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鎂質(zhì)耐火材料在中間包上有什么應(yīng)用?

2024-08-14訪問量:2464

隨著各行業(yè)對潔凈鋼要求不斷增加以及連鑄技術(shù)的發(fā)展,處于鋼包和結(jié)晶器之間的中間包,其冶金功能受到越來越多的關(guān)注。中間包冶金可以防止鋼液二次氧化、改善鋼水流動狀態(tài)、防止卷渣和促進夾雜物上浮、控制夾雜物形態(tài)和控制鋼水過熱度,對提高連鑄比,改善鋼質(zhì)量起到重要作用。

中間包

通過在中間包內(nèi)安裝擋墻、壩、湍流控制器、過濾器和透氣磚及其組合裝置作為控制鋼水流動狀態(tài)的裝置,有利于夾雜的去除。上擋墻或者稱為擋渣堰,安裝部位橫跨整個中間包寬度,從鋼液面上方延伸至距離中間包底部一定距離,可以讓鋼水從下方通過。其可以控制沖擊區(qū)域大小,促進小尺寸夾雜物相互碰撞并聚集成大夾雜物,更容易上浮并被渣層吸收所去除。上擋墻還能將隨鋼包注流進入中間包的鋼包渣隔離在沖擊區(qū)內(nèi)從而減少鋼包卷渣造成鋼液二次污染。同時,上擋墻穩(wěn)定下游鋼水液面,降低二次氧化和機械沖刷產(chǎn)生的夾雜數(shù)量。壩或稱為下?lián)鯄Γ浒惭b部位同樣橫跨整個中間包寬度,從中間包底部向上延伸至距鋼液面下方一定距離,鋼水從其上方通過。下?lián)鯄Φ淖饔冒ǎ貉娱L鋼液流動路徑,增加停留時間,防止短路流形成;以及縮短夾雜物上浮距離,進一步促進夾雜物上浮,凈化鋼液。在中間包內(nèi)上、下?lián)鯄νǔ=M合使用,獲得理想的中間包冶金效果。

鋼水中的夾雜物大多為氧化物夾雜以及耐火材料也主要為氧化物,因而測試鋼水中的總氧量是評價鋼液潔凈度的重要指標(biāo)。和熱力學(xué)計算的氧化物對鋼液增氧規(guī)律一致,鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)材料引入到鋼水中總氧量低,硅質(zhì)或高鋁質(zhì)材料對鋼水增氧顯著。從提高鋼水潔凈度的角度,與鋼液長期接觸的部位如中間包(包壁)工作襯和擋墻常使用鎂質(zhì)耐火材料。工作襯材料目前主要為鎂質(zhì)涂抹料或干式料,擋墻、擋壩則使用鎂質(zhì)澆注料。

鎂質(zhì)涂抹料加入較高含量的水以保證施工,由此會存在水化問題。氧化鎂與水或水蒸氣反應(yīng)生成氫氧化鎂,反應(yīng)伴隨著約1.5倍的體積膨脹,在養(yǎng)護、烘烤階段產(chǎn)生裂紋以及澆鋼過程容易出現(xiàn)剝落或坍塌的問題。若烘烤階段涂抹料中的水分排除不徹底,殘留水的分解會給鋼液帶來增[H]的問題。與涂抹料相比,干式料是一類采用振動成型在不含水狀態(tài)下施工的不定形耐火材料,其具有烘烤時間短、升溫速度快和容易脫包等優(yōu)點。鎂質(zhì)干式料采用酚醛樹脂、瀝青和松香等有機結(jié)合劑,在低于1000℃即發(fā)生分解,從而影響材料中高溫結(jié)合強度;此外有機結(jié)合劑的分解對鋼液存在增[C]和增[H]的風(fēng)險,影響鋼液質(zhì)量。同時還發(fā)展了無機結(jié)合劑如聚磷酸鹽和偏硅酸鈉等。聚磷酸鹽結(jié)合劑仍存在增[P]的問題。以偏硅酸鈉為結(jié)合劑時,其在升溫過程中逐漸熔化,使鎂砂顆粒表面被液態(tài)無機鹽所包裹,鎂砂骨料和基質(zhì)之間能充分粘結(jié),形成了具有一定強度的結(jié)合體,保證干式料較好的中低溫強度,同時減少了對鋼水增加[C]、[H]、[S]和[P]的問題。

控流裝置相比于工作襯,受到鋼液不間斷沖刷作用更強,對材料強度要求更高,因此普遍地采用鎂質(zhì)澆注料或者預(yù)制件。此外上擋墻還受到渣的侵蝕作用,還要求鎂質(zhì)澆注料具有良好的抗渣侵蝕性能。在鎂質(zhì)澆注料化學(xué)組成主要為氧化鎂、氧化硅和氧化鋁。氧化硅對鋼液增氧能力強,提高了氧的濃度。并容易與鋼中金屬元素發(fā)生氧化.還原反應(yīng)形成氧化物夾雜(如式1至3所示),降低了鋼液潔凈度。由于P2O5與CaO可以形成穩(wěn)定化合物C2L4P2O9以及S與CaO反應(yīng)生成CaS,含有游離氧化鈣的鎂鈣質(zhì)材料相比與其它材質(zhì)的澆注料對去除鋼中的[S]和[P]效果更顯著。陶紹平的研究還指出,盡管鎂鋁質(zhì)耐火材料(MgO>82wt%)對凈化鋼液的作用有限,但是不污染鋼水;然而鋁鎂質(zhì)耐火材料(MgO<14wt%)尚不能去除鋼中夾雜,還可能向鋼液發(fā)生熔蝕,增加夾雜的數(shù)量。因此從鋼水潔凈度的角度,在保證鎂質(zhì)澆注料基本物理性能的前提下,組成中應(yīng)盡可能降低氧化硅、氧化鋁添加量。

3SiO2+4[Al]→[Si]+2Al2O3 (1)

SiO2+2[Mn]→[Si]+2MnO (2)

SiO2+[Ti]→[Si]+TiO2 (3)

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