向熱應力分布不同縫寬透氣磚在燒氧過程中的軸向熱應力分布 (MPa) 二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀要求性能要求性能 抗熱震性好抗熱震性好 高溫強度大高溫強度大 耐侵蝕性強耐侵蝕性強二二 連鑄耐火材料損毀連鑄耐火材料損毀三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料塞棒：塞棒： 二戰(zhàn)前唯一鋼流控制方式 材質 粘土質，葉臘石 二戰(zhàn)后，平爐大型化，鋼包大型化 脫碳技術和連鑄技術引進，鋼水滯留時間延長。 設計思路：設計思路：

12、Hard Head, Soft Nozzle Soft Head, Hard Nozzle 三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料洋蔥洋蔥 鱗片石墨鱗片石墨 1 1、塞頭：層狀材料、塞頭：層狀材料 塞棒本體：鋁碳質、熔融石英塞棒本體：鋁碳質、熔融石英棒頭：棒頭：Al2O3-C質、質、MgO-C質、質、ZrO2-C質、質、MgAl2O4-C質。質。塞棒棒頭和渣線部位材質的組成和性能塞棒棒頭和渣線部位材質的組成和性能項目項目本體本體棒頭和渣線棒頭和渣線化學組成化學組成C31.215.613.314.8B2O31.6-2.00.6ZrO20.9-4.673.5CaO-3.1Al2O352.01.182.50

13、.7MgO-71.3-1.0SiO215.7體積密度體積密度g/cm32.352.532.873.61顯氣孔率顯氣孔率17.916.816.315.6常溫抗折強度常溫抗折強度MPa8.1澆注鋼鐘澆注鋼鐘普通鋼普通鋼鈣處理鋼鈣處理鋼高氧鋼高氧鋼高錳鋼高錳鋼三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料 高熱導率高熱導率 低膨脹系數低膨脹系數 高電阻高電阻 低介電常數低介電常數 高熔點高熔點 與鋼水不潤濕與鋼水不潤濕 AlN基本性能基本性能性能 AlN Al2O3 Si3N4 SiC 熔點（） 2450（升華分解） 2050 1900 2100 真密度（g.cm-3） 3.2

14、6 3.99 3.18 3.21 熱導率 (25,W.m-1.K-1) 130220 2030 1040 41 熱膨脹系數 (25-1000,10-6K-1) 4.4 7.27.4 3.2 4.4 彈性模量(GPa) 310 370 320 450 抗彎強度（MPa） 300400 300350 980 450 硬度(GPa) 12 25 20 25.5 三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料含含AlN整體塞棒棒頭與浸入式水口碗部用材料性能整體塞棒棒頭與浸入式水口碗部用材料性能材質材質化學組成化學組成體積體積密度密度g/cm3顯氣顯氣孔率孔率耐壓耐壓強度強度MPa抗折抗折強度強度MPaAl2O3MgO

15、SiO2AlNC+SiCMgO-C468-282.4217.0328.0AlN-Al2O3-C55-30152.5719.55414.5三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料具有緩解熱應力功能的組分梯度層具有緩解熱應力功能的組分梯度層熱膨脹系數梯度熱膨脹系數梯度功能梯度材料功能梯度材料溫度梯度溫度梯度高溫區(qū)高溫區(qū)低溫區(qū)低溫區(qū)2、塞頭：梯度材料、塞頭：梯度材料1984年，日本科學家平井敏雄首先提出。年，日本科學家平井敏雄首先提出。 三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料通過連續(xù)地改變兩種材通過連續(xù)地改變兩種材料的組成和結構，使其料的組成和結構，使其內部界面消失，從而得內部界面消失，從而得到功能相應于組成和結到功

