鋼包是煉(liàn)鋼工業中不可缺少的重要設備,作為鋼(gāng)包內襯的耐(nài)火材(cái)料,發生了幾次大的(de)變化(huà)。以前是采用傳統的經燒(shāo)結而成的粘土磚和三等高鋁(lǚ)磚,這種耐火材料(liào)在使用(yòng)過程中顯示出較差的(de)耐(nài)剝落性和耐侵(qīn)蝕性,使用(yòng)壽命低,平均隻有10次,經處理也隻能達到20次左(zuǒ)右。隨著煉鋼技術的發展,鋼水護外精煉對鋼包內襯耐火材料要求的提高(gāo),在20世紀即年代初,曾經推廣應用整體澆注鎂鋁質盛鋼桶內襯材質。這種內襯整體性好,顯著提高了使用壽命,但存在烘烤鋼包時間長,有較嚴重的掉渣現(xiàn)象,對於中小型鋼廠(chǎng)多數沒有專用設備的情況下,拆包困(kùn)難。為了(le)彌補這(zhè)方麵(miàn)的不足,繼而成功的應用鋁鎂(měi)不燒磚。該襯磚築砌(qì)容易,烘烤時間短和易拆包,但仍存在易戮渣和耐剝落性差的問題。在此基礎上,為了克服鋁鎂不燒(shāo)磚(zhuān)鋼包內襯容易貓渣(zhā)的問題,在即(jí)年代後期(qī)又(yòu)研製了鋁鎂碳不燒磚(zhuān),取代鋁鎂不燒磚。該材質綜合了鋁鎂(měi)材料和含碳材料(liào)的性能。鋁鎂碳不燒磚具有的主要優點是:沒(méi)有磚(zhuān)縫熔(róng)損(sǔn),具有較好的抗渣能力和抗熱振性(xìng),克服了鋼(gāng)水和渣的(de)滲(shèn)透引起的結構剝落現象,使用壽命(mìng)明顯提高等。該(gāi)製品由於是不燒或低(dī)溫燒成(chéng),節約能源,降低了成本,經濟效益十分明顯,引起了人們的注意。
早在60年代,已經開發鎂鋁(lǚ)尖(jiān)晶石磚,但未投放市場。為了解決鉻在生產和使用中(zhōng)的問題,日本在70年代推出了含尖晶石濟寧鎂磚(zhuān)。即往濟寧鎂砂中添加燒結尖晶石,並在隧道窯中高溫(wēn)(1900℃)燒成鎂尖晶石磚,以尖晶石替代氧化鉻和氧化鐵。
那年代各種鎂鋁尖晶石磚紛紛問世,但其使用壽命不如鉻鎂磚。在弄清(qīng)了損毀的(de)原因後,此種磚的(de)性能有了根本(běn)的改進,從而可以和鉻鎂(měi)磚相匹敵。
尖晶石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優(yōu)異性能,如抗(kàng)渣性,抗剝落性及抗蠕變性能早已(yǐ)為人們(men)所知。前蘇聯自1942年起已有研究(jiū),1964年已有產品開發,但是歐洲直到20世紀70年代末(mò)才(cái)對這(zhè)種製品表現出較大的(de)興趣,日本在1976年就開始在水泥工業中使用鎂鋁尖晶石磚。近年來,國際上對鎂鋁(lǚ)尖晶石及製品的研究日益增多。
我(wǒ)國在20世紀勸年代開(kāi)始用礬土和菱鎂礦(或輕燒MgO)合成鎂鋁尖晶石原料的研究。近年來,還開展了(le)一係列製取鎂鋁尖晶石結合鎂質製品工藝的研究,取得了不少成就,但是(shì)性能優異的高純製品卻一直苦於高的燒成溫度而受到限製(zhì)。國內有人用(yòng)活性尖晶石粉把國外的超(chāo)高溫燒(shāo)成工藝(1850℃)降到1660℃。但(dàn)是對於一般以煤為燃料的(de)普(pǔ)通耐火窯爐而言,仍是難以(yǐ)做到的。為此,國內的耐火材料專家及學者將自製活性鎂鋁膠作為結合劑,研究了用活性鎂鋁膠作結合(hé)劑的高純鎂(měi)磚及尖晶石結合鎂(měi)磚的性能,利用鎂鋁(lǚ)膠的活性,使(shǐ)這兩種性能優異的(de)製品在(zài)1550℃燒成,為在普通耐火廠的窯滬中燒製(zhì)這類製品(pǐn)提供了可(kě)能。
長時間以來,直接結合濟(jì)寧鎂鉻磚由幹具有優良的抗渣性(xìng)和耐侵蝕(shí)性,被普(pǔ)遺用於大型堿性回轉窯。但隨著環(huán)保間題(tí)的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產生的六價鉻已成為世界公認的問題,為此(cǐ),研究耐(nài)剝落性好,熱膨脹率低,組織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁(lǚ)係耐火材料,作(zuò)為鎂鉻係耐火材料Z佳(jiā)替代材料應用於堿性回轉窯。自20世紀初不定(dìng)形耐火(huǒ)材料出現之後,就逐(zhú)步在冶金行業得到(dào)廣泛(fàn)的應用。今天,一些工業發達的不定型耐火產量幾乎占耐火材料總量的一半。目前鋼鐵行業應用範圍很廣,鎂鋁(lǚ)係不(bú)定型耐材約占不定型耐材生產總量的(de)85%,被廣泛應用(yòng)在轉(zhuǎn)爐、鋼(gāng)包、鐵包(bāo)、加熱爐及高爐,幾乎遍及所有冶金熱工設(shè)備。
鎂鋁(lǚ)尖(jiān)晶石具有較高的熔(róng)點、熱膨脹小、熱應(yīng)力低、熱振穩定性好(hǎo),同時它具有較(jiào)穩定的化學(xué)性質,對堿性熔渣具(jù)有較強的(de)抵抗能力,是鋁鎂不(bú)燒磚得以使用的核心點,是提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來人工合成鎂鋁尖晶石技術的(de)逐步成熟(shú),使用合成好的尖晶石(shí)材料(liào)直(zhí)接生產鋼包磚成為可(kě)能,可(kě)使其特性顯著提高。
鎂鋁尖晶石的質量是關係到鎂鋁尖晶(jīng)石磚能否達到合適效果的關鍵間題之一。通過試驗室的試驗(yàn)篩選和有關資料的介紹,富鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕(shí)性、抗結構剝落性和抗熱振性能都(dōu)比較好。但鋼包(bāo)在生產操(cāo)作過程中(zhōng)各種條件因素比較(jiào)多,要求鎂鋁尖晶石加入量應在30%一40%較為合理(lǐ)。因此在製磚過程中,除加入(rù)生產好的人工尖晶石外,還必須加入電熔鎂鈔(chāo)粉和剛玉粉,使之在使用過程中再生成二次(cì)尖晶石。從而提高磚體性能,為控(kòng)製原料有害雜質特別是低(dī)熔點物Na20和K2O含(hán)量,原料的(de)選(xuǎn)用需特別注意。