超低碳镁碳砖在冶炼低碳特钢和不锈钢中的应用

不锈钢中的应用

摘 要院随着洁净钢市场需求的日益增大袁需要配套使用特殊的耐火材料以避免钢水污染遥通常情况下为了不使

钢水增碳而影响钢水质量一般采用烧成砖作为钢包工作衬材料遥然而袁超低碳镁碳砖可以替代烧成砖使用遥本文介绍了将研制的超低碳镁碳砖用于生产低碳特钢和不锈钢的工业试验结果遥采用该产品的优点是低成本和低损毁速率袁在与烧成砖相同的冶炼频率下产品没有出现结构剥落现象遥此外袁超低碳镁碳制品具有较低的热导率袁能够降低冶炼过程中的热损失和钢包包壳温度遥

关键词院超低碳镁碳砖曰洁净钢曰烧成砖曰热导率中图分类号院栽匝员苑缘援员苑源

文献标识码院月

文章编号院员远苑猿原苑苑怨圆渊圆园员愿冤园圆原园园圆圆原园猿收的碳遥

表圆 不同钢种的碳含量要求

普通的碳钢种类超低碳渊哉蕴悦冤极低碳渊耘蕴悦冤非常低碳低碳软中碳中高碳高碳约园援园园缘约园援园远约园援员园约园援圆缘园援圆远耀园援源园园援源员耀园援远园跃园援远园碳含量辕豫员 引言

随着特殊领域渊如航天领域冤用高纯洁净钢的持续进步和不断发展袁对钢材中杂质和合金元素的含量要求越来越苛刻袁二次精炼工艺路线的开发成为实现高纯洁净钢技术的关键遥表员列出了采用不同二次精炼工艺所得到的重要合金元素的典型值遥

表员 二次精炼处理后合金元素的含量

元素种类

悦

含量最小辕最大值辕豫园援园园员园耀圆援缘园

相应的二次精炼技术灾韵阅辕灾阅袁砸匀袁砸匀原韵月袁氩气搅拌站

为了不使耐火材料成为钢水增碳的来源袁一般采用无碳耐火材料砌筑钢包衬袁比如烧成镁白云石制品袁烧成镁铬砖等遥然而这些陶瓷结合制品有以下缺点院员冤由于受到熔渣渗透而产生结构剥落袁导致损毁速率过快曰圆冤为了避免钢包衬体产生热震猿冤针对白云石制品袁在储存和使用过程中还需额外做好预防水化的措施遥

损毁袁不能以较快的速度对钢包进行升温和冷却曰

杂蚤酝灶悦则酝燥渊钼冤晕蚤悦怎晕粤造宰渊钨冤悦燥渊钴冤灾栽蚤

月袁杂藻袁栽藻袁悦葬袁孕遭袁杂园援园员耀猿援苑园园援园愿耀圆园援园园园援园猿耀圆缘援园园园援园员耀源援缘园园援园猿耀愿园援园园园援园猿耀猿援缘园园援园园圆园耀园援缘园园园园援园园圆园耀缘援缘园园援园圆园耀远援缘园园援园猿耀员园援园园园援园员耀员援缘园园援园员耀员援缘园园援园园员耀园援猿园园砸匀袁蕴栽杂蕴云灾阅袁砸匀袁蕴云蕴云或者粗炼蕴云或者粗炼蕴云或者粗炼

灾阅袁砸匀袁蕴云袁氩气搅拌站灾阅袁砸匀袁氩气搅拌站

蕴云或者粗炼蕴云或者粗炼

灾阅袁砸匀袁蕴云袁氩气搅拌站灾阅袁砸匀袁氩气搅拌站氩气搅拌站袁蕴云为了使因结构剥落而导致的钢包衬体损毁速率达到最小化袁同时可以快速升温和冷却袁碳结合耐火材料是解决该问题的一个思路遥传统的镁碳制品碳含量可以低至猿豫耀缘豫袁当碳含量更低时袁该类产品已经不再具有钢包衬体所要求的热机械性能遥本文圆豫冤的开发和应用袁结果发现该类制品不仅具有达概述了新一代超低碳镁碳制品渊固定碳含量小于

表圆列出了各种等级的钢材对碳含量的要求袁包括碳含量低至员园伊员园原远特殊领域使用的超低碳钢遥

为了使钢中的碳含量达到如此低的水平袁最小化冶炼过程及耐材工作衬对钢水的增碳是非常重要的遥以下是钢水增碳的来源院石墨电极尧合金渊比如铬铁合金冤尧保护渣和中间包覆盖剂尧碳结合耐火材料在升温过程中发生氧化渊尽管可以采用在材料表面喷涂釉料防氧化冤尧冶炼过程中从耐火材料中吸

