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RH爐外精煉用耐火磚及性能介紹

時間:2020-08-20 15:57 作者:耐火材料生產廠家點擊:



 
RH爐外精煉用耐火磚
1、鎂鉻係耐火磚,分直接結合鎂鉻磚、再結合和半再結合鎂鉻磚。鎂鉻磚在爐外精煉爐如VOD、AOD以及RH浸漬管、真空室使用效果較好。鎂鉻耐火磚的損毀原因主要考慮熔渣滲入而使磚體變質引起的結構剝落。目前,大部分國家限製使用鎂鉻磚,一方麵是由於其中的鉻會造成環境汙染,另一方麵價格相對鎂尖晶石磚或剛玉尖晶石澆注料更高,再有我國《產業結構調整指導目錄》(2007年本)也將“含鉻質耐火磚生產線”列限製類生產項目。
2、鎂鋯係耐火磚
鎂鋯係耐火磚主要為燒成鎂鋯耐火磚。鎂鋯磚在爐外精煉爐如RH浸漬管、真空室使用效果較好。鎂鋯磚的損毀原因主要考慮熔渣滲入而使耐火磚磚體變質引起的結構剝落。目前,鎂鋯磚沒有大量使用,一方麵是由於其中的鋯會偏析,產品質量穩定性不好,另一方麵價格相對鎂尖晶石磚或剛玉尖晶石澆注料更高。3、尖晶石係列耐火磚尖晶石係耐火磚分為富鎂尖晶石係耐火磚和富鋁尖晶石係耐火磚兩大類。其中的富鎂尖晶石係列耐火磚在精煉爐如VOD、AOD以及RH真空室和底部使用效果較好。鎂尖晶石磚的損毀原因主要考慮熔渣滲入而使磚體變質引起的結構剝落。其中的富鋁尖晶石係列耐火磚在精煉爐如RH真空室下部和底部、浸漬管外部使用效果較好。鋁尖晶石耐火磚的損毀原因主要考慮熔損和結構剝落。目前,尖晶石係列耐火磚逐步得到推廣應用,一方麵是由於原耐火磚指標穩定可靠,產品質量可控性好,尖晶石本身具有的抗熱震性好、抗渣性好、強度高、高溫體積穩定性好等優點,明顯提高了耐火磚的性能,另一方麵價格相對鎂鉻磚或鎂鋯磚更低,尤其是不燒耐火磚,節能減排效果好。
RH爐用剛玉耐火磚的種類及性能分析
RH真空脫氣爐初隻是作為脫氣裝置,當時的耐火材料內襯主要采用粘土磚高鋁磚。現在,RH爐功能已經擴展了到了吹氧和噴粉,內襯耐火材料的適用條件變得更為苛刻,因此選用高級耐火材料。特別是隨著高級特種鋼的產量增加,正在大力推廣增大環流量,大量吹入氣體的方法,以進行超低碳鋼的穩定生產和高速處理。加大環流量使耐火材料內襯磨損增加;增加冷風吹入量造成了高溫剝落;鋼包熔渣吸入量增加又加大了結構剝落和侵蝕,所有這些因素都將導致內襯材料的損毀加劇。因此,現在的RH/RH-OB內襯以直接結合剛玉磚為主流,而在RH/RH-OB內襯吹氧口周圍使用半結合或再結合剛玉磚,一部分使用鎂碳磚。
用於RH裝置頂部和上部槽內的耐火材料,由於不與鋼水和熔渣直接接觸,與下部相比一般損毀都較少。中間部分由於接觸鋼水和熔渣侵蝕或者由於高溫剝落,使耐火內襯遭到損毀。下部槽包括浸漬管的耐火內襯是RH裝置的高腐蝕區,它往往決定著RH爐的使用壽命,因此下部槽的內襯應選用高溫燒成直接結合剛玉磚。爐身下部損傷嚴重的部位是環流管,因為襯裏的結構限製了它的厚度,而且複雜形狀的耐火製品還需經兩次加熱,所以沒有一種耐火材料有足夠的使用壽命。此外,在RH-OB爐中,OB對耐火材料的使用也有重要的影響,在采用上部噴槍法時,耐材受到吹入的氧氣與鋼水中鐵元素生成的氧化物及高溫反應氣體侵蝕,尤其是生成氧化物會迅速地侵蝕耐火材料工作麵,因此需選用Cr2O3含量高的MgO-Cr2O3磚才會有較高的使用壽命,而暴露在高溫氣體下部選用Cr2O3含量低的MgO-Cr2O3磚會有較好綜合使用性能。
