冶炼纯净钢都需要用到哪些耐火材料？
发布日期： 2020-04-24 08:40:26 阅读量（344） 作者：张红随着钢纯度增加，各种性质提高，加速了高纯钢的开发，其产量逐年增加。以前开发的高纯钢主要是具有良好机械性能的结构钢材，如厚板、线材、棒材等，近年开发冷轧材、表面处理材和不锈钢等，从产量到质量都得到很大发展。本文主要对冶炼纯净钢所用到耐火材料做一个简单的描述。
钢的高纯化技术是一个综合技术，炼钢的各个环节都要采取措施去除夹杂，熔制高纯钢工艺流程：
铁水预处理→转炉→二次精炼→连铸
在铁水预处理中主要脱Si、P、S，转炉主要是脱C，二次精炼是将各种杂质降到最低，连铸是促进杂质上浮分离。
高温下耐火材料直接与金属熔体接触，其不仅要适应日益苛刻的冶炼条件，如高温、长时间处理、搅拌、真空等，还要考虑对钢水的再污染问题，因此，如何选择合适的耐火材料，开发新的耐火材料是今后一个重要研究课题。
铁水预处理技术对熔制高纯钢来说，越来越重要，在这一工序中如能充分除去P和S，通过后面的工序就可将P、S降低到极限。在没有铁水预处理工艺时，鱼雷形铁水罐车内衬主要采用高铝质耐火材料，由于其熔损大，耐用性差，改用Al2O3-SiO2-C系和MgO-C系耐火材料，以后应开发具有隔热性、防止温降耐火材料;能与造渣剂配合的耐火材料和不定形耐火材料。
转炉主要是脱C，由于出钢温度高，耐火材料负荷增大，环境苛刻，使用耐火材料90%以上为MgO-C砖，其热态强度大，耐热震性和抗渣性优良，但耐酸性差，所以配料中应选用低B2O3、结晶大、高CaO/SiO2比的MgO砂，低灰分微细的石墨和添加金属Al、Mg、Si、Al-Mg等添加剂。
钢包(二次精炼)按钢的高纯度要求，具有各种机能，如：脱气(H、N)、脱O、C、P、S，控制夹杂物形态，调整成分和温度调节等。耐火材料以前使用叶蜡石砖，其SiO2含量高，不适用冶炼高纯钢，现在主要用SiO2含量少，耐钢水和炉渣侵蚀的高铝质、镁质和尖晶石质等碱性耐火材料，随着钢的高纯化，耐火材料材质从酸性、中性向碱性变化。
RH脱气工艺近年作为主要二次精炼设备，以前主要用于脱H，近年来担负脱C、O、S、吹氧、成分控制等多种机能。以前主要用Al2O3质耐火材料，现在主要用MgO-Cr2O3质，今后将是MgO-C和MgO-Cr2O3质配合使用，以MgO-Cr2O3质为主。
镁质定形耐火材料
世界不锈钢70%是由AOD精炼炉生产，使用的耐火材料主要是镁铬砖、镁钙砖、白云石砖、白云石碳砖和镁白云石砖等。对转炉炼不锈钢，内衬主要用不烧MgO-CaO-C砖，因为对MgO-C砖来讲，在1600℃以上，发生反应：MgO-C→Mg(g)+CO，CaO高温下比MgO稳定，可防止高温下砖组织的劣化，另外，CaO与炉渣中SiO2反应，生成高熔点化合物，防止炉渣进一步渗透。据日本报道，用镁铬砖和镁白云石砖分别砌筑55吨AOD炉时，不进行特别修补，直接结合镁铬砖的平均寿命为50炉次，镁白云石砖的平均寿命为70炉次。德国波士格特冶金公司15吨AOD炉用直接结合白云石砖砌筑，炉衬厚度350mm，寿命达到139炉次。由于使用条件的不同，AOD炉耐火材料单耗介于10~20公斤/吨钢，日本AOD炉的耐火材料最低单耗为7.7公斤/吨钢。我国在精炼炉上使用MgO-CaO系耐火材料方面发展较慢，到目前为止，只有少数几家钢厂使用，相信随着纯净钢要求的增加，MgO-CaO系耐火材料将在我国精炼炉上得到广泛地应用。冶炼高Cr，低C、N不锈钢时，主要用VOD精炼炉，要求耐火材料具有良好的抗渣性和耐热震性，多使用镁钙砖和不烧镁钙砖，镁尖晶石浇注料及镁钙浇注料。
要提高钢的纯度必须减少氧化物系夹杂物，即要除O，CaO质和MgO-CaO质耐火材料对降低钢中[O]是有效的，因此连铸中间包内衬耐火材料主要用碱性，特别是近年开始逐渐用MgO-CaO质。浸入式水口处常常有Al2O3附着，这些附着的Al2O3不规则地脱离进入钢中造成夹杂，必须解决Al2O3附着堵塞问题，解决的方法是改进浸入式水口结构和材质。连铸是决定钢材质量的最终工艺，若耐火材料对钢水造成污染，则成为永久性夹杂，所以防止钢水再氧化和夹杂物上浮技术是重要的。
当前在冶炼高纯钢过程中，越来越受到重视的耐火材料是MgO-CaO系耐火材料。MgO-CaO系耐火材料除具有良好的抗热震稳定性、高温化学稳定性和抗渣性外，其中的游鞍山科技大学硕士学位论文第一章文献综述离CaO还对钢水有净化作用。MgO-CaO系耐火材料的这一特性，使其成为精炼炉的理想炉衬材料，以至世界上出现了MgO-CaO系耐火材料在精炼炉上的应用热。白云石是北欧国家唯一使用的炉衬材料。可以预见，硅酸铝质甚至高铝质桶衬将逐渐消失，这种演变过程必将有利于使用性能优良的MgO-CaO系耐火材料。
随着高纯钢产量增加，钢水温度的提高，处理时间延长，搅拌强度增大等，使耐火材料负荷增大，由于耐火材料会与钢水作用产生夹杂，所以钢的高纯化技术和耐火材料同时要求严格的质量和性能，因此今后将不断开发适于冶炼纯净钢的耐火材料材质和技术。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
