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不燒鋁鎂磚和鋁鎂碳磚在鋼包內襯的應用

2022-05-12由 找耐火材料網 發表于 農業

水玻璃在什麼溫度軟化

隨著吹氧轉爐和連鑄的出現,鋼包內襯粘土磚(甚至高鋁磚)已不適用了。在鋼包內襯高鋁化和鹼性化的初期,不燒鋁鎂磚的研製成功和後來鋁鎂碳磚的成功開發應用,佔據相當長的時間,甚至在純鋁-鎂質澆注料整體包襯推廣期間,鋁鎂碳磚仍然不失為包襯的重要材料。

A鋼包不燒鋁鎂磚

鋼包不燒鋁鎂磚是以高鋁礬土熟料和鎂砂為原料製成的鋼包內襯用不燒耐火製品。隨著鋼包內鋼水溫度的提高和停留時間的延長,粘土磚包襯侵蝕嚴重。在採用高鋁磚的同時,鋁鎂質不燒磚可代替粘土磚和低檔高鋁磚。這種不燒鋁鎂磚以特級或一級高鋁礬土和一級制磚鎂砂為原料,以水玻璃為結合劑,按一定比例配料,其中鎂砂細粉和礬土細粉共同混合細磨,經混煉和壓磚機成型,乾燥到200℃並經質檢合格後即為成品。這種磚的典型理化效能:Al2O372%,MgO9。8%,體積密度為2。632。85g/cm3,顯氣孔率為20%21%,常溫耐壓強度為52。2117MPa,荷重軟化開始溫度為1420℃。

由於在配料中MgO加入量按全部基質具有SP組成計算,不燒鋁鎂磚具有良好的抗熱震效能和抗鹼性渣侵蝕的效能。但由於水玻璃結合劑引入Na2O等低熔點物質,其高溫強度和荷重軟化溫度較低。另外,由於這種磚的導熱性比黏土磚高,致使包內易結冷鋼和粘渣,在使用中應採取預熱和隔熱措施。

B鋼包鋁鎂碳磚

廣義講,以氧化鋁、氧化鎂和碳為主要成分的耐火材料可統稱為鋁鎂碳系耐火材料。鋁鎂·碳磚是以高鋁礬土熟料(或剛玉)、鎂砂(或鎂鋁尖晶石SP)和石墨為主要原料,用瀝青或樹脂結合的不燒定形耐火製品。鋁鎂碳系耐火製品按氧化鋁或氧化鎂含量不同可分為兩類:一類是以氧化鋁為主成分的鋁鎂碳磚,常用AMC或LMC表示;另一類是以氧化鎂為主成分的鎂鋁碳磚,常用MAC或MLC表示。

隨著連鑄鋼包和爐外精煉鋼包的出現,包中鋼水溫度的提高和停留時間的延長,原用包襯黏土磚、高鋁磚和鋁鎂不燒磚已不能滿足使用要求。鋁鎂碳磚是在20世紀80年代後期開發的不燒磚。為提高中小容量鋼包用水玻璃結合的不燒鋁鎂磚的使用效能,曾加入石墨,使用壽命有所提高,但很快就被樹脂結合的鋁鎂碳磚所取代。

不燒鋁鎂磚和鋁鎂碳磚在鋼包內襯的應用

鋁鎂碳磚

鋁鎂碳磚是在鎂碳磚和鋁碳磚等含碳磚的基礎上,吸收鋁鎂系耐火材料的特點開發出來的,兼有含碳耐火材料和鋁鎂系耐火材料的優點。這種碳複合不燒磚,不僅具有優良的化學和熱力學穩定性,而且具有優異的熱學和力學效能:

(1)高的抗鋼水和熔渣滲透能力。由於在高溫使用過程中基質內MgO細粉與氧化鋁細粉發生反應,原位生成SP伴隨可控制的體積膨脹,有利於磚的緻密化,阻止鋼水和熔渣從磚的工作面和砌縫處的滲透。

(2)優良的抗渣侵蝕效能。除石墨的抗侵蝕作用外,使用過程中原位生成SP能吸收熔渣中FeO並形成固熔體;Al2O3則與熔渣中CaO反應形成高熔點CaO-Al2O3系化合物,起到堵塞磚氣孔和增大熔體黏度的作用,達到抑制熔渣滲透和抗渣侵蝕的目的。

(3)高的機械強度。與MgO-C磚和Al2O3-C磚比較,鋁鎂碳磚的石墨加入量較少,一般在6%12%,因此具有體積密度大、氣孔率低和強度高的特點。

鋁鎂碳磚的生產工藝與MgO-C磚相同。採用措施使混煉均勻和提高成型壓力是工藝上保證鋁鎂碳磚優異使用效能的基礎條件。鋁鎂碳磚主要原料的純度存在很大的波動範圍。含氧化鋁原料可採用一級高鋁礬土熟料、特級高鋁礬土熟料、棕剛玉、燒結剛玉和電熔剛玉。含氧化鎂原料可採用燒結鎂砂和電熔鎂砂。碳素原料主要是天然鱗片石墨。結合劑常用合成酣醛樹脂。防氧化劑採用SiC和Al粉。

含氧化鋁原料一般佔鋁鎂碳磚配料總組分的80%85%,配料中可以顆粒狀和細粉加入。含氧化鋁原料的種類很多,但高鋁礬土中含有較高的SiO2等雜質,可降低磚的抗渣性。燒結剛玉與電熔剛玉比較,前者結晶細小,晶界較多,用其製造的鋁鎂碳磚的抗渣性比不上相同條件下用電熔剛玉製造的鋁鎂碳磚。

含氧化鎂原料中,與燒結鎂砂相比,電熔鎂砂的晶粒尺寸粗大、體積密度大和MgO含量高,因此抗渣侵蝕能力強。在不燒鋁鎂碳磚配料中一般加入電熔鎂砂,而且主要以細粉形式加入,加入量一般控制在15%以內。適當的鎂砂細粉加入量,使用過程中原位SP產生的體積膨脹效應有利於堵塞磚的氣孔。但氧化鎂細粉加入量過多時,過多SP生成量引起過大的體積膨脹,磚內部會產生過大的熱應力和裂紋,降低磚的強度。

鋁鎂碳磚的碳素原料一般以天然鱗片石墨為主。為避免實際使用中石墨的低溫氧化和因石墨熱導率大引起鋼包中鋼水溫降過大,石墨加入量一般控制在10%以內。

鋁鎂碳磚採用的結合劑與其他含碳耐火材料一樣,主要為合成酚醛樹脂,其加入量視成型裝置不同,一般在4%5%。

樹脂結合鋁鎂碳磚,不僅在電爐連鑄鋼包和轉爐連鑄鋼包熔池獲得應用,而且在大容量磚砌精煉鋼包的熔池佔據相當比例一件鋼包熔池用鋁鎂碳磚理化指標見表1。

表1鋼包熔池用鋁鎂碳磚理化指標

不燒鋁鎂磚和鋁鎂碳磚在鋼包內襯的應用