鋼包是煉鋼工業中(zhōng)不可(kě)缺少(shǎo)的重要設備(bèi),作為鋼包內襯的耐火材料,發生了幾次大(dà)的變化。以前是采用傳統的經燒結而成(chéng)的粘土磚(zhuān)和三等高鋁磚,這種耐火材料在使用過程中顯示出較差的耐剝落性和耐侵蝕性,使(shǐ)用壽命低,平均隻有(yǒu)10次,經處理也隻(zhī)能達到20次左右(yòu)。隨著煉鋼技術的發(fā)展,鋼水護外精煉對鋼包內襯耐火材料要求的提高,在20世紀即年代初,曾經推廣應用整體澆注鎂鋁質盛鋼桶內襯材質。這種內(nèi)襯整體性好,顯著提高了使用壽命,但存在烘烤鋼包時間長,有較嚴重的掉渣現象,對於(yú)中小(xiǎo)型鋼廠多(duō)數沒有專用設備的情況下,拆包困難。為了彌補這方麵的不足(zú),繼而成功的(de)應用鋁鎂(měi)不燒磚。該襯磚築砌容易,烘烤時間短和易拆包,但仍存在易戮渣和耐(nài)剝落性差的問題(tí)。在此基礎上,為了克服鋁鎂不燒磚鋼包內襯容(róng)易貓渣的問題,在即年代後(hòu)期(qī)又研製了鋁鎂碳不燒磚,取代鋁鎂不燒磚。該材質綜合了鋁(lǚ)鎂材料和含碳材料的性能。鋁(lǚ)鎂碳不燒磚具有的主要優點是:沒有磚縫熔損,具有較好(hǎo)的(de)抗渣能力和抗熱振性,克服了鋼水(shuǐ)和(hé)渣的滲透引起的結構剝落現象,使用壽命明顯提高等。該製品由於是不燒或低溫燒(shāo)成(chéng),節約能(néng)源,降低了成本,經濟效益十分明顯,引起了人們(men)的注意。
早在60年代,已經開發鎂鋁(lǚ)尖(jiān)晶石磚,但未投放市場。為了解(jiě)決鉻(gè)在生產和(hé)使用中的問題,日本在70年代推出了含尖晶石鎂磚。即往鎂砂中添加燒結尖晶石,並在(zài)隧道窯中高溫(wēn)(1900℃)燒成鎂尖晶石磚,以尖晶石替代氧化鉻和氧(yǎng)化鐵(tiě)。
那年代各種鎂鋁尖晶石磚紛紛問世,但其使用壽命不如鉻鎂磚。在弄清了損毀(huǐ)的原因後,此種(zhǒng)磚的性能有了根本的改進(jìn),從而可以和鉻鎂磚相匹(pǐ)敵。
尖晶石(shí)(鎂鋁尖晶石)結合的鎂質製品的優異性能,如(rú)抗渣性,抗剝落性及(jí)抗蠕變性能早已為人(rén)們所知(zhī)。前(qián)蘇聯自1942年起已有研究(jiū),1964年(nián)已有產品開發,但(dàn)是歐(ōu)洲直到20世(shì)紀70年代末才對這種製品表(biǎo)現出較大的興趣,日本在1976年就開始在水泥工業中使用鎂鋁尖晶(jīng)石磚。近年來,國際上對鎂(měi)鋁尖晶石及製品的研(yán)究日(rì)益增多。
我國在20世紀勸年代(dài)開始用礬土(tǔ)和(hé)菱鎂礦(或輕燒MgO)合成鎂鋁尖晶石原料的研究。近年來,還開展了一係列製取鎂鋁尖晶石結(jié)合鎂質製品工藝的研究,取得了不少成就,但是(shì)性能優異的高(gāo)純製品卻一直(zhí)苦於高的燒成溫度(dù)而受到限製。國內有人用活性(xìng)尖晶石粉把國外的超高溫燒成工(gōng)藝(1850℃)降到1660℃。但是對於一般以煤為燃料的普通耐火窯爐而言,仍是難以做到(dào)的(de)。為此,國內的耐火材料專(zhuān)家及學者將自製活性鎂(měi)鋁膠作為結合劑,研究了用活性鎂(měi)鋁膠作結合劑(jì)的高(gāo)純鎂磚及尖(jiān)晶石結合鎂磚的(de)性能,利用鎂鋁膠的活性,使這兩(liǎng)種性能優異的製品在1550℃燒成,為在普通耐火廠的窯滬中燒製(zhì)這類製品提供了(le)可能。
長時間以來,直接結合鎂鉻磚由幹具有優良的抗(kàng)渣性和耐侵蝕性,被普遺用於大型堿性回轉窯。但隨著(zhe)環保間(jiān)題的日益嚴重,鎂鉻製品在使用後產生(shēng)的六價鉻已(yǐ)成為世界(jiè)公認的問題,為此,研究耐剝落性好,熱膨脹率低,組(zǔ)織脫化少及耐侵蝕的鎂鋁係耐火材(cái)料,作為鎂鉻係耐火(huǒ)材料Z佳替代材料應用於(yú)堿性回轉窯。自20世紀(jì)初不定形耐火材料出(chū)現之後,就逐步在冶金行業得到廣泛的應用。今天,一些工業(yè)發達的不定型耐火產量幾乎占耐火材料總量的一半。目前(qián)鋼鐵行業應用範圍很廣(guǎng),鎂(měi)鋁係不定型耐材約占不定型耐材生產總(zǒng)量的85%,被廣泛應用在轉爐、鋼包、鐵包、加熱爐及高爐,幾乎(hū)遍(biàn)及所有冶金熱工設備。
鎂鋁尖晶石具有(yǒu)較高的熔點、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩定性(xìng)好,同時它具有較穩定的化學(xué)性質(zhì),對(duì)堿性熔渣具有較強的抵抗能力(lì),是鋁鎂不燒磚得以使(shǐ)用(yòng)的核(hé)心點,是(shì)提高壽命的關鍵物質之一。由於近年來人工合成(chéng)鎂鋁尖晶石技(jì)術的逐步成熟,使用合成好的尖晶石材料直接生產鋼(gāng)包磚成(chéng)為可能,可使其特性顯(xiǎn)著提高。
鎂鋁尖晶石的質量是(shì)關係到鎂(měi)鋁尖晶石磚能否達到合適效果(guǒ)的關鍵間題之(zhī)一。通過試驗室的試驗(yàn)篩選和有關(guān)資料(liào)的介紹,富(fù)鎂尖晶石在20%一30%其抗侵蝕性、抗結構剝落性和抗熱振性能都比較(jiào)好。但鋼包在生產操作過程中各種條件因素比較(jiào)多,要求(qiú)鎂(měi)鋁尖晶石加入量應在30%一40%較為合理。因此在製磚過程中,除(chú)加入生產好的人工尖晶石外,還必須加入電熔鎂(měi)鈔粉和(hé)剛玉粉,使之(zhī)在使用過程中再生成(chéng)二次尖晶石。從而提(tí)高磚體性能(néng),為控製原料有害雜質特別是低熔(róng)點物(wù)Na20和(hé)K2O含量,原料的選用需特別注(zhù)意。