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炼钢要设备及耐火材料介绍

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2020-07-13


 
冶金是耐火材料的消耗大户,铁水变成高纯度的钢水,要经历炼钢厂多种热工设备的盛装和熔炼,炼钢厂主要以耐火材料砌体为内衬的热工设备有:混铁炉,混铁车,铁水罐,炼钢转炉,炼钢电炉,炉外精炼炉,中间包。
炼钢用耐火材料分类
炼钢用耐火材料有非常严格的要求:耐火温度高,高温下的机械性能好,能经受熔渣和金属液的浸蚀和急剧的温度波动,有的还要求在高真空高温下不挥发或不发生分解。严格的要求促进了耐火材料厂家不断的改进,制造出许多新的耐火材料品种。而耐火材料性能的改进又保障了炼钢工艺的发展。可以毫不夸张地说,炼钢的进步和耐火材料有不可分割的关系。首先,耐火材料必须是高熔点物质。大多数耐火材料是氧化物。除用于实验室研究工作的恃种耐火材料以外,多数耐火材料价格高、消耗贵极大。因此、多用自然界大量存在的矿物作为耐火材料的原料。按其原料的化学性质,耐火材料可分为酸性、中性和碱性三类。碱性耐火材料主要组分是从MgO和CaO,它们对于炼钢来说是为重要的耐火材料。酸性耐火材料以SiO2为主要组分,中性耐火材料的主要组分是Al2O3、C、SiC等。
钢铁用耐火材料 
1、硅酸铝质材料。
如粘土砖、高铝砖、半硅砖、刚玉砖等。这类材质以氧化铝和氧化硅为基本化学组成,通常根据制品中氧化铝和氧化硅含量进行分类:当氧化铝极低,而氧化硅大于93%时,为硅质制品如硅砖;而氧化铝含量高于90%时则为刚玉材料,常见的热电偶保护管即是此类材料的制品;氧化铝含量为15~30%的是半硅砖,很多天然材料属此类,它虽没有很高的耐火度,但热稳定性和抗渣性好;氧化铝量再高为粘土质,我国习惯把氧化铝含量超过48%的称为高铝砖。在氧化铝量不超过72%时,1450℃就开始有液相产生,而且在粘土中还会有1~3%的低熔物如Na、K、Fe等的盐类,高铝砖的荷重软化温度通常只有1300~1350。C左右。在高铝砖部分有一良好的矿物莫来石(即3Al2O3?2SiO2),含氧化铝71.8%,理论荷重软化温度可达1810℃,而且高温性能良好。实际上我国一、二级高铝砖(Al2O3=65~80%),荷重软化温度为1500~1600℃。这类材料达到1540℃或更低温度时会开始产生液相,此时由于液相极粘、不易扩散,因此有少量的液相,并无大害。反之,液相如网状在晶界上长成,无结晶骨架,就不是好的耐火砖了(。当然,高铝砖的质量主要取决于是否有丰富的低碱粘土或高岭土资源,高铝砖的原料都是属硅线石类矿物(A12O3·SiO2)。有些耐火材料厂常用原料来命名砖,如蓝晶石、红柱石等,人造原料方面有工业氧化铝、电熔刚玉等。
2、硅质材料。
硅砖在600℃以上具有极好的高温性能,但在低温时,由于晶型转化伴随着体积的巨大变化而崩裂,因而在600℃以下抗震性能极差,使用受到限制,目前主要用于砌筑高温炼焦炉。近年来高炉风温提到1200℃以上,热风炉顶温升到1500~1550℃,热风炉作业中几乎没有把顶温降到800℃以下的,因此大量使用硅砖代替高铝砖砌筑热风炉拱顶和上部格子砖。硅砖有高的荷重软化温度,还有高的抗蠕变性能,在价格上却远低于合成莫来石砖,它含SiO2在95%以上,但仍有一定抗CaO和FeO等的渣化能力。
3、镁质材料。
镁砖含氧化镁85~90%,有极高的耐火度(2000℃),属碱性材料,是炼钢生产不可缺少的耐火材料。其主要问题是抗热震性能差,易剥蚀,常用加入CaCO3和Al2O3等方法来改善其性能。当今转炉寿命的延长,主要是使用高纯和高碳含量的材料(镁碳砖)。以提高其耐侵蚀性能。
4、绝热材料。
其特点是依靠空气不能流动的微孔起绝热作用。这类材料体积密度小,导热系数低(一般小于0.30W/(m·K)),常用来降低砌体热量损失,减少燃料消耗,提高经济效果。这种材料有砖、散状料和毡。目前制造良好的高铝纤维毡体积密度为320kg/m3,长期使用温度为1200℃,1000℃以下导热系数为0.09W/(m·K)左右。
5、碳与碳化硅材料。
这类材料不仅自身能耐高温(特别是碳),而且都有良好的导热性、体积稳定性和抗渣性。碳砖的大缺点是在氧化性气氛中会产生强烈氧化,所以应在还原性气氛或保护气氛里使用,主要用于砌筑高炉炉底和炉体。碳化硅砖价格昂贵,主要用于某些特殊热设备上,如电阻炉的发热体等。为延长高炉寿命,近年在高炉炉身中下部位使用,并获得良好效果。        
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