低碳、无碳钢包用耐火材料的研究与应用
发布日期： 2019-09-02 16:33:52 阅读量（536） 作者：刘梓明镁碳砖因具有较高的性价比，仍然是当今应用最广泛的炼钢用耐火材料，镁碳砖具有耐侵蚀、抗剥落的巨大优点，也有保温性差和容易向超低碳钢水中渗碳的缺点。随着冶炼钢种要求的专业化和细分化，对耐火材料提出更高的要求。低碳、无碳耐火材料可以有效减少钢水的增碳量，降低钢包包壳温度，降低钢水过热度。提高质量与降低成本将是今后冶金行业发展的重。
为了满足客户的要求，近几年陆续有耐火材料企业推出了低碳镁碳砖、铝镁尖晶石质浇注料、预制块等低碳、无碳材料，为了降低成本，又采用了钢包套浇工艺、喷补工艺。
本文主要介绍钢包低碳、无碳材料的研究以及应用情况。
1、低碳镁碳砖
为了减少低碳镁碳砖中的碳向钢水的迁移，追求碳含量和侵蚀速度达到最低，而不是单纯的碳含量最低。含4%～5%碳(不包括树脂炭)的低碳镁碳砖(主要理化指标见表1)曾在国内多家钢厂使用，在实际使用中的侵蚀速度和MT-14A镁碳砖的接近，也没有明显的剥落现象，使用效果比较稳定。
表1低碳镁碳砖的主要理化指标
低碳镁碳砖以镁砂、细石墨、树脂为主要原料。考虑到低碳镁碳砖经常用于冶炼超低碳钢，钢水中氧含量较高，有时钢渣的碱度也比较低，着重提高其致密度，以利于增强其抗氧化性和抗侵蚀性。研制的低碳镁碳砖显气孔率约2.5%，体积密度约3.17 g.cm-3，致密性不亚于常规镁碳砖;在有些场合侵蚀速度小于碳含量≥10%的常规镁碳砖。研制低碳镁碳砖的关键是要提高其抗剥落性。在研制的过程中控制其热膨胀率和高温下的弹性模量。研制的产品经过1600℃高温烧成后，线变化率≤0.6%，在1600℃30min埋炭条件下的弹性模量≤4000 MPa。低碳镁碳砖在某知名钢厂150 t精炼钢包上使用50次后(渣线部位)，表面光滑平整，且残砖没有断裂、剥落的痕迹。
2、无碳机压砖
根据原有镁碳砖生产线的特点，开发了机压成型的精炼钢包用无碳机压砖(铝镁不烧砖)。无碳机压砖的生产可以充分利用原来镁碳砖的生产设备和工艺流程，生产效率较高。
无碳机压砖以矾土、刚玉、镁砂、铝镁尖晶石、氧化铝微粉为主要原料，用树脂或无机结合剂结合。由于采用大吨位压机成型，无碳机压砖比较致密。
主要用于钢包熔池和包底部位，在砖型、砌筑、烘烤等方面和镁碳砖钢包一致。
在研制初期，无碳机压砖出现剥落现象，经过多次调整，使用基本稳定。现在用机压砖砌筑的钢包内衬在某厂180 t精炼钢包上可以不经修补一次性使用80次，很少有剥落现象，也没有明显的砖缝开裂现象。
表2无碳机压砖主要理化指标
3、铝镁尖品石质浇注料、预制块
铝镁尖晶石质浇注料在国内已有广泛的研究、应用，认为刚玉一氧化镁系成本更有优势，但刚玉一尖晶石系综合性能更稳定。
使用预合成尖晶石的制品在整个升温过程中的热膨胀都是比较平缓，冷后略有膨胀，重烧线变化还是微膨胀，其体积密度和显气孔率也相对较好;使用预合成尖晶石的试样高温热态抗折强度较好，即在实际使用温度下有更好的综合性能。使用预合成尖晶石的试样在抗转炉渣侵蚀的情况下也有较好的表现，体现了较高的抗渣性。
以白刚玉、板状刚玉、纯铝酸钙水泥、尖晶石为主要原料的浇注料，具有施工方便，使用寿命高等特点(与镁碳砖相当)，其关键点在于控制体积稳定性和重烧线变化率，设计时追求抗剥落性和耐侵蚀性达到平衡。以在某钢厂120 t精炼钢包上的使用经验来说，此种浇注料在侵蚀最严重的部位侵蚀速率每炉次小于1mm。
在部分钢厂，由于施工条件不理想、钢包壳变形，或者是不允许长时间对钢包烘烤，钢包内衬只能使用铝镁预制块砌筑。铝镁预制块是采用浇注成型的方式生产，每块预制块单重约10 kg，可以像镁碳砖一样砌筑、烘烤。一般认为，随着水泥用量减少，刚玉尖晶石质浇注料抗渗透性减弱，抗熔蚀性提高。铝镁预制块是无水泥刚玉一氧化镁质，实际使用侵蚀速率比低水泥铝镁浇注料要好一些，但预制块生产效率比较低。
表3浇注料、预制块的理化指标
4、钢包喷补材料
对于钢包的镁碳砖内衬进行喷补，很多公司做过试验，实际应用的很少，效果也并不理想;对于铝镁浇注料内衬进行喷补则具有可行性，钢包的喷补技术对于铝镁质钢包浇注料是一个很好的补充和完善，可以对钢包可能出现和已经出现的薄弱部位进行修复，保证钢包在运行过程中的稳定性、安全性。它可以将铝镁质喷补料直接覆盖在原浇注料表面，形成新的工作层，避免浇注料在拆除过程中造成的资源浪费和环境污染。目前，对某钢厂120 t精炼钢包上进行冷态喷补，可以达到喷补1次使用40次的效果。这样可以实现全新包浇注、套浇、喷补等多种手段保证使用效果、控制综合成本。
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