AOD炉用耐火材料的选择与应用
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- 发布时间:2013-07-08
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AOD炉用镁铬砖的损毁原因,主要考虑熔渣渗入而使砖体变质引起的结构剥落。为了提高其使用性能,生产镁铬砖应从以下方面考虑:
(1)严格控制化学成分。Cr2O3含量(以质量分数计,下同)以18%~20%为佳,SiO2含量对抗侵蚀性影响最大,其含量应尽量低,以<1%为宜,同时应严格控制CaO的含量。
(2)制砖过程应合理控制颗粒级配,并且采用高压成型和超高温烧成。
1.2镁钙系列耐火材料
镁钙系列耐火材料由于原料丰富、价格低廉而受到广泛的重视,但易水化等缺陷限制了该材料的广泛应用。AOD炉炉衬使用的主要品种有烧成镁白云石砖和电熔不烧镁白云石砖。烧成镁白云石砖以优质烧结镁白云石砂为主要原料,经高压成型,1600℃以上高温煅烧而成。电熔不烧镁白云石砖以电熔镁白云石砂为原料,经高压成型,低温干燥处理而成。由于电熔镁白云石砂熔炼充分,晶格完整,活性较低,所以电熔镁白云石砖具有较高的耐侵蚀性和抗水化性。烧成镁白云石砖和电熔不烧镁白云石砖的典型性能见表2。
1.3AOD炉耐火材料的选择
镁铬系列耐火材料和镁钙系列耐火材料是AOD炉所使用的主要耐火材料。从使用不同材质耐火材料炉衬的AOD的使用寿命(表3)来看,不同材质的耐火材料各有千秋。综合考虑,镁钙系列耐火材料更具有优势,镁钙系列耐火材料在AOD精炼炉上应用已成为发展趋势。
传统上以镁铬砖作为主要炉衬材料的美国,近几年来也注重发展镁钙系列耐火材料。这是因为镁钙系列耐火材料具有其独特的优势:
(1)其主要成分MgO和CaO的熔点高(分别为2800℃和2570℃),蒸气压低,热力学性质稳定。
(2)MgO—CaO结合比MgO—MgO结合的两面角大,有利于提高抗炉渣渗透性和抗炉渣侵蚀性。镁钙系列材料比镁铬系列材料的抗热震性好。
(3)CaO的存在,可净化钢水,尤其适应于冶炼纯净钢。
(4)原料资源丰富,价格低廉,而且无铬公害。
2 太钢AOD炉用镁钙砖的使用情况
太钢于1993年投产第一座18 t AOD炉,目前已拥有1座18 t AOD炉和2座40 t AOD炉,形成年产25万t各类不锈钢的生产能力。
太钢AOD炉目前使用自产的烧成镁钙砖作炉衬。该砖采用结构致密、成分均一、抗水化性能好的山东镁钙砂(MgO75%,CaO20%),大吨位压砖机成型,隧道窑烧成。产品的理化指标为:MgO76.0%,CaO 21.0%,显气孔率5%~8%,常温耐压强度50~90MPa,荷重软化温度>1760℃。该砖在太钢AOD炉上使用,月平均炉龄达到85炉,单炉龄超过100炉,基本上达到进口砖的水平。
3 提高AOD炉衬寿命的措施
AOD炉长时间在苛刻的高温条件下操作,炉衬寿命除了与耐火材料品种、质量有关外,还与风枪数量、分布及喷射工艺以及钢水的氧化末期温度和时间长短有关,同时与炉衬的砌筑质量、修补方法、烘烤制度以及两炉间隔时间等因素也有一定的关系。为了延长炉衬的寿命,可以采取以下措施:
(1)生产耐火材料时,应选用优质高纯原料,优选配方,高压成型,高温烧成;
(2)AOD炉衬的蚀损主要集中在风口周围、渣线及耳轴,因此可采用综合砌筑技术,以提高炉衬寿命,节约成本;
(3)风口区周围耐火材料的侵蚀主要是由于吹人气流后退所引起,因此应当适当增大气流的压力和流量,以减缓这种气流后退现象;
(4)适当降低吹炼的最高温度;
(5)严格控制炉渣成分,保持炉渣的高碱度,尤其在使用镁白云石耐火材料时更是如此;
(6)采用适当的喷补措施,以提高炉衬的寿命。
4 结语
生产不锈钢主要采用AOD法,镁铬及镁钙系列耐火材料是AOD炉衬用耐火材料的主要品种,且后者更具优势。但目前镁钙系列产品品种单一,需要开发出更优质的品种,以适应AOD炉的发展需要。
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