鋼包是煉鋼工業中不可缺少的重要設備,作為鋼包內襯的耐火材料(liào),發生了幾次大的變化。以前是采用傳統的經燒結而成的粘土磚和三等(děng)高鋁磚,這種耐火(huǒ)材料在(zài)使(shǐ)用過(guò)程中顯示出較差的耐剝落性和耐侵蝕性,使用壽命低,平均隻有10次(cì),經處理也隻能達到20次左右(yòu)。隨著煉鋼技術的發展,鋼水(shuǐ)護外(wài)精煉對鋼包(bāo)內襯耐火材料要求(qiú)的提高,在20世紀即年(nián)代初(chū),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(dàn)存在烘烤鋼包時間長,有較嚴重的掉渣現象(xiàng),對於中小型鋼廠多數沒(méi)有專用設備的情況下,拆包困難。為了彌補這方麵(miàn)的不足,繼而成功(gōng)的應用(yòng)鋁鎂不燒磚。該襯磚築砌容(róng)易(yì),烘(hōng)烤時間短和(hé)易拆包,但仍存在易戮渣和耐剝(bāo)落(luò)性差的問題(tí)。在此(cǐ)基礎(chǔ)上,為了克服鋁鎂(měi)不燒磚鋼包內襯容易貓渣的問題,在即年(nián)代後期又研製(zhì)了鋁鎂碳不燒磚(zhuān),取代鋁鎂(měi)不燒(shāo)磚(zhuān)。該材(cái)質綜合了鋁鎂材(cái)料和含碳材料的性能。鋁鎂碳不燒磚(zhuān)具(jù)有的主(zhǔ)要優點是(shì):沒有磚縫熔損(sǔn),具有較(jiào)好的抗渣能(néng)力(lì)和(hé)抗熱振性,克(kè)服了鋼(gāng)水和渣的滲透引起(qǐ)的結構剝(bāo)落現象,使用壽命明顯提高等。該製品由於是不燒(shāo)或低溫燒成,節約能源,降低了成本,經濟效(xiào)益十分明(míng)顯,引起了人們(men)的注意。
早在60年(nián)代,已經開發鎂鋁尖晶石磚,但未(wèi)投放(fàng)市場。為了解決鉻在生產和(hé)使用中的(de)問題,日本在70年代推出了含尖晶石宜昌鎂磚。即往宜昌鎂砂中添加燒結尖晶石,並在隧道窯中高溫(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(yòng)壽命不如鉻鎂磚。在弄(nòng)清了損毀的原因後,此種磚的性能有(yǒu)了根本的改進,從而可以(yǐ)和鉻鎂磚相匹敵。
尖晶(jīng)石(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優異性能(néng),如抗渣性,抗剝落性及抗蠕(rú)變性能早已為人們(men)所知。前蘇聯自1942年起已有研究,1964年已有產品開發,但是歐(ōu)洲直到20世紀70年代末才對這種製品表現出較大的興趣(qù),日本在1976年就開始在(zài)水泥工業中使用鎂(měi)鋁尖晶石磚。近年(nián)來,國際(jì)上對鎂鋁(lǚ)尖晶(jīng)石及製品的研究日益增多。
我國在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(shí)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(bú)少成就,但(dàn)是性能優異的高純製品卻一直苦(kǔ)於高的(de)燒成溫度而受到限製。國內有人用活性尖(jiān)晶石粉把國外的超高溫燒成(chéng)工藝(1850℃)降到1660℃。但是對(duì)於一般以煤為燃料的普(pǔ)通耐火窯爐而言,仍是難以做到的。為此(cǐ),國內的耐火(huǒ)材(cái)料專家及學者將自製活性鎂鋁膠作為結合劑,研究(jiū)了(le)用(yòng)活性(xìng)鎂鋁膠作結合劑的高純鎂磚及尖(jiān)晶石結合(hé)鎂磚的性(xìng)能,利用鎂鋁膠的活性,使這兩種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火廠的窯滬中燒製這類製品提(tí)供了可能。
長時間以來,直接結(jié)合宜昌鎂鉻磚由幹(gàn)具有優良的抗渣性和耐侵蝕性,被(bèi)普遺用(yòng)於大型堿性回轉(zhuǎn)窯。但隨著環保間題的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產生的六(liù)價鉻已成為世界公認的問題,為(wéi)此(cǐ),研究耐剝落性好,熱膨脹率低,組織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁係耐火材料,作為(wéi)鎂鉻係耐火材料Z佳替代材料應用(yòng)於堿(jiǎn)性(xìng)回轉窯。自20世紀初不定形耐(nài)火材料出現之後,就(jiù)逐步在冶金行業得到廣泛的應用。今天,一些工業發達的不定型耐火(huǒ)產(chǎn)量幾乎占耐火材料總量的一半。目前鋼鐵行業應用範圍很(hěn)廣,鎂鋁係不定型耐材約占不(bú)定(dìng)型耐材生產總量(liàng)的85%,被廣泛應用在(zài)轉爐、鋼包(bāo)、鐵包、加熱爐(lú)及高爐,幾乎遍及所有冶金熱工設備(bèi)。
鎂鋁尖晶石具有較高的熔點、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩定性好,同時它具有(yǒu)較穩定的化學性質,對(duì)堿性熔渣具有較強的抵抗能力,是鋁鎂不燒磚得以使用的核心(xīn)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(shǐ)其(qí)特(tè)性(xìng)顯著提(tí)高。
鎂鋁尖晶石(shí)的質量是關係到鎂鋁尖晶石磚能否達到合適效果的關鍵間題之一。通(tōng)過試驗室的試(shì)驗篩選和(hé)有關資料(liào)的介紹(shào),富(fù)鎂尖(jiān)晶石(shí)在20%一30%其(qí)抗侵蝕性(xìng)、抗結(jié)構剝落性和(hé)抗熱振性能都比較好。但鋼包在生產(chǎn)操作(zuò)過程中(zhōng)各種條件因素(sù)比較多,要求鎂(měi)鋁尖晶石加入量應在30%一40%較為合理。因此(cǐ)在製磚過程中,除(chú)加入生(shēng)產好的人工(gōng)尖晶(jīng)石外,還必須加入電熔鎂鈔粉和剛玉粉,使之(zhī)在使用過程中再生成二次尖晶(jīng)石。從而提高磚體性能,為控製原料有害雜質特別是低熔點物Na20和K2O含量,原料的選用需特別注(zhù)意(yì)。
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