16、能相應于組成和結構的變化而漸變的非均構的變化而漸變的非均質材料，以減小和克服質材料，以減小和克服結合部位的性能不匹配結合部位的性能不匹配因素。因素。 梯度塞棒耐火材料梯度塞棒耐火材料設想：設想： 鎂碳質棒頭與鋁碳質塞棒本體鎂碳質棒頭與鋁碳質塞棒本體 熱膨脹系數不匹配熱膨脹系數不匹配 鎂碳質材料抗侵蝕，但不耐沖刷鎂碳質材料抗侵蝕，但不耐沖刷 采用采用“過渡層過渡層”制成制成“梯度梯度”塞棒耐火材料，消除熱塞棒耐火材料，消除熱應力，以提高兩者之間結合強度和抗鋼水沖刷能力。應力，以提高兩者之間結合強度和抗鋼水沖刷能力。 三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料實例實例三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料三三 塞棒耐

17、火材料塞棒耐火材料各部分化學分析各部分化學分析CAl2O3SiO2MgO棒頭棒頭8.97.280.3077.01棒頭后部棒頭后部17.21.451.8577.85棒身過渡帶棒身過渡帶22.963.375.051.21棒身棒身31.251.713.08-各部分物理性能各部分物理性能顯氣孔率顯氣孔率體積密度體積密度g/cm3耐壓強度耐壓強度MPa抗折強抗折強度度MPa抗折強度抗折強度 MPa 140015min棒頭棒頭92.81-棒頭后部棒頭后部162.6029-棒身棒身17.52.3623.576.376.23三三 塞棒耐火材料塞棒耐火材料 在鋼包、中間包底部的滑動水口系統(tǒng)中，用來控制鋼水流在鋼

18、包、中間包底部的滑動水口系統(tǒng)中，用來控制鋼水流出和流量大小的功能性耐火材料。出和流量大小的功能性耐火材料。 承受承受溫度驟然升降溫度驟然升降，溫差較大而引起裂紋擴展；，溫差較大而引起裂紋擴展； 控制鋼水流量時滑板控制鋼水流量時滑板來回滑動來回滑動，使滑動面磨損，造成開合困難；，使滑動面磨損，造成開合困難； 鋼水對鑄孔的鋼水對鑄孔的沖刷沖刷，造成擴孔；，造成擴孔； 為提高抗侵蝕性和抗熱震性，在滑板中添加了碳素原料，從而又引為提高抗侵蝕性和抗熱震性，在滑板中添加了碳素原料，從而又引 起抗起抗氧化氧化性差和強度下降的問題。性差和強度下降的問題。 四四 滑板耐火材料滑板耐火材料滑板滑板 控制鋁鋯碳滑板

19、材料的控制鋁鋯碳滑板材料的微氣孔結構微氣孔結構，優(yōu)化材料的性能，優(yōu)化材料的性能， 試想在現(xiàn)行滑板的基礎上進一步提高滑板的使用壽命。試想在現(xiàn)行滑板的基礎上進一步提高滑板的使用壽命。 采用不同碳素原料采用不同碳素原料 硅粉粒度及添加量硅粉粒度及添加量 Al2O3微粉微粉 燒成溫度燒成溫度基本思路：基本思路：四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 在1000t的摩擦壓磚機上壓制標準磚，燒成以后，把試驗樣磚切成斷面呈梯形、厚約25mm、高110mm條形試樣，組裝成坩堝。侵蝕劑為鋼包渣，鋼渣的化學分析結果見表。在坩堝底部放入鋼塊，加熱熔化后加入鋼渣，在15801620溫度范圍內保溫3h，每隔1.5h換一次渣，保

20、持渣線位置不變，待冷卻后取出試樣，沿渣線方向切開，通過檢測蝕損深度來判定抗渣性。成分成分TFeSiO2Al2O3CaOMgOF含量含量%28.3310.3812.9832.0810.010.49渣的化學成分分析渣的化學成分分析 采用電磁感應爐抗渣法采用電磁感應爐抗渣法四四 滑板耐火材料滑板耐火材料抗氧化磨耗性抗氧化磨耗性 將試樣置于電爐中，在11002h條件下氧化（升溫曲線為：1h，200；2h，200500；3h，5001100），隨爐冷卻以后的試樣在常溫耐磨試驗機（型號CWNMJ-9901A）上進行耐磨試驗。試驗條件：將1kg碳化硅粉（粒度0.30.5mm）噴吹到被氧化試樣的表面，噴吹時間

