鋼鐵冶煉滑動水口用各種材質耐火材料的應用現狀與存在的問題

2020-12-24 科瑞耐材

1.鋼鐵冶金滑動水口用耐火材料介紹:

作為連鑄過程中控制鋼水流量的關鍵裝置——滑動水口裝置,自獲得成功以來,以其可控性好、裝卸方便、澆鑄安全在大多數國家迅速推廣,而且以其優於傳統的塞棒系統的優越性能,也促進了爐外精煉技術及連鑄的自動化的發展,同時降低了連鑄耐火材料成本。

鋼鐵冶煉滑動水口用各種材質耐火材料的

連鑄用耐火材料一般包括鋼包用耐火材料、中間包用耐火材料和功能耐火材料。

滑板(slide nozzle plate)是滑動水口系統中關鍵的、重要的組成部分,屬於連鑄功能耐火材料,具有鋼水注入和流量調節功能,它承受高溫鋼液的化學侵蝕和物理衝刷以及劇烈的熱衝擊,使用條件十分苛刻;

同時滑板在連鑄生產中消耗量巨大,因此研究和開發高質量的滑板對於安全高效生產及降低生產成本是非常重要的。

滑板應用於生產已有30多年的歷史,滑板元件從無到有,性能結構改進的技術開發工作從來沒有停止過。

滑板的材質一直在不斷地改進,耐火材料工作者研製了系列滑板來適應不同的冶煉工藝不同鋼種的大中型鋼包和中間包的需要。

目前大型鋼包和中間包滑板主要選擇鋁鋯碳質滑板。

通過耐火材料工作者多年來的努力,目前我國已經開發了一系列不同材質的滑板,如滿足不同鋼種澆鑄的中間包滑板和鋼包滑板。

從材質性質上講,如Al2O3-ZrO2-C質滑板以其優良的抗侵蝕性和熱震穩定性,能適應多種鋼種的澆鑄,適宜用作鋼包滑板而根據寶鋼實踐Al2O3-ZrO2-C質滑板在澆鑄鎮靜鋼時,作為中間包滑板可實現多爐連澆,在寶鋼Al2O3-ZrO2-C質滑板的使用量約佔總使用量的95%以上。

MgO-C質、MgO-Al2O3-C質、ZrO2質滑板的熱震穩定性較Al2O3-ZrO2-C質滑板差,比較適合於特殊鋼條件下作為中間包滑板使用。

其中由於Al2O3、MgO-Al2O3可與CaO反應生成低熔物,因此對於鈣處理鋼,選用MgO-C質和ZrO2質滑板;

由於Al2O3與ZrO2可與FeO反應生成低熔物,因此,在澆鑄高氧鋼時通常選用MgO-C質或MgO-Al2O3-C質滑板。

從經濟上講,在大型連鑄機系統中大量使用的仍然是Al2O3-ZrO2-C或Al2O3-C燒成高檔滑板。但在模鑄或小型連鑄系統中大量使用的還是Al2O3-C不燒的低檔滑板、鎂碳不燒滑板等。

目前,由於鋼包滑動水口系統存在一定缺陷,滑動機構使用可靠性不強,造成澆鋼用滑板磚使用次數少、連用的危險性大的問題也十分突出,不但增加了工人的勞動強度及周轉使用的鋼包數量,而且不利於鋼包溫度的提高,同時造成澆鋼系統耐火材料的消耗較高。

如果鋼包能夠實現滑板連用,不僅能減少耐火材料的消耗,降低成本,而且能減少周轉鋼包的個數從而減輕鋼包供應及周轉的壓力。

澆鑄特種鋼的苛刻條件也使得提高滑板質量成為一個迫在眉睫的問題,現有的Al2O3-C、Al2O3-MgO-C、Al2O3-ZrO2-C等材質滑板在澆鑄鈣處理鋼時,鋼液中的[Ca]與滑板材料中的O2、Al2O3、SiO2反應生成CaO,隨之CaO又與Al2O3、SiO2反應,形成CaO-Al2O3-SiO2系的低熔物,在鋼液的衝刷作用下,低熔物隨鋼液移走形成滑板的侵蝕凹坑。

2.當前使用的冶金滑動水口的滑板使用還存在著以下幾個問題:

(1)無論是Al2O3-ZrO2-C質、Al2O3-C質、MgO-C質、MgO-Al2O3-C質和ZrO2質滑板都沒有完全擺脫碳氧化的問題。

(2)生產過程複雜,如Al2O3-ZrO2-C質滑板的生產過程包括原料、混煉、成型、埋碳燒成、鑽孔、浸油、打磨和加鐵箍過程。

(3)成本昂貴,由於生產過程複雜,增大了工人的勞動強度,增加了產品成本;而且滑板的原料,如剛玉和氧化鋯市場價格的增加,也限制了現有滑板的生產。

傳統材質的滑板可以滿足以前普通鋼種的要求,而對於目前越來越多的鈣處理鋼、Al/Si鎮靜鋼、高氧鋼,目前的滑板已經越來越不能滿足現代工業的要求,開發出適合不同鋼種的不同材質的滑板來滿足多爐連澆的要求已迫在眉睫。

鎂質複合材料以其良好的使用效果已經在高溫建造材料和結構材料中廣泛出現,如何將這種優質的複合材料應用到煉鋼工藝中是本節內容的主要出發點,本節的任務就是對鎂質複合材料的生產機理以及在煉鋼工藝中的適用性進行系統研究。

對影響鎂質複合材料的顆粒配比、配方、生產工藝參數等進行優化。

3.選用鎂質複合耐火材料滑板的意義:

(1)鎂質複合滑板的主要化學成分是鹼性氧化物,不存在氧化問題。

(2)充分利用了方鎂石、尖晶石材料的高熔點、耐鋼水侵蝕的特性。

(3)主晶相為方鎂石,結合相是鎂鋁尖晶石,適合特種鋼的澆鑄。

(4)可以充分利用我國的鎂質資源。

(5)鎂質複合滑板一般都附加加固鐵箍鎂質滑板的熱膨脹係數為13.5×10-6,與鋼鐵的熱膨脹係數11×10-6相近,可以避免滑板在使用時的脫箍現象發生。

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