RH浸渍管用5种新型耐火材料
发布日期： 2019-06-27 08:53:30 阅读量（559） 作者：张红RH浸渍管内衬用传统耐火材料以镁铬质耐火材料为主，但由于三价铬在使用过程中会在高温、碱性环境和较高的氧分压的共同作用下转变成六价铬，而六价铬会对皮肤产生过敏反应并对人体产生致癌作用，此外Cr6+极易溶于水中，会造成水资源的严重污染。所以自20世纪80年代以来，镁铬质耐火材料的生产和使用均呈现下降趋势，镁铬制品面临淘汰。近年来，随着专家学者对无铬或低铬耐火材料的研究，现使用较为广泛的有以下五种：
1、镁锆质耐火材料
ZrO2质耐火材料抗渣侵蚀性好，耐磨性能优良，有良好的化学惰性，在高温下饱和蒸气压低，在与方镁石复合后利用其高温下的相变增韧作用可以有效地改善镁质耐火材料的热震稳定性能，因此镁锆质耐火材料是一种替代镁铬制品的理想材料。
ZrO2是一种弱酸性氧化物，因此可以有效的抵抗中、酸性渣的侵蚀，而碱性氧化物MgO对碱性渣有良好的抵抗能力，这就使得镁锆质耐火材料能良好的应用于熔渣碱度变化大的熔炼条件，同时ZrO2在与渣反应过程中会生成高熔点、高黏度的CaZrO3，可以阻止熔渣的渗透和侵蚀，抗渣性优良。其次，ZrO2在烧结过程中因相变而引入体积效应可以在耐火材料中引入大量微裂纹，从而改善镁质材料的热性和抗热震性能，使之能够很好地适应于温度波动大的间歇式冶炼设备RH上，同时还不会造成环境污染。
但由于ZrO2的价格高且获得困难，使得MgO-ZrO2质耐火材料难以得到广泛应用。
2、镁钙质耐火材料
MgO-CaO材料因为具有优良的高温使用性能和净化钢液的独特功能，广泛应用于炉外精炼、水泥回转窑烧成带中。目前常用的镁钙制品包括不烧镁钙制品、烧成镁钙制品和捣打料及涂料等。我国镁资源充足，而且价格低廉，开发镁钙系耐火材料具有显著优势。而且镁钙质耐火材料不存在环境污染问题，可以预见，镁铬砖耐火材料将逐渐被其取代。
镁钙质耐火材料的特性有：
(1) 耐高温性。
MgO和CaO都是高熔点氧化物，他们的最低共熔温度达到2300℃，所以此类材料具有较高的耐火度和荷重软化温度。
(2)良好的抗渣性，特别是对于高碱度渣，有很好的抵抗作用。
对低碱度炉渣，镁钙砂中的CaO先行溶解，与精炼渣中的SiO2反应产生高粘度的C2S和C3S，堵塞气孔等渗透通道，降低渣的侵蚀速率。
(3)抗热震性。
镁钙质耐火材料中存在大量的游离CaO,游离CaO在高温下可塑性好、蠕变大，可以缓冲热震产生的热应力，显著改善镁钙质材料的抗热震性能。
(4)热力学稳定性。
CaO具有较好的热力学稳定性，在高温下分压很低，MgO次之。镁钙质材料在真空环境下失重速率极低。因此可以用于条件严苛的炉外精炼环境中。
(5) 净化钢液。
镁钙质耐火材料中的游离的CaO能够与钢液中杂质反应，去除钢水中夹杂的非金属元素，具有很好的脱硫、脱磷效果，能够有效净化钢液。
但是由于镁钙质材料中游离的CaO极易发生水化，水化过程中会产生接近100%的体积效应，使制品粉化失效。因此解决镁钙质材料抗水化问题才是此类材料能够推广使用的关键因素。
3、MgO-C耐火材料
镁碳质耐火材料由于导热系数高，具有良好的热震稳定性，抗热剥落和结构剥落性强等优点，同时由于含碳耐火材料与熔渣之间的润湿性差，可以抵抗渣的侵蚀渗透，抗渣性良好。因此镁碳质耐火材料也是取代镁铬制品的理想产品之一，广泛的应用于钢包、转炉等熔炼设备上。
然而MgO-C砖最显著的问题是其冷端容易发生氧化，脱碳层会随着钢水的冲刷而发生流失，从而降低炉衬的使用寿命。目前常采用的抗氧化方法是添加金属Al或Al系合金作为抗氧化剂或采用MgO结合剂进行施工，以防止MgO-C砖气相氧化作用的发生，此外使用含碳材料还会向钢液中增碳，不利于低碳钢和超低碳钢的冶炼。
4、镁阿隆(MgAlON)结合镁质耐火材料
镁阿隆结合的镁质耐火材料是指镁阿隆结合镁砂与镁铝尖晶石的耐火材料。因为镁阿隆结合的碱性耐火材料不污染钢液，与熔渣和钢液的润湿性差，有良好的抗渣性能，高温性能优异，不污染环境，适合应用于RH精炼炉。
镁阿隆的缺点是在低于1650℃时会发生分解，而且在氧分压高的环境下会发生氧化。虽然炉外精炼温度一般都在1600〜1750℃之间，但由于RH炉是间歇式工作设备，在工作间歇期，镁阿隆容易发生分解和氧化，降低其使用寿命。
5、镁铝尖晶石质耐火材料
虽然目前已经开发出了以上四种无铬碱性耐火材料，然而以上四种材料或多或少的都存在很多问题，难以在RH浸渍管内衬砖上去的广泛应用。由于方镁石-尖晶石质耐火材料具有良好的高温性能、力学性能和抗侵蚀性能，因此冶金工作者又开发出了方镁石-尖晶石质耐火材料。同时为了进一步提高方镁石尖晶石质耐火材料的性能，在原有基础上又开发出了一系列镁尖晶石锆、镁尖晶石钛系新型方镁石尖晶石质耐火材料。
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