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镁碳质耐火材料在转炉的应用现状
来源: | 作者:dd | 发布时间: 2023-03-07 | 1992 次浏览 | 分享到:

      转炉在炼钢中起到脱碳、脱磷、脱硫、合金化、升温、去除夹杂物等功能,冶炼时转炉无需外加热量,依靠钢水中氧化反应放热。在转炉中,炉衬、出钢口、透气砖等都是由耐火材料组成。镁碳砖自上世纪七十年代开发以来,因其综合性能明显好于白云石碳砖,从而得到广泛应用。镁碳砖由镁砂骨料、石墨、抗氧化剂、结合剂等组成,具有高耐蚀、抗剥落、抗熔渣、抗热震等优点。通过改变镁砂骨料、石墨的粒度组成,或改变抗氧化剂的添加量,可以显著改变镁碳砖的强度、抗侵蚀性、抗氧化性等。实际生产中根据转炉各部位熔损特点,对镁碳砖的成分进行微调,可以提高转炉寿命,降低综合成本。
     随着我国“双碳”政策的实施,耐火材料的碳消耗不容忽视。在新的转炉冶炼技术下,转炉各部位使用的耐火材料应用也面临新的挑战。传统镁碳质耐火材料含碳量高,导热系数较高,会增加能耗和耐火材料侵蚀。特别是在冶炼低碳钢和超低碳钢时,会对钢水增碳,降低钢产品的质量。因此,镁碳质耐火材料低碳化及相关技术的创新将会成为新的发展方向。
     在转炉冶炼周期中,转炉炉衬主要发生以下两种熔损。一是镁砂中的杂质成分SiO2和CaO,与镁砂反应生成低熔点物质。二是转炉渣中的FeO与耐火材料中的MgO反应形成MgO-FeO固溶体,降低了熔点。上述两种熔损现象同时发生,导致镁碳砖熔损。镁砂的溶解对镁碳砖的熔损有很大影响,因此将高纯度原料和晶界少的镁砂原料应用于熔损严重区域的镁碳砖,并适当增加炉渣中MgO的含量,可以改善镁碳砖的熔损状况。
     在冶炼时镁碳砖的氧化是不可避免的,镁碳砖中的碳(石墨和碳质结合剂)被氧化性气体和渣中氧化物氧化。镁碳砖氧化分为碳与氧气的直接氧化和碳与氧化物的间接氧化。转炉出钢口、炉口、炉帽和渣线的氧化较为明显,其中出钢口和渣线主要受到炉渣的氧化,炉口和炉帽主要受到气体的氧化。氧化后的镁碳砖结构疏松强度降低,在气流和钢水的冲刷下逐渐被侵蚀。
     转炉炉底、供气元件和出钢口处,磨损损毁是主要的损毁原因。例如转炉出钢时,出钢口受到间歇性的热震冲击并要承受钢水和部分钢渣的冲刷,导致耐火骨料的磨损。此部位的特点是钢渣与钢水共存流动,难以形成稳定的渣附着层,石墨和镁砂因钢水流动冲刷而脱落。基于上述问题,可通过调整原料的颗粒级配提高镁碳砖的体积密度和添加金属纤维来提高高温抗蠕变性。