21、為450秒，工作壓力為448kPa。通過測定體積損失來表征抗氧化磨耗性好壞。體積損失計算公式為：32112/cmggWgWWWV氧化后試樣的密度，磨性之后的重量，氧化后的試樣在檢測耐磨性之前的重量，氧化后的試樣在檢測耐其中，體積損失四四 滑板耐火材料滑板耐火材料炭素原料對滑板材料顯微結構及性能的影響炭素原料對滑板材料顯微結構及性能的影響 材料中生成大量質量較好的SiC晶須，能夠使材料形成更好的陶瓷結合，可以有效地提高材料的強度，改善材料的顯微結構。 選用炭黑A和炭黑B兩種超細炭素以及鱗片石墨三種原料，考察這三種炭素原料的添加對材料結構與性能的影響。制得的烘干試樣在隧道窯中埋炭燒成（14808h

22、）。四四 滑板耐火材料滑板耐火材料試樣的物理性能及微孔率試樣的物理性能及微孔率編編號號配料配料特點特點顯氣顯氣孔率孔率%體積體積密度密度g/cm3常溫耐常溫耐壓強度壓強度MPa高溫抗高溫抗折強度折強度MPad1m微孔率微孔率%T1鱗片鱗片石墨石墨11.53.1448.49.956.1T2炭黑炭黑A7.13.1673.813.7570.2T3炭黑炭黑B10.33.0867.311.2571.4圖圖2 試樣試樣T1,T2,T3的孔徑的累積分布曲線的孔徑的累積分布曲線可以發(fā)現(xiàn)，所有試樣基本上沒有可以發(fā)現(xiàn)，所有試樣基本上沒有直徑直徑d100m的孔，但試樣的孔，但試樣T2、T3中直徑中直徑d1m的氣孔體

23、積比的氣孔體積比率明顯比率明顯比T1增加。其中試樣增加。其中試樣T1、T2和和T3中孔洞直徑中孔洞直徑d1m的孔體的孔體積總量占總孔體積的比率分別為積總量占總孔體積的比率分別為56.1%、70.2%和和71.4%。四四 滑板耐火材料滑板耐火材料a）石墨（）石墨（T1) b) 炭黑炭黑A (T2) c)炭黑炭黑B(T3) 圖圖10 添加不同炭素原料的鋁鋯碳滑板試樣的斷口添加不同炭素原料的鋁鋯碳滑板試樣的斷口SEM照片照片四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 硅粉添加量及粒度對材料顯微結構及性能的影響硅粉添加量及粒度對材料顯微結構及性能的影響 圖圖4 試樣強度隨硅粉添加量的變化試樣強度隨硅粉添加量的變化

24、 圖圖5 試樣抗氧化性隨硅粉添加量的變化試樣抗氧化性隨硅粉添加量的變化（J1J2 J3 J4 ）四四 滑板耐火材料滑板耐火材料圖圖6 試樣抗氧化磨耗性與硅粉添加量的關系試樣抗氧化磨耗性與硅粉添加量的關系 圖圖7 侵蝕后試樣的外貌侵蝕后試樣的外貌J2:2.8mmJ3:3mm四四 滑板耐火材料滑板耐火材料添加不同粒度金屬硅粉對材料性能的影響添加不同粒度金屬硅粉對材料性能的影響表表3 3 添加不同粒度金屬硅粉試樣物理性能與微孔率添加不同粒度金屬硅粉試樣物理性能與微孔率編號顯氣孔率%體積密度g/cm3常溫耐壓強度MPad1m的微氣孔率 %J4-粗18.62.9471.770.9J5-細17.62.98

