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炉外精炼用耐火材料

2021-07-17 11:38:35 浏览量:

  钢水炉外精炼是指将经转炉或电炉中初炼的钢水移至另一个容器中进行精炼的冶金过程,也称为钢包冶金或二次冶金,即把传统的炼钢过程分为了初炼和精炼两步进行。

  初炼时炉料在氧化气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳、去除夹杂和主合金化,获得初炼钢水;精炼则是将初炼的钢水在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物、夹杂物变性、成分微调和控制钢水的温度等。衬行炉外精炼可提高钢的质量、缩短冶炼时间、优化工艺过程并降低生产成本。

  炉外精炼选择耐火材料的依据是:

  1.温度

  一般炉外精炼的温度高达1550~1700℃,甚至达到1800℃。对AOD炉曾进行测定发现,当精炼的最高温度提高10℃时,耐火材料寿命则降低30%。要求耐火材料具有高的耐火性能,能经受最高精炼温度和局部过热的冲击,且在该温度下出现的液相量较少,能抵抗低粘度炉渣的侵蚀。因此,应选择纯度和直接结合率高的碱性砖。

  间歇操作又会引起温度波动,造成炉衬剥落,温度波动当然越小越好,一般采用中间烘烤和缩短炉次间停歇时间,减小钢包温度变化以提高炉衬寿命。在冶炼允许条件下,采用抗热震性最优的镁碳砖或用镁铬砖为好,若温度急变虽大,但间歇时间较短,使用镁白云石砖较好。如LF(V)钢包,渣线部位用MgO-C或MgO-Cr203砌筑,侧壁用MgO—GaO系或MgO—Cr203砌筑,底部一般采用优质高铝砖。

  2.搅拌

  所有炉外精炼法都装有钢水搅拌装置。VOD、VHD(VAD)、AOD等是氩气搅拌,一般在炉底吹氩处和距吹氩较近的炉壁损毁较严重。电磁感应搅拌(SKF),一般则在搅拌器位置和搅拌器对称位置炉衬损毁较重。由于搅拌作用造成钢水及渣的剧烈沸腾,加速炉衬的损毁。因此,受冲刷严重侵蚀区应采用高温强度大的优质耐火材料如镁铬质、高纯镁质、铬刚玉质等。

  3.处理时间

  精炼时间可长达1—4h,钢水在钢包中处理时间越长,炉衬损毁越严重。因此,应采用抗渣性好、高温蠕变小的耐火材料。

  4.真空性

  耐火材料的挥发速度随温度和真空度的提高而加大,炉渣渗透速度和数量也随之加大。如LF(V)在高温真空下的真空度可达67Pa以上,从而加速炉衬的损毁。耐火氧化物在真空中的稳定度与其蒸气压解离能、结合相活化能有关。在常用耐火材料的几种氧化物中,以Al203和CaO最稳定。设若在MgO砖中或镁铬砖中加入A1203可显著降低砖的挥发速度。在1700℃,10-1Pa,A1203挥发速度仅为MgO的l/100,MA尖晶石为MK尖晶石的l/44。可见,仅从真空挥发性考虑,采用高CaO的镁白云石砖和含A1203的镁铬砖更好。

  5.正电弧加热

  ASEA-SKF、VHD(VAD)、LF等精炼炉都用电弧加热,前者用电磁搅拌、后者用氩气搅拌。接近电弧的热点区,高温直接热辐射甚至高达2000℃,加之渣的喷溅,使炉衬损毁速度急剧增大。

  工作电压越大,电弧越长,电极与炉衬之间的距离越小,则炉衬损毁越严重。因此,尽量使用较低的电压、大电流、短弧操作,控制电极极心圆越小越好。

  6.精炼的钢种

  镁铬质砖在还原气氛的碱性炉渣下操作,砖中Cr203容易被还原成Cr。因此,精炼无铬或低铬钢种时,不宜采用镁铬质砖衬,而应使用镁白云石砖或镁砖。精炼超低碳钢时,为了避免可能性增碳,不宜采用镁碳砖,应用镁铬质砖或镁白云石砖为好。

  7.熔渣的性质

  耐火材料应尽可能与炉渣相适应,最大限度的降低侵蚀速率,提高炉衬寿命。当n(C)/n(S)大于2时,MA尖晶石就不稳定,纯镁砖比镁铬砖抗渣蚀性好,宜选用镁砖、镁白云石砖和镁炭砖,当n(C)/n(S)小于2时,应采用镁铬砖或镁白云石砖。

  炉衬的侵蚀取决于渣和耐火制品的接触面积,接触面积越大,渣蚀越严重。在制品显气孔率一定的条件下,渣的流动性越好,渗透砖中的渣量越大,渣蚀越严重。渣的黏度决定于其组成和温度,一般酸性渣的黏度大于碱性渣。控制熔剂如CaF2的加入量有利于减轻炉衬的侵蚀。但是炉渣的碱度太小不利于脱硫,需要二者兼顾;渣的温度越高,黏度越小,流动性越大,渣蚀越严重。

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