鋼包是煉鋼工業中(zhōng)不可(kě)缺少的重要設備,作為鋼包內襯的耐火材料,發生(shēng)了幾次(cì)大(dà)的變化。以前是采用傳統的經燒結而成的粘土磚和三等高鋁磚,這種耐火材料在(zài)使用過程中顯示出(chū)較差的耐剝落性和(hé)耐侵蝕性,使用(yòng)壽(shòu)命低,平均隻(zhī)有10次,經處理也隻能達到20次左右。隨著煉鋼技術的發展,鋼水護外精煉對鋼包內襯耐火(huǒ)材料要求的提高,在20世紀(jì)即年代初,曾(céng)經推廣應(yīng)用整體澆注鎂鋁質盛鋼桶內襯材質。這種內襯整(zhěng)體性好,顯著提高(gāo)了使用壽命(mìng),但(dàn)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(shù)沒有專用設(shè)備的情況下,拆包困難。為了彌補(bǔ)這方麵的不足,繼而成功的應用鋁鎂不燒磚。該襯磚築砌容易,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(bú)燒磚鋼包內襯容易貓渣的問題,在(zài)即年(nián)代後(hòu)期又研製了鋁鎂碳不燒磚,取(qǔ)代鋁(lǚ)鎂不燒磚。該材質綜合了鋁鎂材料和含碳材料的性能。鋁鎂(měi)碳(tàn)不燒磚具有的主要優點是:沒有磚縫熔損,具有較好的(de)抗渣能力和抗熱振性,克服了鋼(gāng)水和渣的滲透引(yǐn)起的結構剝落現象,使用壽命明顯(xiǎn)提高等。該製品由於是(shì)不燒或低溫燒成,節約能源,降低了成本,經濟效(xiào)益十分明顯,引起(qǐ)了人們的注意。
早在60年代,已經開發鎂鋁尖晶(jīng)石磚,但未(wèi)投放市場。為了解決鉻在生產和使用中的問題,日本(běn)在70年代推出了含尖晶石濰坊鎂磚。即(jí)往濰坊鎂(měi)砂中添加燒結尖晶石,並在隧道(dào)窯中高溫(wēn)(1900℃)燒成鎂尖晶石磚,以尖晶石(shí)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(qí)使用壽命不如鉻(gè)鎂磚。在弄(nòng)清了損毀的原因後,此種磚的性能有了根本的改進,從而可以和鉻鎂磚相匹敵。
尖晶石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優異性能,如抗(kàng)渣性,抗剝落性(xìng)及抗蠕變性能早已為人們所知。前蘇聯自1942年起已有研(yán)究,1964年已有(yǒu)產品開發,但是歐洲直到20世紀70年代末才對這種製品表現出較大的興趣,日本在1976年就開始在(zài)水泥工業中使(shǐ)用鎂鋁尖晶石磚。近年來,國際上對鎂鋁尖晶石(shí)及製品的(de)研究日益增多。
我國在20世紀勸年代開始用礬土和菱鎂礦(或輕燒MgO)合(hé)成鎂鋁(lǚ)尖晶石原料的研究。近年(nián)來,還開展了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(shǎo)成就(jiù),但是性(xìng)能優異的高純製品卻一直苦於(yú)高的(de)燒成溫度而受到限製。國(guó)內有人(rén)用(yòng)活(huó)性尖晶石粉把國外的超高溫燒成工藝(1850℃)降到1660℃。但是對於一般以煤為燃料的普通耐火窯爐而言,仍是難以做到的。為此,國內的耐火材料專家及(jí)學者(zhě)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劑的高純鎂磚及尖(jiān)晶石結合(hé)鎂磚的性能,利(lì)用鎂鋁膠的(de)活性,使這兩種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火(huǒ)廠的窯滬中燒製這類製(zhì)品提供了可能。
長時間以來,直接結合濰(wéi)坊鎂鉻磚由幹(gàn)具有優良的抗(kàng)渣性和耐侵蝕性,被普(pǔ)遺用於大型(xíng)堿性回轉窯。但隨著(zhe)環保間題的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產生的六價(jià)鉻已成為世界公認的問題,為此,研究耐剝落性好,熱膨脹率低,組織脫化少及耐(nài)侵蝕的鎂鋁係耐火材料,作為鎂鉻係耐火材料Z佳替代材料應用於堿性回轉窯。自20世紀初不定形(xíng)耐火材料出(chū)現之後,就逐步在冶金(jīn)行業得到廣泛的應用。今天,一些工(gōng)業發達的不定型耐火產量幾乎(hū)占耐火材料總量的一(yī)半。目前鋼鐵行業應(yīng)用範圍很廣,鎂鋁係不定型耐材約占不定型耐材生產總(zǒng)量的85%,被(bèi)廣(guǎng)泛應用在轉爐(lú)、鋼包、鐵包、加(jiā)熱爐及高爐,幾乎遍及所有冶金熱工設(shè)備。
鎂鋁尖(jiān)晶(jīng)石具(jù)有較高的熔(róng)點、熱膨脹小(xiǎo)、熱應力低、熱振穩定性好,同時它具有較穩定的化學性質,對堿性熔渣具有(yǒu)較(jiào)強的抵抗(kàng)能力(lì),是鋁鎂(měi)不燒磚得以使用的核(hé)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逐(zhú)步成熟,使用合成好的尖晶石材料直接生產鋼包磚成為可能,可使其特性顯著提(tí)高。
鎂鋁尖晶石的(de)質量是關係到鎂鋁尖晶石磚能否達(dá)到合適效果的關鍵間題之一(yī)。通過試驗室的(de)試驗篩選和(hé)有關資(zī)料的介紹(shào),富鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝(bāo)落性和抗(kàng)熱振性能都比較好。但鋼包(bāo)在生產操作過程中各種條件因素比較多,要求鎂鋁尖(jiān)晶(jīng)石(shí)加入量(liàng)應在30%一40%較為合理。因此在製磚過程中,除加入生產好的人工尖晶石外,還必須加入電熔鎂(měi)鈔粉和剛玉粉,使之在使用過程中再生成二次尖晶石。從而提高磚體性能,為控製原料(liào)有害雜質特別是低熔點物Na20和K2O含量,原料(liào)的選用需特別注意。
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