25、80.880.8J4 J5圖圖8 燒成后試樣燒成后試樣J4、J5的孔徑分布曲線的孔徑分布曲線 燒成試樣的性能燒成試樣的性能指標表明，與試樣指標表明，與試樣J4相比，試樣相比，試樣J5的顯氣的顯氣孔率較低，常溫耐壓孔率較低，常溫耐壓強度較高，體積密度強度較高，體積密度較大，微氣孔率也較較大，微氣孔率也較高。即添加粒度較細高。即添加粒度較細的硅粉更能改善材料的硅粉更能改善材料的物理性能和微孔結的物理性能和微孔結構。構。四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 在在14002h條件下檢測試樣條件下檢測試樣J4、J5的抗氧化情況：的抗氧化情況： J4 J5 圖圖9 9 氧化后試樣的切開面氧化后試樣的切開面四四

26、滑板耐火材料滑板耐火材料 添加較細粒度添加較細粒度Si粉的試樣粉的試樣J5的抗氧化性較好。的抗氧化性較好。試樣J4J5氧化深度，mm75.5氧化失重率，%1.671.62 較細粒度硅粉（較細粒度硅粉（J5）圖圖11 添加不同粒度硅粉的鋁鋯碳滑板試樣的斷口添加不同粒度硅粉的鋁鋯碳滑板試樣的斷口SEM照片照片較粗粒度硅粉較粗粒度硅粉(J4)a)J2 b) J4 c) J5圖圖12 燒成試樣的衍射圖譜燒成試樣的衍射圖譜四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 燒成溫度對材料性能的影響燒成溫度對材料性能的影響將烘烤后的將烘烤后的T2試樣在電爐中分別以試樣在電爐中分別以A、B、C （1100ABC1600）三個溫

27、度埋炭燒成。）三個溫度埋炭燒成。 圖圖3 試樣性能與燒成溫度的關系試樣性能與燒成溫度的關系 四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 A （低溫燒成）（低溫燒成） C（高溫燒成）（高溫燒成） 圖圖13 不同溫度燒成后鋁鋯碳滑板試樣斷口的不同溫度燒成后鋁鋯碳滑板試樣斷口的SEM照片照片四四 滑板耐火材料滑板耐火材料Al2O3微粉對材料顯微結構及性能的影響微粉對材料顯微結構及性能的影響微粉填充在顆粒的孔隙中，有利于緊密堆積；微粉填充在顆粒的孔隙中，有利于緊密堆積；在燒成的過程中，微粉有利于傳質，促進燒結。在燒成的過程中，微粉有利于傳質，促進燒結。實驗所選用的微粉有：實驗所選用的微粉有： 活性氧化鋁微粉活性氧

28、化鋁微粉-1 活性氧化鋁微粉活性氧化鋁微粉-2 白剛玉微粉白剛玉微粉 板狀剛玉板狀剛玉T-60 煅燒氧化鋁微粉煅燒氧化鋁微粉四四 滑板耐火材料滑板耐火材料表表4 微粉原料的比表面積和粒度分布微粉原料的比表面積和粒度分布 微粉比表面積m2/g粒度徑距d10md50md90m真密度g.cm-.3活性氧化鋁微粉-13.02.5活性氧化鋁微粉-22.564.460.6832.52911.9603.9522白剛玉微粉1.355.3420.7588.06743.851板狀剛玉T-603.0煅燒氧化鋁微粉0.94.0除了白剛玉微粉的除了白剛玉微粉的d50較大以外，板狀剛玉微粉較大以外，板狀剛玉微粉T-60、