到良好炉役寿命所必须的性能袁同时与常规镁碳制品相比还有如下优点院员冤没有表现出对钢液的增悦韵圆排放曰源冤在产品的生产过程中使用较少的天然碳曰圆冤较低的热导率降低了热损失曰猿冤较低的

资源遥

圆园员愿年源月第源猿卷第圆期

耐火与石灰

圆 超低碳镁碳砖应用经历

圆援员 产品介绍

超低碳镁碳砖并不是简单的降低固态碳的添加量而制得的袁综合考虑各方面的重要因素袁在制备过程中需员冤要选择注意合以适下低的几的碳项碳含源院

以量保证下结合系产品的统热必须震稳具定有性必曰

要的热圆冤产品猿冤机械在如较好合理的性能此的热机械颗曰

粒性能级配袁和同一时致也保证的成型产品压力以具有保证较低气孔率源冤袁严格进而的具生有产优控异制的抗和渣工侵艺蚀要性能求以曰

品不会被其他批次产品所污染袁以免引起保证增碳这遥类产

圆援圆 应用经历

在过去的圆年里袁采用这种材料在钢厂进行了工业试验袁目前已经为一家生产特种钢和合金的钢厂渊冶炼的超低碳钢碳含量可以达到员缘伊员园原远以下冤定期提供了这种超低碳镁碳制品遥将这种树脂原沥员援青结合的超低碳镁碳砖渊固定碳含量在员援远豫耀

这愿豫种材冤用料在表现圆缘贼出钢包来的渣线主要优点是上袁替代寿命现有烧长袁成镁能够铬提砖升遥钢包的周转效率遥而采用烧成镁铬砖时袁由于渣的渗透袁渣线材料发生结构剥落造成了较高的磨损速率遥反观采用超低碳镁碳砖做渣线材料时袁没有结构剥落现象发生袁工作衬表面平滑袁蚀损均匀袁能够保证较长的使用寿命遥

该钢厂目前已使用本产品达员年以上袁在产品升温阶段以及使用过程中没有发生剥落遥到目前为止袁在钢厂的终端产品渊钢材和合金冤中没有发生增碳遥表猿列出了采用烧成镁铬砖和超低碳镁碳砖的使用效果对比遥

表猿 采用烧成镁铬砖和超低碳镁碳砖比较

镁铬砖

超低碳镁碳砖

砖烧 渣线的类工作平型均寿命辕员园成镁碳 源苑员苑苑猿

磨 剥损时吨落速间辕澡

次钢现率辕皂皂渊每炉冤消象

员园缘耗辕渊噪早窑贼原员冤愿援有源缘援无缘猿 结合剂类型对超低碳镁碳制品性能的影响

如上所述袁结合剂的类型对超低碳镁碳制品的

热力学性能有着显著影响遥图员示出了结合剂类型对碳含量为怨豫的镁碳砖制品弛豫性能的影响遥从远园园益图中可以看出沥青结合制品由于中间相的存在袁

系统提以供下了没应有应力释力放产机生制袁远园园益遥然后以袁上树脂液相结合制品的出现为由于没有应力释放机制袁产品一旦被加热后就会产生膨胀并伴有应力产生遥树脂和沥青复合结合的制品则体现了中间水平应力袁相应增加沥青的比例袁有可能会降低应力大小袁但不会达到纯沥青结合制品的水平遥

图员 不同结合剂产品的弛豫试验结果

渊加热速度缘益窑皂蚤灶原员冤

基于上述的弛豫特性袁沥青结合超低碳镁碳制品是较佳选择遥为了进行更深层次的研究袁制备了猿豫树脂原沥青结合制品尧沥青结合制品袁并和传统的

其中残炭碳含黑作为量的固沥青态碳结合制品冤进行了渊性能以下比称较为遥参照所制试备样样袁品的基本配方如表源所列遥

表源 样品的基本配方

砸孕员渊 试验编号

孕员渊怨苑镁砂种类

固体猿豫残沥青树脂结合冤

碳含结合量渊冤

参照试样冤怨苑电电熔熔镁镁砂园援碳园援愿豫类愿豫特型和添加剂砸孕员渊 试验编号怨苑结合电剂熔类镁砂型砂其员援他苑豫特殊殊碳源炭碳源孕员渊猿豫残沥青树脂碳含结合结合冤量渊冤

