无碳刚玉尖晶石不烧钢包砖的研制与应用

采用静态坩埚法研究了添加3种不同性质尖晶石的刚玉-尖晶石不烧砖的抗渣性能,并通过xrd、sem和edax分析了尖晶石的晶粒尺寸、晶格畸变对试样抗渣性的影响。结果表明:(1)尖晶石的晶粒尺寸影响试样的抗侵蚀能力,晶粒尺寸越大,试样抗侵蚀能力越强;(2)晶格畸变较大时,尖晶石在渣/耐火材料界面处吸收熔渣中fe、mn离子能力更强;(3)尖晶石的晶格畸变影响试样的抗渗透性能,当晶格畸变较大时,可吸收渣中更多的阳离子,改变渗透渣的成分,使渣富硅化,黏度增大,阻碍了熔渣进一步渗透。

为了探讨天然气反吹条件下刚玉-尖晶石质钢包透气砖不能正常吹通的原因,采用xrd、sem及edax对用后透气砖的物相组成和显微结构进行分析,并结合热力学计算分析天然气的碳化反应以及天然气和透气砖组分之间的反应。结果表明:采用天然气反吹时ch4分解反应造成的碳沉积和扩散,ch4和尖晶石反应引起尖晶石中mgo还原-氧化循环造成的强度降低,以及由此引起的透气砖不同部位膨胀系数的不匹配导致透气砖在精炼时头部断裂,而头部断裂导致的狭缝错位是刚玉-尖晶石质透气砖不能正常吹通的直接原因。

天津钢管公司的钢包底部碳砖蚀损严重影响了钢包的使用寿命。通过分析包底用铝镁尖晶石碳砖的损毁机理,在其它原料配比不变的情况下,研究镁砂细粉、铝镁尖晶石和复合添加剂的加入量对碳砖高温性能的影响。研究结果表明,上述三者的配比为8%、10%和4%时能明显提高碳砖的使用寿命。另外,碳砖厚度由155.0mm减至77.5mm也有利于提高碳砖的寿命。

不同组成的铝镁尖晶石对刚玉-尖晶石透气砖抗渣性的影响

以优质电熔镁砂、电熔刚玉和高纯磷片石墨为基础材料,加入适量的添加剂a和b,并以树脂为结合剂,试制的刚玉方镁石碳砖,在90t转炉钢包上,包龄基本上稳定在70次左右,最高可达80次,效果明显优于铝镁碳砖。使用后对残砖进行蚀损分析,刚玉方镁石碳砖的侵蚀速率为1.17mm/炉(铝镁碳砖的蚀损速率为1.8mm/炉)

以白刚玉、棕刚玉为主要原料,加入适量的结合剂、促烧剂和外加剂等制成一种适用于钢包透气砖填缝用的刚玉捣打料。在本钢炼钢厂180t钢包上使用结果表明:采用刚玉捣打料消除了包底砖热膨胀对透气砖产生的剪切应力影响。透气砖吹通率和使用寿命均有大幅提高。

天津钢管公司钢包包底冲击区采用铝镁尖晶石碳砖砌筑,寿命低,成为制约钢包寿命提高的瓶颈环节。本文通过对铝镁尖晶石碳砖的使用情况、损毁机理进行分析,采取多种改进措施,研制出以特级矾土、棕刚玉、铝镁尖晶石、电熔镁砂、石墨为主要原料的改进铝镁尖晶石碳砖,钢包寿命提高了3~6炉,降低了消耗,提高了钢包运行的安全性。

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、al2o3微粉和纯铝酸钙水泥为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性能的影响.结果表明:纯铝酸钙水泥加入量为4%时,浇注料的侵蚀、渗透指数最大,抗渣侵蚀性能最差;水泥含量≥6%时抗渣侵蚀、渗透指数明显下降,抗渣性逐渐改善.水泥加入量影响浇注料的抗侵蚀性能主要与基质中的物相组成和显微结构有关.随水泥加入量的增加,水泥中的cao与al2o3反应形成六铝酸钙,基质中刚玉的含量减少;渣中的cao与刚玉颗粒反应形成六铝酸钙,产生体积膨胀堵塞气孔,抑制了渣的渗透,使得抗渣侵蚀性能得到改善.

研究了以石英、长石、水玻璃、硼砂等为原料,并选择合适的起桥联作用的有机表面活性剂,通过对不同温度段液相量的控制,得到不起皮、粘结强度大、能有效阻隔氧的侵入的优质防氧化涂料。并指出,施工中应在成型后每一块含碳钢包砖的工作面进行涂抹,保证施工质量,可充分发挥防氧化涂料的性能,钢包砖平均寿命可提高5次。

氧化铝尖晶石浇注料整体钢包内衬的施工与修补

以电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料和电熔镁砂为原料制备了铁铝尖晶石-镁铝尖晶石复合材料。检测了各烧后试样的线变化率、体积密度和显气孔率,并用xrd、sem等研究了镁砂与电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料之间的反应,结果未发现有单一的镁铝尖晶石相生成,在高温下,mgo与铁铝尖晶石-刚玉之间存在互扩散,形成镁铝尖晶石和铁铝尖晶石固溶体;随着镁砂细粉加入量的提高,镁铝尖晶石向铁铝尖晶石中的固溶量加大;当电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料以颗粒加入时,发现在某些铁铝尖晶石颗粒周围存在环形裂纹;随着镁砂加入量的提高,试样的显气孔率下降,体积密度增大。

