我国钢包用耐火材料的发展
发布日期： 2019-07-26 14:57:18 阅读量（646） 作者：张红
耐火材料与钢铁冶炼两者相互依存，密不可分，钢铁产业的快速发展离不开耐火材料产业的技术进步，而耐火材料的品质同时也影响着钢铁的质量、产量与经济效益。在钢铁工艺流程里面，大部分是在500~2000℃的温度进行的，能够耐高温的耐火材料是不可或缺的一部分。
在钢铁冶炼中，钢包承担着搬运钢水以及钢包精炼的双重任务，在使用过程中，钢包用耐火材料需具备以下特点：耐高温、耐热冲击、耐熔渣的侵蚀，对于内衬而言，更要具有一定的膨胀性和足够的高温机械强度。我国钢包用耐火材料的品种见表1。
表1我国钢包用耐火材料的种类
钢铁冶炼技术的发展推动了耐火材料的不断改进。回顾我国钢包耐火材料的发展，它大致经历了以下三个阶段
(1)20世纪50年代~70年代，主要采用硅酸铝质耐火材料，如粘土砖和高铝砖。
(2)70年代末~80年代初，在这期间，钢包用耐火材料品种出现多样化，并发展到高级耐火材料。大型钢包内衬采用Al2O3含量为70%~80%的高铝砖，中小型的钢包使用整体浇注，80年代末期，低水泥浇注料应用在浇注整体桶衬，使钢包的使用寿命达到80次左右.有钢厂使用Al2O3含量高达80%的高铝砖，使用寿命是普通钢包的2~3倍，大大提高了钢包包衬的使用寿命。不过，高铝砖抗渣渗透性能不好，钢包由于热冲击的作用而容易产生结构剥落。
(3)90年代~至今，钢包包壁开始使用不烧铝镁碳砖，渣线部位采用镁碳砖构砌，也有使用捣打料和浇注料的，都不同程度提高了钢包的使用寿命，其中我国研制的氧化铝-尖晶石质耐火浇注料的使用寿命提高到243.5次。
近年来，随着国民经济对洁净钢的需求不断增长，加上炉外精炼和连铸技术的进步，钢包的的工作条件越来越恶劣，对耐火材料的要求也越来越高(见表2)，其对耐火材料的发展提出了新的挑战。
表2 钢包精炼工艺改进对耐火材料的要求
当前的钢包内衬耐火材料广泛使用高纯铝镁系浇注料、镁碳砖和无碳砖，由于在刚包不同部位所受钢水冲刷情况不同，所以它们经常配合使用。不同钢厂所使用的钢包内衬耐火材料各有差异，比较典型的钢包内衬设计方案见表3。在实际炼钢过程中，耐火材料工作者应该对钢包的包底、包壁、渣线等部位使用的耐火材料综合平衡，力求在考虑经济和精炼技术的基础上达到设计上的最佳化。
表3钢包内衬设计的典型方案
其中，镁碳砖中碳含量一般在10~15%之间，在高铝砖Ⅱ类型中渣线镁碳砖中的碳含置范围略宽—些，为5~15%;高铝砖中Al2O3含量一般为65~85%,铝炭砖中的Al2O3含量为65~91%。
从表3中还可以看出，氧化铝-尖晶石质耐火材料可以应用在钢包的不同部位。也正是由于Al2O3和富铝尖晶石制成的刚玉-尖晶石浇注料抗炉渣渗透性好，使用过程中较少产生结构剥落，所以在日本目前广泛采用这种浇注料做为钢包侧壁衬。也有资料报道，铝镁浇注料比刚玉-尖晶石浇注料具有更为优良的抗渣渗透性和抗热震性，更为广泛地应用于钢包内衬耐火材料。
值得一提的是，炉外精炼技术的进步正在推动着钢包内衬的材质向高纯度、高档次和高性能方向发展。在高纯铝镁系浇注料的开发中，电熔刚玉、板状刚玉、高纯尖晶石、α-Al2O3微粉和高效减水剂已得到广泛应用。以铝镁浇注料为例，早期使用水玻璃结合剂，浇注料的机械强度、耐冲击性和抗渣性较差，后来发展到采用高纯铝酸盐水泥结合的刚玉-尖晶石浇注料，由于颗粒较粗，以矾土为骨料时配料中尖晶石的纯度不高，且高铝水泥中杂质多样化，导致浇注料在高温下产生更多的液相，其在钢包上的使用效果并不能让人满意。新一代的铝镁系浇注料采用多级颗粒级配，选取高品位的原料(特级矾土、电熔刚玉、板状刚玉或电熔尖晶石)，纯化了基质(采用电熔镁砂和电熔刚玉)，使用硅灰或高铝水泥作结合剂，并且在配料中加入α-Al2O3微粉和高效减水剂，在优化了施工性能，改善了高温性能的同时也使浇注料的耐剥落性得到了提高。
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