RH爐用剛玉耐火磚
高溫燒成的剛玉磚係耐火材料(如直接結合、再結合、半再結合剛玉磚)由於具有抗低堿度渣蝕能力強的優點,已經廣泛應用於精煉爐襯上。鎂鉻係磚有許多不同的品種,磚的生產工藝、組織結構、性能差異也很大。鎂鉻係磚按按Cr2O3含量可分為剛玉磚(Cr2O3含量為5~20%)、鉻鎂磚(Cr2O3含量為20~35%)和鉻磚(Cr2O3含量為大於35%),按生產工藝分為燒結磚和熔鑄磚等。
由於剛玉磚的品種非常繁多,有文獻對其進行了歸類總結:
(1)不燒剛玉磚(或稱化學結合鎂鉻)。化學結合不燒剛玉磚,一般采用鎂砂與鉻礦為製磚原料,以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結合劑壓製的剛玉磚。不需高溫燒成,隻經200℃左右溫度烘烤。由於未經高溫燒成,鎂砂會發生水化,不能長期存放。
(2)矽酸鹽結合剛玉磚(普通燒成剛玉磚)。這種磚是由雜質(SiO2與CaO)含量較高的普鉻礦與製磚鎂砂製做成,燒成溫度在1550℃左右。結構特點是:耐火物晶粒之間是由矽酸鹽結合的,顯氣孔率較高,抗爐渣侵蝕性較差,高溫體積穩定性差。
(3)熔鑄鎂鉻製品磚。采用鎂砂、鉻礦為主要原料,加入少量添加劑,經混合、壓坯與素燒,破碎成塊,進電弧爐熔融,再注入模內、退火,生產成母磚,母磚經切、磨等冷加工製成各種特定形狀的製品。熔鑄剛玉磚的結構特點是成分分布均勻,耐火物晶粒之間主要為直接接觸,矽酸鹽以孤島狀存在,磚抗熔體熔蝕、滲透與衝刷特別好,但熱震穩定性差。
(4)共燒結剛玉磚(又稱全合成鎂鉻)。用百分之百的燒結合成鎂鉻砂為製磚原料,再經過高溫燒成所生產的剛玉磚就是共燒結鎂鉻。其特點是抗侵蝕性好,高溫體積穩定性好等。
(5)直接結合剛玉磚。直接結合鎂鉻耐火材料是由雜質含量低的鉻精礦與較純鎂砂製作,燒成溫度在1700℃以上。其結構特點是:耐火物晶粒之間多呈直接接觸,磚中方鎂石(固溶體)-方鎂石(固溶體)與方鎂石(固溶體)-尖晶石(固溶體)的直接結合程度高,因此其高溫性能、抗爐渣侵蝕性好,高溫體積穩定性都較普通剛玉磚好。
(6)熔粒再結合剛玉磚(電溶再結合鎂鉻)。用電熔方法使鎂砂與鉻礦(輕燒鎂粉或菱鎂石與鉻礦)充分均勻地反應,合成結構更理想的方鎂石固溶體和尖晶石固溶體鎂鉻原料,再結合剛玉磚就是用此原料製磚稱為熔粒再結合剛玉磚。由於製磚原料較純,都需要在1750℃以上高溫或超高溫下燒成。其顯微結構特征是尖晶石等組元分布均勻、氣孔率低、耐火物晶粒之間為直接接觸、耐壓強度高、抗侵蝕性好、高溫強度高等,但缺點是熱震穩定性較差。
(7)半再結合剛玉磚。以人工合成原料做顆粒,以鉻精礦與鎂砂為細粉的剛玉磚都應稱為半再結合剛玉磚。國內將由電熔鎂鉻料作顆粒,而以共燒結料為細粉或以鉻精礦與鎂砂粉為混合細粉,製作的剛玉磚都稱為半再結合剛玉磚。其燒成溫度在1700℃以上,磚內耐火物晶粒之間也是以直接結合為主,優點是抗熱震性較好,抗侵蝕、抗衝刷也不錯。
(8)預反應剛玉磚。將鎂砂(輕燒鎂粉)與鉻礦共磨壓坯在窯內燒成,用合成的鎂鉻砂作為原料再製磚,形成“預反應剛玉磚”。預反應剛玉磚屬矽酸鹽結合剛玉磚的改進型。
RH爐用鎂鉻耐火磚的分類及性能詳解
高溫燒成的鎂鉻磚係耐火磚(如直接結合、再結合、半再結合鎂鉻磚)由於具有抗低堿度渣蝕能力強的優點,已經廣泛應用於精煉爐襯上。鎂鉻係耐火磚有許多不同的品種,磚的生產工藝、組織結構、性能差異也很大。鎂鉻係耐火磚按按Cr2O3含量可分為鎂鉻磚(Cr2O3含量為5~20%)、鉻鎂磚(Cr2O3含量為20~35%)和鉻磚(Cr2O3含量為大於35%),按生產工藝分為燒結磚和熔鑄磚等。 