29、煅燒氧化、煅燒氧化鋁微粉、活性氧化鋁微粉鋁微粉、活性氧化鋁微粉-1、活性氧化鋁微粉、活性氧化鋁微粉-2的的d50數據相差數據相差很小。很小。四四 滑板耐火材料滑板耐火材料 在細粒度粉料總量保持不變的基礎上，分別以五種微粉替代部分粒在細粒度粉料總量保持不變的基礎上，分別以五種微粉替代部分粒度度0.044mm的板狀剛玉細粉進行配料，如表的板狀剛玉細粉進行配料，如表5所示。試樣經所示。試樣經11024h干燥后在隧道窯中埋炭燒成（干燥后在隧道窯中埋炭燒成（14706h）。）。原 料L1L2L3L4L5L6板狀剛玉0.044mm+板狀剛玉微粉T-60+煅燒氧化鋁微粉+活性氧化鋁微粉-1+活性氧化鋁微粉-

30、2+白剛玉微粉+試驗配比特點試驗配比特點四四 滑板耐火材料滑板耐火材料表表6 6 燒成后試樣的物理性能及微孔率燒成后試樣的物理性能及微孔率試樣編號顯氣孔率%體積密度g.cm-.3常溫耐壓強度MPa高溫抗折強度MPa微孔率%L112.43.1172.27.9532.7L211.23.1488.510.9838.4L311.03.1496.110.1037.5L411.13.1385.1 12.6142.8L511.23.14105.8 14.8237.0L611.33.1292.614.6458.6四四 滑板耐火材料滑板耐火材料L1：對比試樣；L2，L6：添加一種微粉；L3，L4，L5：添加二種

31、微粉。n鈴木遼平等較為系統(tǒng)地研究了顆粒粒度組成對氧化鋁磚、氧化鋁-碳磚性能影響。氧化鋁磚及氧化鋁-碳磚中不同粒度氧化鋁的比例四四 滑板耐火材料滑板耐火材料n粒度組成對氧化鋁磚性能的影響四四 滑板耐火材料滑板耐火材料粒度組成對氧化鋁-碳磚性能的影響四四 滑板耐火材料滑板耐火材料工業(yè)試驗工業(yè)試驗根據上述實驗結果，對配方進一步優(yōu)化在馬鋼耐火材料公司研制了Al2O3-ZrO2-C滑板，并在馬鋼第二鋼軋總廠擴大試用。試用工藝條件：氧氣頂吹轉爐四座（30t4），平均出鋼量36t，鋼包公稱容量40t，澆注時間3050min，鋼包澆注溫度：15701640，全連鑄。澆注鋼種：Q235195、16Mn礦、Q34

32、5、HRB335-400等。共試用滑板300套，跟蹤觀察使用情況得出如下結果： 滑板平均壽命3次，有一定數量的滑板連用次數達到4次，正常情況下，滑板孔擴徑一般為1015mm，少數為18mm。四四 滑板耐火材料滑板耐火材料金屬復合鋁（鋯）碳滑板金屬復合鋁（鋯）碳滑板 抗氧化性好抗氧化性好 熱震穩(wěn)定性高熱震穩(wěn)定性高 抗侵蝕性強抗侵蝕性強 高溫強度大高溫強度大 編編號號熱處熱處理溫理溫度度化學組成化學組成 顯氣顯氣孔率孔率體積體積密度密度g/cm3抗折強度抗折強度MPa侵蝕侵蝕指數指數抗氧化指數抗氧化指數使使用用壽壽命命Al2O3ZrO2F.CAlR.T140050010001100080128-4

33、.63.42332214030354250095.5-3a8.33.1422331008030-3500100095.5-4a7.23.19353710050256四四 滑板耐火材料滑板耐火材料印度八達通卡有限公司印度八達通卡有限公司納米材料對納米材料對Al2O3-ZrO2-C耐火材料性能的影響耐火材料性能的影響四四 滑板耐火材料滑板耐火材料納米材料對納米材料對Al2O3-ZrO2-C耐火材料性能的影響耐火材料性能的影響四四 滑板耐火材料滑板耐火材料納米結構基質在納米結構基質在SN滑板材料中應用滑板材料中應用四四 滑板耐火材料滑板耐火材料納米結構基質在納米結構基質在SN滑板材料中應用滑板材料中

