不烧铝镁砖和铝镁碳砖在钢包内衬的应用

随着吹氧转炉和连铸的出现,钢包内衬粘土砖(甚至高铝砖)已不适用了。在钢包内衬高铝化和碱性化的初期,不烧铝镁砖的研制成功和后来铝镁碳砖的成功开发应用,占据相当长的时间,甚至在纯铝-镁质浇注料整体包衬推广期间,铝镁碳砖仍然不失为包衬的重要材料。

A钢包不烧铝镁砖

钢包不烧铝镁砖是以高铝矾土熟料和镁砂为原料制成的钢包内衬用不烧耐火制品。随着钢包内钢水温度的提高和停留时间的延长,粘土砖包衬侵蚀严重。在采用高铝砖的同时,铝镁质不烧砖可代替粘土砖和低档高铝砖。这种不烧铝镁砖以特级或一级高铝矾土和一级制砖镁砂为原料,以水玻璃为结合剂,按一定比例配料,其中镁砂细粉和矾土细粉共同混合细磨,经混炼和压砖机成型,干燥到℃并经质检合格后即为成品。这种砖的典型理化性能:Al2O%,MgO9.8%,体积密度为2..85g/cm3,显气孔率为20%21%,常温耐压强度为52.MPa,荷重软化开始温度为℃。

由于在配料中MgO加入量按全部基质具有SP组成计算,不烧铝镁砖具有良好的抗热震性能和抗碱性渣侵蚀的性能。但由于水玻璃结合剂引入Na2O等低熔点物质,其高温强度和荷重软化温度较低。另外,由于这种砖的导热性比黏土砖高,致使包内易结冷钢和粘渣,在使用中应采取预热和隔热措施。

B钢包铝镁碳砖

广义讲,以氧化铝、氧化镁和碳为主要成分的耐火材料可统称为铝镁碳系耐火材料。铝镁·碳砖是以高铝矾土熟料(或刚玉)、镁砂(或镁铝尖晶石SP)和石墨为主要原料,用沥青或树脂结合的不烧定形耐火制品。铝镁碳系耐火制品按氧化铝或氧化镁含量不同可分为两类:一类是以氧化铝为主成分的铝镁碳砖,常用AMC或LMC表示;另一类是以氧化镁为主成分的镁铝碳砖,常用MAC或MLC表示。

随着连铸钢包和炉外精炼钢包的出现,包中钢水温度的提高和停留时间的延长,原用包衬黏土砖、高铝砖和铝镁不烧砖已不能满足使用要求。铝镁碳砖是在20世纪80年代后期开发的不烧砖。为提高中小容量钢包用水玻璃结合的不烧铝镁砖的使用性能,曾加入石墨,使用寿命有所提高,但很快就被树脂结合的铝镁碳砖所取代。

铝镁碳砖

铝镁碳砖是在镁碳砖和铝碳砖等含碳砖的基础上,吸收铝镁系耐火材料的特点开发出来的,兼有含碳耐火材料和铝镁系耐火材料的优点。这种碳复合不烧砖,不仅具有优良的化学和热力学稳定性,而且具有优异的热学和力学性能:

(1)高的抗钢水和熔渣渗透能力。由于在高温使用过程中基质内MgO细粉与氧化铝细粉发生反应,原位生成SP伴随可控制的体积膨胀,有利于砖的致密化,阻止钢水和熔渣从砖的工作面和砌缝处的渗透。

(2)优良的抗渣侵蚀性能。除石墨的抗侵蚀作用外,使用过程中原位生成SP能吸收熔渣中FeO并形成固熔体;Al2O3则与熔渣中CaO反应形成高熔点CaO-Al2O3系化合物,起到堵塞砖气孔和增大熔体黏度的作用,达到抑制熔渣渗透和抗渣侵蚀的目的。

(3)高的机械强度。与MgO-C砖和Al2O3-C砖比较,铝镁碳砖的石墨加入量较少,一般在6%12%,因此具有体积密度大、气孔率低和强度高的特点。

铝镁碳砖的生产工艺与MgO-C砖相同。采用措施使混炼均匀和提高成型压力是工艺上保证铝镁碳砖优异使用性能的基础条件。铝镁碳砖主要原料的纯度存在很大的波动范围。含氧化铝原料可采用一级高铝矾土熟料、特级高铝矾土熟料、棕刚玉、烧结刚玉和电熔刚玉。含氧化镁原料可采用烧结镁砂和电熔镁砂。碳素原料主要是天然鳞片石墨。结合剂常用合成酣醛树脂。防氧化剂采用SiC和Al粉。

含氧化铝原料一般占铝镁碳砖配料总组分的80%85%,配料中可以颗粒状和细粉加入。含氧化铝原料的种类很多,但高铝矾土中含有较高的SiO2等杂质,可降低砖的抗渣性。烧结刚玉与电熔刚玉比较,前者结晶细小,晶界较多,用其制造的铝镁碳砖的抗渣性比不上相同条件下用电熔刚玉制造的铝镁碳砖。

含氧化镁原料中,与烧结镁砂相比,电熔镁砂的晶粒尺寸粗大、体积密度大和MgO含量高,因此抗渣侵蚀能力强。在不烧铝镁碳砖配料中一般加入电熔镁砂,而且主要以细粉形式加入,加入量一般控制在15%以内。适当的镁砂细粉加入量,使用过程中原位SP产生的体积膨胀效应有利于堵塞砖的气孔。但氧化镁细粉加入量过多时,过多SP生成量引起过大的体积膨胀,砖内部会产生过大的热应力和裂纹,降低砖的强度。

铝镁碳砖的碳素原料一般以天然鳞片石墨为主。为避免实际使用中石墨的低温氧化和因石墨热导率大引起钢包中钢水温降过大,石墨加入量一般控制在10%以内。

铝镁碳砖采用的结合剂与其他含碳耐火材料一样,主要为合成酚醛树脂,其加入量视成型设备不同,一般在4%5%。

树脂结合铝镁碳砖,不仅在电炉连铸钢包和转炉连铸钢包熔池获得应用,而且在大容量砖砌精炼钢包的熔池占据相当比例一件钢包熔池用铝镁碳砖理化指标见表1。

表1钢包熔池用铝镁碳砖理化指标




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