参照试样冤圆援圆援园援添缘豫加黑物圆援缘豫猿豫缘豫低低月葬孕树脂月葬孕沥青沥青

原原

窑圆源窑砸耘云砸粤悦栽韵砸陨耘杂驭蕴陨酝耘粤责则援圆园员愿灾燥造援源猿晕燥援圆间发生反应有关遥

表缘 烘干后结果

性能

体积密度辕渊早窑糟皂原猿渊树脂砸孕员猿援结合冤渊沥青孕员猿援结合冤猿豫渊参照残碳含猿援试样量冤显气孔率辕豫冤缘援员圆怨远援员苑苑缘援圆员源耐压强度辕酝孕葬员员圆源愿远园弹性模量辕郧孕葬远员援源缘怨援缘苑圆援源高温抗折强度渊员源园园益保温猿园皂蚤灶冤辕酝孕葬

源援源

猿援园

圆援圆

表远 员园园园益处理后结果

物理性能

渊树脂砸孕员体积密度辕渊早窑糟皂原猿显气孔率辕豫冤猿援结合冤渊沥青孕员结合冤猿豫渊参照残碳含试样量冤员员援园愿缘猿援怨援员猿苑猿援愿援员苑源耐压强度辕酝孕葬

缘圆缘圆苑猿弹性模量渊员源园园益冤辕郧孕葬员苑援园愿援圆员怨援源残碳含量辕豫

员援怨缘

圆援圆缘

猿援员园

树脂结合制品的耐压强度与其他两类相比较高袁三类样品的弹性模量检测结果偏差不大遥树脂

结合制品的高温抗折强度高于沥青结合制品遥但经烧成处理后袁样品性能检测结果却发生了较为明显的变化遥

沥青结合制品表现出了最高的体积密度和最低的显气孔率袁这可能和这种结合系统的碳化水平有关系遥

碳化后的树脂尧沥青结合超低碳镁碳制品的耐压强度基本一致袁且和沥青结合制品烘干后的耐压强度相近遥而参照试样有着最高的体积密度尧最小的显气孔率和最大的耐压强度遥

最能代表热震稳定性指标的是弹性模量袁沥青结合制品的弹性模量低于树脂结合制品约缘园豫遥参照试样的弹性模量比树脂结合制品略高遥然而事实上袁参照试样碳化后的显气孔率比树脂结合制品低约猿豫遥

产品的残碳含量也比较符合预期袁沥青结合制品比树脂结合制品残碳含量稍高袁这可能和沥青中本身的碳含量较高有关遥参照试样的残碳含量最高也是在预期之内的袁因为与其他两类产品相比袁其固态碳含量也较高遥

在如此低的碳含量下袁材料的热机械性能至关重要遥采用弛豫试验测试了热处理后材料试样的热力学性能袁同时也测试了试样在员源园园益下的高温耐压强度袁两个试验都是在氩气中进行遥

弛豫试验测定时是采用一个气缸袁该气缸放置

在气压固定的高温炉内袁以缘益窑皂蚤灶原员的升温速度测

量试样的应力变化情况遥高温耐压强度试验同样采用在员源园园益的气缸内进行袁然后在恒定温度下测出试样的应力应变曲线遥图圆给出了猿种材料弛豫试验的测试结果遥结果表明袁沥青结合超低碳镁碳制品的压力释放特性较好袁参照试样与沥青结合制品相比稍差袁这可能和添加的这种固态碳的类型或者试样本身的体积密度有关遥

图圆 材料的压力释放试验渊升温速度缘益窑皂蚤灶原员冤

从应用经历可知袁沥青原树脂复合结合制品的抗

热震稳定性没有问题袁同时依据上述检测结果袁可以推断沥青结合超低碳镁碳制品的抗热震稳定性应该会更好袁降低固态碳含量的同时也可以使得产品保持足够的抗热震稳定性遥

图猿给出了试样的高温耐压强度测试结果遥结果表明袁与树脂结合制品相比袁沥青结合超低碳镁碳制品的最大应力稍低袁但变形量稍大遥而参照试样则具有最高的耐压强度和最大的变形量遥

图猿 员源园园益下材料的热压缩变形曲线渊升温速度

缘益窑皂蚤灶原员冤

综合以上测试结果可知院尽管沥青结合制品的

最大耐压强度稍小于树脂结合制品袁将超低碳镁碳制品中的结合剂由树脂更换为沥青袁有助于改善产品的应力释放性能遥因此基于钢包工作衬的受压形式及产品的抗热震稳定性袁沥青结合制品是较好的选择遥然而袁树脂结合制品有着较高的强度袁因此若从产品的抗磨损方面考虑袁树脂结合制品是较好的选择遥由于结合系统较高的碳化率袁碳化后沥青结合制品的孔隙率较低一些遥此外对渊于下转第这类不圆愿添页加