34、應用四四 滑板耐火材料滑板耐火材料納米結構基質在納米結構基質在SN滑板材料中應用滑板材料中應用四四 滑板耐火材料滑板耐火材料納米結構基質在納米結構基質在SN滑板材料中應用滑板材料中應用四四 滑板耐火材料滑板耐火材料五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料抗熱震性抗熱震性透氣性透氣性抗鋼水滲透性抗鋼水滲透性熔點高熔點高熱膨脹系數小熱膨脹系數小晶粒呈柱狀、針狀晶粒呈柱狀、針狀機械強度機械強度微孔高強微孔高強透氣材料透氣材料Al2O3-SiO2溶膠溶膠/凝膠凝膠外加劑外加劑莫來石晶須莫來石晶須莫來石凝膠莫來石凝膠SEM照片照片微孔高強透氣材料微孔高強透氣材料SEM照片照片五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻

35、耐火材料透氣材料透氣材料顯氣孔率顯氣孔率%耐壓強度耐壓強度MPa抗折強度抗折強度MPa氣孔平均直徑氣孔平均直徑m透氣度透氣度m2未添加凝膠粉未添加凝膠粉32112.525.1521.1添加凝膠粉添加凝膠粉11.2623.5孔徑3111.727透氣材料凝膠處理前后的孔徑分布及物理性能對比透氣材料凝膠處理前后的孔徑分布及物理性能對比 510152025303540452030405060708090100 累積分布，%孔徑，m 未加凝膠粉 添加凝膠粉（1500C3h）五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料氣氣泡泡捕捕獲獲夾夾雜雜物物機機理理示示意意圖圖 數值模擬 優(yōu)化設計方案工業(yè)試驗工業(yè)試驗鋼水流

36、場鋼水流場夾雜物運行軌跡夾雜物運行軌跡夾雜物去除率夾雜物去除率修修正正模模型型水力模擬吹氣參數吹氣參數控流位置控流位置氣泡大小氣泡大小氣幕擋墻冶金氣幕擋墻冶金五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料不吹氣不吹氣(A)與吹氣與吹氣(B)的流場比較的流場比較(A)(A)只采用湍流控制器的中間包內，在湍流控制器的兩側，形成較大的回流區(qū)，不利于夾雜物的上浮。五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料不吹氣不吹氣(A)與吹氣與吹氣(B)的流場比較的流場比較(B)(B)氣幕擋墻和湍流控制器配合使用時，形成的氣泡幕改變了鋼液的流動方向，迫使鋼液向上流動。在氣幕擋墻的兩側形成兩個方向相反的回流區(qū)，使該區(qū)域鋼液的混合

37、加劇。五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料湍流控制器湍流控制器+上擋墻上擋墻+下?lián)鯄ο聯(lián)鯄?湍流控制器湍流控制器+氣幕擋墻氣幕擋墻+下?lián)鯄ο聯(lián)鯄?湍流控制器湍流控制器+氣幕擋墻氣幕擋墻+上擋墻上擋墻 五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料湍流控制器湍流控制器+氣幕擋墻氣幕擋墻+上擋墻上擋墻+下?lián)鯄ο聯(lián)鯄?五五 氣幕擋墻耐火材料氣幕擋墻耐火材料0.00.51.01.52.02.50.00.81.01.21.4 C ti ti-gas中間包內氣幕擋墻對中間包內氣幕擋墻對RTD曲線的影響曲線的影響 平均停留時間延長了近123s，峰值時間延長了121s，死區(qū)體積降低了18.6%，活塞流體積分率增加了46.7%。 Flow controlstmin/stpeak/stav/sVd/V / %Vp