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钢厂耐火材料优化的方向-莫来石耐火材料

发布时间:2021/07/02 技术知识 标签:莫来石保温砖浏览次数:31

钢厂生产设备对耐火材料的需要比较多,对耐火材料的要求也比较高,总体是向着更长寿、无污染、功能化的方向发展,提高耐火材料的寿命不仅可以提高生产效率,还可以减少支出、节约成本,我们来看下钢厂用耐火材料优化的方向

耐火材料优化的方向性问题

钢铁业离不开耐火材料,这不仅是因为钢铁工业需要耐火材料作为各种冶炼炉、液态金属容器、加热设备和处理设备的高温工作内衬,作为控制液态金属转移、流动的通道,在保证钢铁生产安全、可行方面发挥着重要的技术作用,而且越来越成为钢铁生产优化发展的先导和制约因素。举例来说:连铸用耐火材料的性能,制约着高效连铸、近终形连铸生产的发展;过滤用耐火材料的性能,限制着钢水的展平水平;过滤用耐火材料的性能,限制着钢水的展平水平;过滤用耐火材料的性能,等等。

综观炼钢生产的优化发展特点,耐火材料优化发展的方向主要有“长、无污染、功能性”。

寿命延长。

延长耐火材料使用寿命一直是钢铁生产对其提出的基本要求。但是随着钢铁生产,特别是炼钢生产的快速发展和优化,对耐火材料的使用寿命提出了越来越高的要求,这不仅是从数量上,而且从内涵上都提出了更高的要求。

实际上,耐火材料的寿命体现在三个方面,即持续使用、重复使用和可修复性。比如:对于中间包、连续测温、轧钢加热炉用耐火材料,主要对其连续使用寿命进行考核;耐铁水包、熔炼炉、钢包、精炼炉用耐火材料,主要对重复使用寿命进行考核;对钢铁用各种耐火材料,则希望能有好的修复、再生性能。

近代钢铁业的优化,使得耐火材料寿命概念也发生了很大变化。

一,过去无法想象寿命指标的需求会发生变化。举例来说,钢包寿命,从过去的重复使用十次到现在的一百次。与此同时,由于连铸、精炼的普及和发展,每次炼钢所用的钢水,钢包内钢水的占有时间一般都在延长,而且还要适应各种不同的冶金处理功能的需要,实际使用寿命较长。而且中间包的使用寿命,从提高运行速度、稳定整个连铸过程的工艺及质量要求出发,希望单机中间包的使用寿命,不以炉次计算,而以小时计。现在,欧洲许多钢厂的中间包已经可以使用30-50小时,而美国先进的钢厂几乎100小时。电烤箱炉衬、炉盖寿命的先进指标均超过1000炉。并且在溅渣护炉的条件下,使转炉炉衬寿命得到了很大的提高,达到了万炉以上甚至三万炉的水平。AOD精炼炉衬寿命高达100炉以上。

二,更长寿命的需求,在内容上有了新的内涵。研究内容包括:①寿命已有较大幅度提高的耐火材料,要求配套耐火材料的寿命与其保持同步;②结构设计应满足持续使用的生产条件要求;③在保证母体耐火材料基本寿命的前提下,提高修补材料的高温性能,保持母体耐火材料的寿命;④对材料进行更长时间的设计,使一些高档耐火材料的修复再生具有更大的使用寿命。举例来说:连铸中间包水口座砖的使用寿命要与衬里寿命同步;长水口、浸入式水口则要改进结构,实现快速更换;对于连铸硅铝比较高的钢种,要防止Al2O3沉积物堵塞而影响生产,要从材料和结构方面设计具有防堵塞功能的浸入式水口;而转炉衬里耐火材料只能达到最基本的耐火性能和高温强度要求,要从材料和结构方面改为具有良好的溅渣层粘合性(如镁碳砖)和研制能在溅渣层条件下有效修补炉盖、大面、耳轴等炉衬薄弱段的喷补;对于滑口等应发展再生修复技术等。

没有污染。

无公害是炼钢生产的一个较高要求,主要有三个要求。第一,耐火材料应具有较好的高温性能(即耐久性),这意味着其消耗量少,同时还能减少对钢水的污染;第二,耐火材料及其结合剂应能适应炼钢品种、生产工艺的要求,并能尽量不产生有害气体、成分和杂质,同时还能污染钢液;第三,要求耐火材料在炼钢应用过程中,不受加工和残渣(废料)污染。比如:在生产取向和无取向硅钢、IF钢等超低碳钢种时,应尽可能采用极低碳的高品质耐火材料,尽快淘汰挥发性高的树脂结合型耐火材料,提高耐火材料再生、再加工等重复使用功能,大幅度减少废弃物,并不断发展新的替代含铬耐火材料。
同时,钢铁企业要加强耐火材料生产过程中的污染控制,避免因超负荷排放造成的污染对钢铁企业的发展造成不利影响。

功能性。

功能性是优化炼钢生产的更高层次的新要求。功能性处理的要点主要体现在两个方面:一是满足钢水进一步净化的新要求;二是适应某些炼钢生产的特殊功能要求。

一,为了保证炼钢生产的最终产品—连铸坯的洁净度越来越高的要求,不仅要避免耐火材料在钢水高温冲刷作用下进入钢水和钢液中造成污染,而且要实现钢水进一步净化的功能。例如过滤含钙≤50微米的氧化钙夹杂,进一步净化钢水,使用高钙镁质、镁锆质中间包耐火材料等。

二、炼钢生产日益需要对生产全过程进行动态监测和控制(如连续测温、炉内气体连续分析、钢液成分连续测定和信号传递),在电磁冶金条件下控制连铸稳定生产,钢水精炼新的快速脱氧,浸入式装置产生的蒸汽脱氧产物(如H2O)都对所用的耐火材料提出了超出耐火材料常规性能要求的新功能(如对钢水的非浸润性、电磁穿透性、耐钢水和水浸蚀的复合功能等)。据悉,已有高校和科研机构研究了用金属合金代替昂贵的铂=铑合金进行温度测定、薄带连铸侧封材料(高抗磨损、高电磁穿透)、电磁约束钢水通道等。这种对功能的要求还刚刚起步,随着炼钢生产的发展,对功能的要求也在不断提出。