手工皂材料-潔淨鋼冶煉用耐火材料

耐火材料對潔淨鋼的生産有著手工皂材料重要影響，特別是在鐵水預處理、二次精煉、中間包以及連鑄過程中。這是因爲在冶煉過程中，耐火材料在高溫鋼水中的溶解增加鋼中相關元素的含量，或與熔鋼中的元素特別是非鐵元素反應形成非金屬夾雜，以及耐火材料的熔損造成的非金屬夾雜都會對鋼水潔淨度造成一定影響。耐火材料對鋼水的汙染不僅會影響鋼水成分，而且會對鋼材質量性能造成重要影響。所以潔淨鋼冶煉用耐火材料不僅要有較高的抗熱沖擊性、抗侵蝕性，更重要的是對鋼水的無汙染或低汙染性，甚至對鋼液具有淨化及減少無機非金屬夾雜的作用。

1 潔淨鋼生産用耐火材料的選擇依據

　　從熱力學上講，高溫氧化物與鋼水存在一平衡氧含量（氧勢），耐火材料在熔鋼中平衡氧含量的大小對鋼水潔淨度有重要影響玻璃陶瓷原料，因爲氧含量高易造成鋼水增氧從而形成非金屬夾雜物。通過計算不同氧化物對鋼水增氧的趨勢，認爲耐火氧化物和複合耐火氧化物對鋼水的增氧作用由大到小的順序分別爲Cr2O3>SiO2>Al2O3>MgO>ZrO2>CaO和MgO。Cr2O3>ZrO2。SiO2> 3Al2O3。2SiO2>2MgO。SiO2>2CaO。SiO2>MgO。Al2O3>CaO。Al2O3。所以在冶煉氧含量低的鋼種時，適宜選用氧化鎂質、氧化锆質、氧化鈣質或者尖晶石質等耐火材料。鋼水增硫與所使用的耐火氧化物及複合氧化物在鋼水中的平衡氧勢高低有關，它與耐火氧化物在熔鋼中氧勢大小具有類似的規律，堿性氧化物耐火材料有利于鋼水的脫硫。鋼水脫磷也與堿性耐火材料密切相關，特別是與CaO和MgO。一般的耐火材料中磷含量很少，而采用磷酸鹽作爲結合劑MgO質耐火材料中要含一定量CaO，可以抑制向鋼水中增磷。另外，在澆鑄對磷含量要求較低的鋼種時，中間包工作襯最好不要采用磷酸鹽作結合劑的耐火材料。在冶煉過程中，耐火材料中的水分或結合劑會造成鋼水增氫的危險，造成氫脆現象。1600℃時碳在鐵液中的溶解度爲5。41%，在冶煉低碳鋼或超低碳鋼時含碳耐火材料中的碳極易溶解到鋼液中，造成鋼水的增碳，所以冶煉這類鋼種時要特別注意含碳耐火材料的使用。

　　耐火材料的種類也會對鋼水中夾雜物的種類和形態産生一定的影響，使用鋁鎂(碳)質耐火材料時主要是矽鋁酸鹽夾雜，MgO質耐火材料時的夾雜物是鎂橄榄石複合氧化物，鎂鈣(碳)質耐火材料夾雜物基體爲CaO-Al2O3-SiO2-FeO系。通過調整冶金容器工作襯所用的耐火材料，可改變鋼水中夾雜物的形態和結構，有利于潔淨鋼的冶煉。用不同組成的鎂鋁質澆注料作爲爐襯對82B鋼進行精煉，研究了不同的爐襯對鋼中夾雜的影響，結果表明：采用富鋁的鎂鋁質爐襯精煉後的鋼中夾雜物是以SiO2爲主的SiO2-Al2O3系夾雜，夾雜物尺寸大、硬度高；采用富鎂的鎂鋁質爐襯精煉後，鋼中夾雜是以鎂鈣的矽鋁酸鹽爲主的SiO2-MgO-CaO系複合夾雜，夾雜尺寸小、硬度低、塑性好。相比之下，富鎂的鎂鋁質爐襯有利于潔淨鋼的冶煉。

2 潔淨鋼用耐火材料

2。1 精煉用耐火材料

　　LF精煉是煉鋼工業中使用較多的爐外精煉設備之一，它不僅要求耐火材料的使用壽命長，而且還要對鋼水有淨化作用，至少不對鋼水産生汙染。目前，能夠滿足這種要求的耐火材料只有鎂鈣質耐火材料，包括燒成鎂鈣磚和不燒鎂鈣磚。鎂鈣質耐火材料具有優良耐高溫性能和抗爐渣侵蝕性能，其中的遊離CaO能夠吸附鋼水中的〔S〕，〔P〕等非金屬夾雜物和在降低其尺寸(30μm～350μm)方面有明顯效果，且夾雜物的硬度很小，有淨化鋼水的功能，這種耐火材料也廣泛應用于不鏽鋼冶煉的AOD爐中。但是MgO-CaO材料也存在易水化、難燒結、抗剝落性差等缺點，制備性能優良的MgO-CaO耐火材料，克服這些缺點勢在必行。開發高檔MgO-CaO耐火材料、幹式MgO-CaO搗打料、MgO-CaO澆注料等是今後的一個發展方向。研究表明，使用含碳鋁鎂尖晶石磚的脫硫率最高，有利于深脫硫，鎂碳磚次之，氧化鎂材料最差。但爐襯使用含碳鋁鎂尖晶石磚或鎂碳磚，將導致鋼液增碳，不利于低碳鋼生産。在LF精煉超低碳鋼時，鋼包襯材質應該考慮使用無碳耐火材料。由于不汙染環境、對鋼液的汙染性小、高溫穩定性好、與熔渣或金屬熔體的潤濕性較差，MgAlON結合的堿性耐火材料可能適合于精煉爐用化工原料，但這種材料由于成本或制備的問題還未應用于實踐。在真空處理技術中RH生産效率最高、綜合能力最強，是我國鋼廠近幾年和今後建設的重點。RH上部槽一般爲鎂鉻耐火材料，但其有環保問題，開發無鉻耐火材料如鎂锆磚、鎂鈣質噴塗料等是RH用耐火材料的一個方向。

2。2 中包用耐火材料

　　精煉處理後的鋼水具有較高的純淨度，連鑄工序控制的重點是進一步提高或保持鋼水的純淨度。因此，必須實行從鋼包—中包—結晶器的全程保護澆注，避免鋼水的二次氧化與汙染，減少夾雜物的産生。中包包襯目前有塗料和幹式料，尤其是MgO-CaO塗料，其CaO質量分數可達到40%以上，該塗料在使用過程中能起到淨化鋼水的作用。爲提高使用壽命，幹式料襯是當前鋼廠多采用的中間包工作襯型，主要材質是MgO質或MgO-CaO質，進一步研究的方向是可以淨化鋼液、去除非金屬夾雜的幹式料。根據對中間包內鋼水運動狀態等冶金原理的研究，在中間包內增設擋渣牆、堰壩、緩沖器、氣幕等組合結構，以控制鋼水的流動狀態，使鋼水流動的軌迹平穩，有利于夾雜物上浮並被有效清除，這些更加有利于潔淨鋼的生産。陶瓷過濾器也是超潔淨鋼所需的功能耐火材料，材質上可分爲Al2O3-SiO2、Al2O3-ZrO2、MgO-ZrO2、CaO、Al2O3、ZrO2等系列，用于大生産的一般爲CaO或Al2O3陶瓷過濾器。