由於鎂鉻耐火磚的品種非常繁多,有文獻對其進行了歸類總結: 
(1)矽酸鹽結合鎂鉻耐火磚(普通燒成鎂鉻磚)。這種磚是由雜質(SiO2與CaO)含量較高的普鉻礦與製磚鎂砂製做成,燒成溫度在1550℃左右。結構特點是:耐火物晶粒之間是由矽酸鹽結合的,顯氣孔率較高,抗爐渣侵蝕性較差,高溫體積穩定性差。 
(2)預反應鎂鉻耐火磚。將鎂砂(輕燒鎂粉)與鉻礦共磨壓坯在窯內燒成,用合成的鎂鉻砂作為原料再製磚,形成“預反應鎂鉻磚”。預反應鎂鉻磚屬矽酸鹽結合鎂鉻磚的改進型。 
(3)直接結合鎂鉻耐火磚。直接結合鎂鉻耐火材料是由雜質含量低的鉻精礦與較純鎂砂製作,燒成溫度在1700℃以上。其結構特點是:耐火物晶粒之間多呈直接接觸,磚中方鎂石(固溶體)-方鎂石(固溶體)與方鎂石(固溶體)尖晶石(固溶體)的直接結合程度高,因此其高溫性能、抗爐渣侵蝕性好,高溫體積穩定性都較普通鎂鉻磚好。 
(4)熔粒再結合鎂鉻耐火磚(電溶再結合鎂鉻)。用電熔方法使鎂砂與鉻礦(輕燒鎂粉或菱鎂石與鉻礦)充分均勻地反應,合成結構更理想的方鎂石固溶體和尖晶石固溶體鎂鉻原料,再結合鎂鉻磚就是用此原料製磚稱為熔粒再結合鎂鉻磚。由於製耐火磚原料較純,都需要在1750℃以上高溫或超高溫下燒成。其顯微結構特征是尖晶石等組元分布均勻、氣孔率低、耐火物晶粒之間為直接接觸、耐壓強度高、抗侵蝕性好、高溫強度高等,但缺點是熱震穩定性較差。 
(5)半再結合鎂鉻耐火磚。以人工合成原料做顆粒,以鉻精礦與鎂砂為細粉的鎂鉻磚都應稱為半再結合鎂鉻磚。國內將由電熔鎂鉻料作顆粒,而以共燒結料為細粉或以鉻精礦與鎂砂粉為混合細粉,製作的鎂鉻磚都稱為半再結合鎂鉻磚。其燒成溫度在1700℃以上,磚內耐火物晶粒之間也是以直接結合為主,優點是抗熱震性較好,抗侵蝕、抗衝刷也不錯。 
(6)共燒結鎂鉻耐火磚(又稱全合成鎂鉻)。用百分之百的燒結合成鎂鉻砂為製磚原料,再經過高溫燒成所生產的鎂鉻磚就是共燒結鎂鉻。其特點是抗侵蝕性好,高溫體積穩定性好等。 
(7)不燒鎂鉻耐火磚(或稱化學結合鎂鉻)。化學結合不燒鎂鉻磚,一般采用鎂砂與鉻礦為製磚原料,以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結合劑壓製的鎂鉻磚。不需高溫燒成,隻經200℃左右溫度烘烤。由於未經高溫燒成,鎂砂會發生水化,不能長期存放。 
(8)熔鑄鎂鉻製品耐火磚。采用鎂砂、鉻礦為主要原料,加入少量添加劑,經混合、壓坯與素燒,破碎成塊,進電弧爐熔融,再注入模內、退火,生產成母磚,母磚經切、磨等冷加工製成各種特定形狀的製品。熔鑄鎂鉻磚的結構特點是成分分布均勻,耐火物晶粒之間主要為直接接觸,矽酸鹽以孤島狀存在,磚抗熔體熔蝕、滲透與衝刷特別好,但熱震穩定性差。 
鎂鉻耐火磚是一種含三氧化二鉻的鎂質耐火材料,氧化鉻通過固熔於方鎂石和形成低膨脹的鎂鉻尖晶石,可增大液相對耐火相的潤濕角,提高直接結合程度,生成理想的方鎂石-鎂鉻尖晶石-微裂紋複合結構,使鎂鉻質耐火磚具有良好的荷重軟化溫度、高溫強度、抗侵蝕性、熱震穩定性、較低的導熱率和較好的掛窯皮性。鎂鉻耐火磚在現有的燒成帶耐火材料中具有高的性能/價格比值,並由此成為一種被廣泛使用的耐火材料。 
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