采用镁铝铬复合尖晶石及电熔镁砂为主要原料,加入特殊添加剂生产而成的特种镁铝铬复合尖晶石砖,具有抗侵蚀、耐磨损、抗剥落、与锌浸出渣亲和能力强等特性。经云南蒙自矿冶铟锌厂φ4.15×58m大型锌挥发窑反应带应用,寿命达到319d,取得了目前国内大型锌挥发窑的最长应用周期。

以电熔白刚玉、电熔镁铝尖晶石、氧化铝微粉、白云石微粉以及铝酸钙水泥为主要原料,研究了白云石微粉加入量(质量分数分别为0、1.5%和3%)对刚玉-尖晶石质浇注料物理性能的影响。结果表明:加入1.5%白云石微粉对浇注料的线变化率影响不大,并能够明显提高浇注料800～1100℃烧后的冷、热态抗折强度,对1400℃烧后的冷、热态抗折强度影响不大,但1600℃烧后冷、热态抗折强度降低。加入3.0%的白云石微粉使各试验温度烧后浇注料的线变化率增大且不利于浇注料强度的提高。与1400℃烧后相比,1600℃烧后所有试样冷、热态强度均有所降低,而且随白云石微粉加入量的增加降低幅度增大。白云石微粉的加入能够明显提高刚玉-尖晶石质浇注料的强度保持率,但试样热震前后的抗折强度均明显降低。

以轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料,以白刚玉细粉、90尖晶石细粉、镁砂细粉、α-al2o3微粉、sio2微粉为基质料,在固定镁砂细粉和白刚玉细粉的总质量分数为17.5%的情况下,改变镁砂细粉的质量分数(分别为0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制备成5种轻骨料刚玉-尖晶石浇注料试样,经110、1100和1600℃热处理后,检测试样的常温物理性能,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)随着镁砂细粉加入量的增加,不同温度热处理后试样的显气孔率和体积密度的变化均不大;110℃热处理后试样的强度有增大的趋势,而1100和1600℃热处理后试样的强度则有减小的趋势;1100℃烧后试样的线膨胀率有增大的趋势,而1600℃烧后线膨胀率显著增大;试样基质的显微结构变疏松,平均孔径和孔隙率增大。2)当镁砂细粉加入量(w)为3.5%和6.5%时,试样的抗渣渗透性相对较强,而抗渣侵蚀性相对较差;当镁砂细粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%时,试样的抗渣侵蚀性显著提高,而抗渣渗透性显著下降。

系统论述了铁铝尖晶石(feo.al2o3)的合成、铁的存在价态对镁铁铝尖晶石砖性能的影响,并阐述了采用预合成铁铝尖晶石制备的镁铁铝尖晶石砖在水泥窑上的出色使用性能,指出其完全可以替代现有镁铬砖,是水泥回转窑烧成带用耐火材料的发展方向;同时还指出了镁铁铝尖晶石砖未来的研究方向是降低砖的热导率以及控制铁铝尖晶石合成气氛的简单化。

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-al2o3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-al2o3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-al2o3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-al2o3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-al2o3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-al2o3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-al2o3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-al2o3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,lf渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-al2o3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。

镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用 河北瀛都复合材料有限公司 王丕轩孙志红 摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展 望。 关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼 11镁碳砖发展概况 mgo–c砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边 明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合 剂制成的耐火材料。由于mgo–c砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特 性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。 在日本研发出树脂结合mgo–c砖后，西欧开发了沥青结合的mgo–c砖，其残碳量约 为10%，由于价格低于树脂结合mgo–c砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位， 同时也用于转炉。 我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]

对钢包底吹用经振动成型并烧成后的刚玉-尖晶石透气砖的组成改变的研究结果进行了研究，引入富铝尖晶石[m（al2o3）：m（mgo）=85：15]的刚玉-尖晶石透气砖的抗渣性比引入接近化学计量比的镁铝尖晶石的透气砖的抗渣性提高了2．5倍。该高级刚玉-尖晶石透气砖在乌克兰4家冶金公司使用，使用结果表明，透气砖的使用寿命显著提高。

以白刚玉、板状刚玉、镁铝尖晶石、氧化铝微粉为原料,研究了不同尖晶石添加量对刚玉尖晶石砖性能的影响,通过对比试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗热震性能和抗lf炉渣侵蚀性能,表明尖晶石添加量在10％～20％之间刚玉尖晶石砖的各项性能指标优良.

乌克兰耐火材料研究院研究了含有不同尖晶石的刚玉一尖晶石材料的性能。试验用主要原料为电熔刚玉、w（α-al2o3）≥95％的氧化铝粉以及不同组成的铝镁尖晶石。分散剂采用安迈公司生产的分散氧化铝ads1和adw1。

首先研究了单一和复合促凝剂对纯铝酸钙水泥凝结和硬化速率的影响,在此基础上,研究了复合促凝剂中naoh与naalo2的质量比对该水泥质量分数为4%的刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:li2co3和lioh对水泥的促凝作用比naalo2和naoh更显著,且促凝剂的添加量越多,水泥凝结所需时间越短;不同naoh与naalo2质量比的复合促凝剂均能使水泥的凝结和硬化速率加快,但促凝剂中na+的引入使浇注料的抗弯强度、抗压强度、热震稳定性降低,而体积密度、显气孔率、抗渣蚀性能变化不大。

以高铝矾土熟料、烧结合成镁铝尖晶石砂为主要原料，加入5％～10％鳞片状石墨，外加6％甲阶酚醛树脂为结合剂，可制得气孔率低、体积密度高、强度大、抗热震、耐侵蚀的高铝－尖晶石－炭质不烧水口砖。