冤

窑圆愿窑砸耘云砸粤悦栽韵砸陨耘杂驭蕴陨酝耘粤责则援圆园员愿灾燥造援源猿晕燥援圆去除系统中的晕葬圆韵袁相应的提高了系统中的杂蚤韵圆辕

化遥尽管这种材料使用液体结合袁但溶液中存在的水在硬化反应过程中被消耗了遥因此这种材料不需要烘干袁进而可以彻底消除燃气的消耗遥

不再使用燃气是客户选择这种材料的重要因素遥那些没有燃气可用或者需要面对高昂燃气价格的客户对自硬化材料最感兴趣遥

这种中间包的准备时间比干式料缩短远园皂蚤灶袁可施工时必须使得永久层的温度降低到源园益以下遥若温度高于源园益袁将提高反应动力袁而材料便具有坍塌的趋势遥因此施工省下来的时间需要花费在等待永久层降温的过程中遥

另外与干式料一样袁这种材料相比喷涂料而言同样具有以下劣势院高体积密度尧高消耗和高成本遥正是因为这些缺点袁所以这种材料的市场份额在南美洲仅仅占小部分遥

晕葬圆韵的比例袁形成了结合相并可使材料在室温下硬

包工作层市场一直是喷涂料占主导地位袁要理解这种状况需要了解每个钢厂对生产工艺真正的要求和需要遥

表猿 猿种材料技术的优缺点对比

喷涂料

加入约圆缘豫的水后喷涂

烘干辕养护方法猿澡袁缘缘园益燃气消耗高体积密度低隔热性能好准备时间辕皂蚤灶圆源园中间包周转效率适中连浇时间接近猿园澡设备投资低产品成本低吨钢消耗低

对钢材质量的影响可能会增氢使用要求

干式料直接倾倒施工员澡袁猿园园益适中高适中员苑园高超出猿园澡适中适中高

可能会增碳

自硬化料加入缘豫的液体添加剂倾倒施工员澡袁室温下养护

无高适中员员园适中超出猿园澡高高高

总体来讲袁投资和成本是客户选择工作层材料的重要出发点遥从这点考虑袁喷涂料是最佳选择袁低成本袁低投资袁低消耗袁具有其他材料不具有的隔热性能袁同时也可以满足钢厂对钢材质量的要求遥从另外一点考虑袁南美这些钢厂都有足够的中间包包壳可用袁相对较短的浇钢时间和可供使用的高炉煤气都最大限度的降低了干式料的使用遥

综上所述袁喷涂料可满足南美洲绝大多数钢厂的需要袁干式料对于一些特殊客户或者有特殊工艺要求的客户也具有重要意义遥

闫光辉 李君霞 编译杨 杨 校

收稿日期院圆园员苑原员圆原园源

缘 结论

本文的主要目的是讨论当前南美洲中间包工作层的使用现状遥总体来说袁这猿种材料都可以满足钢厂对钢材质量的要求遥每种材料技术的优缺点列于表猿袁钢铁用户可以结合自身实际情况选择遥起初干式料由于不再使用水确实引起了市场轰动袁同时可以降低甚至省去燃气消耗引起了一些钢厂的广泛关注袁在一些冬季无天然气可用或者天然气价格昂贵的国家最为实用遥另外一个选择干式料的原因是因其能够提高中间包的周转效率以及可长时间连续浇钢遥尽管干式料具有诸多的优点袁但整个中间

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渊上接第圆源页冤

抗氧化剂的制品袁沥青结合有着较好的抗氧化性能遥因此可以推断袁从抗化学侵蚀性能及抗氧化性能来说袁沥青结合方式是较好的选择遥

中不会发生钢水增碳现象遥

综合考虑产品的各种性能和技术指标袁沥青结合超低碳镁碳砖在某些方面有着较好的表现袁在一些特定领域能够提升产品的使用寿命袁尽管这还需要工业试验来验证遥另外袁从能够改善产品的应力释放特性方面考虑袁沥青结合剂可以应用于残碳含量更低的镁碳制品的开发遥

闫光辉 李君霞 编译杨 杨 校

收稿日期院圆园员愿原园员原园远

源 结论

特殊碳源和适当结合剂体系结合使用袁能够制造出残碳低于圆豫且具有优异的抗热震稳定性和抗侵蚀性能的超低碳镁碳制品替代陶瓷结合制品袁用于生产特种钢遥

在生产特种钢过程中的应用经历表明袁该产品可以成功使用袁并具有较长的使用寿命袁且使用过程