氧化镁含量对钢包用刚玉-尖晶石透气砖的性能影响
炉外精炼工艺是钢铁冶炼过程中非常重要的一环,而透气砖是这一工艺最关键的功能元件,其使用性能对精炼工艺的顺利实施,保证钢的质量以及产量相当重要。钢包透气砖的损毁主要有两种,一是熔损和剥落所引起的物理蚀损,二是渣和钢水渗进透气砖中所造成的化学侵蚀。目前,我国大多数透气砖的材质还是铬刚玉质,但其性能不能大幅度提高,另外铬还会对环境造成污染。为此,研制了以电熔刚玉和尖晶石等主要原料制成的刚玉-尖晶石透气砖。
实验
采用电熔白刚玉(w(Al₂O₃)>98.5%,w(Na2O)<0.6%)、尖晶石(w(Al₂O₃)>90%,w(MgO)>8%)、镁砂(w(MgO)>99%)、α-Al₂O₃微粉(w(Al₂O₃)>99%,Dv50=1.64μm)、CA80水泥(开封汴河)、硅微粉(挪威983)和锆英石微粉等为原料。在颗粒部分不变的条件下,改变基质中部分成分的含量,振动成型为160mm×40mm×40mm的条形试样,在室温下养护24h并在110℃下干燥24h后,在1550℃下保温3h烧成。测定试样的体积密度和显气孔率,用静态坩埚法测试样的抗渣性。实验用渣的化学组成(w)为:Al₂O₃ 45.01%,SiO₂14.56%,Fe₂O₃ 1.30%,CaO 21.55%,MgO 13.32%,FeO 2.66%,MFe 1.16%,S 0.03%,P 0.17%。热震稳定性用条形试样进行1100℃水冷循环试验来测定。
结果与讨论
2.1 基质中MgO含量对试样性能的影响表1示出了基质中MgO含量对试样性能的影响。
表1 基质中MgO含量对试样性能的影响
由表1可见,随着基质中MgO含量的增加,试样的体积密度降低,显气孔率增大。主要原因是基质中的MgO与刚玉细粉反应生成镁铝尖晶石,产生膨胀;随着MgO含量的增加,线收缩逐渐减小;当MgO含量为5%时,试样中镁铝尖晶石(结合相)增多,因而常温抗折强度增高;基质中MgO含量在3%～5%范围内,试样的热震稳定性和抗钢包精炼渣的侵蚀变化不很明显。
2.2 铬刚玉砖和刚玉-尖晶石砖性能比较铬刚玉砖和刚玉-尖晶石砖的性能比较见表2。可以看出,两种砖的性能有些差异。一般说来,在粒度级配相同的条件下,刚玉-尖晶石砖的体积密度要比铬刚玉砖的小。从表2还可以看出,刚玉-尖晶石砖的气孔率比铬刚玉砖的要低,可能是因为在烧成过程中,生成尖晶石的膨胀抵消了细粉的收缩。另外,刚玉-尖晶石砖的线收缩率要比铬刚玉砖的大,也就是说刚玉-尖晶石砖的体积稳定性不如铬刚玉砖,主要是因为烧成过程中生成了镁铝尖晶石,这一点必须要注意。由于狭缝式透气砖芯的条缝比较窄(一般为200μm左右),如果透气砖在烧成过程中体积变化较大,将会影响条缝的尺寸,最终会影响透气量,导致透气砖的使用性能下降,甚至吹不通。刚玉-尖晶石砖的热震稳定性要比铬刚玉砖的好,原因可能是尖晶石的热震稳定性要优于刚玉。两者的侵蚀指数相同,但铬刚玉砖的抗渣渗透性要比刚玉-尖晶石砖的要强,这一点文献有详细报道。
表2 铬刚玉砖和刚玉-尖晶石砖性能比较
工业试验
3.1 试制工艺
将透气砖砖芯和座砖分别制成刚玉-尖晶石质和棕刚玉-尖晶石质。用于制砖芯的刚玉-尖晶石料成型性能良好,排气迟缓,振动时间较铬刚玉质的长,流动值为110～120mm(跳桌法),不分层。脱模后,感觉砖芯的强度高,边角保持完好。砖芯干燥养护后于1580℃烧成,座砖干燥养护后,在烘窑中于450℃下烘烤。
3.2 使用以高纯刚玉-尖晶石为砖芯和铬刚玉为座砖组成一套,以铬刚玉为砖芯和棕刚玉-尖晶石为座砖组成另一套,分别在武汉钢铁公司第二炼钢厂钢包上使用。武钢第二炼钢厂的钢包不是专用钢包,一个钢包冶炼的钢种变化较大,对透气砖的使用造成较大影响。因而,将试用砖分成两组并和铬刚玉透气砖进行对比。刚玉-尖晶石座砖的平均蚀损速度为最低,其抗侵蚀能力较原座砖有显著的提高,透气砖的砖芯底吹率超过98%。
结论
(1)基质中MgO含量对刚玉-尖晶石透气砖(砖芯和座砖)的性能影响比较大。
(2)研制的刚玉-尖晶石砖的热震稳定性优于传统的铬刚玉砖,但其体积稳定性不如铬刚玉砖,工业生产中控制必须严格。
(3)工业试验表明,刚玉-尖晶石透气砖的使用效果不亚于传统的铬刚玉。
2022大宗商品年报出炉在即！欢迎抢鲜品读！
报告聚焦钢材、煤焦、铁矿石、不锈钢新材料、铁合金、废钢、有色金属、建筑材料、农产品等9大品种，由上海钢联100多位资深分析师倾力打造，深度剖析100余条细分产业链长周期数据，囊括行业热点、宏观政策等全方位解读，涵盖价格价差、成本利润、产能产量、库存、资源流向、区域供需平衡、市场竞争格局等基本面分析……
点击链接了解更多：点击查看
免责声明：Mysteel发布的原创及转载内容，仅供客户参考，不作为决策建议。原创内容版权归Mysteel所有，转载需取得Mysteel书面授权，且Mysteel保留对任何侵权行为和有悖原创内容原意的引用行为进行追究的权利。转载内容来源于网络，目的在于传递更多信息，方便学习与交流，并不代表Mysteel赞同其观点及对其真实性、完整性负责。申请授权及投诉，请联系Mysteel（021-26093397）处理。
[查数据、做研究，上钢联数据]
