淺談鋼包耐火材料對鋼水質(zhì)量和溫降的影響

王劍鋒

[摘 要]鋼包是冶煉（熔煉）、特別在精練過程中必不可少的的設(shè)備之一。人們越來越關(guān)注它們。但是，人們在選擇包襯材料上卻比較隨意，而且耐火材料向鋼水傳氧能力的加強就會使鋼中增加很多的氧，包襯耐火材料的氧在鋼水降溫中就使合金中的鋼合金元素氧化，并生成相應(yīng)的夾雜物。包襯的基體組織就會有大量的孔洞存在，鋼水熱損失通量就會加大，鋼水的溫降也加速了。基于此本文對鋼包耐火材料對鋼水質(zhì)量和溫降的影響進行詳細分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]鋼包；耐火材料；二次氧化；溫降

中圖分類號：TF341；TQ175.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）03-0099-01

1 鋼包用耐火材料

1.1 鋁鎂（碳）質(zhì)鋼包耐火材料

我國的煉鋼工業(yè)在20世紀80年代開始，已經(jīng)進入了快速發(fā)展的階段，鋼包耐火材料的使用條件變得非常惡劣，這是由于爐外精煉以及連鑄等現(xiàn)代煉鋼技術(shù)不斷地應(yīng)用推廣，潔凈鋼產(chǎn)量不斷增加。由于鋼水溫度不斷升高，鋼水就在鋼包內(nèi)延長了停留時間，鋼水以及熔渣就沖刷鋼包耐火材料，熔渣對鋼包耐火材料造成化學侵蝕變得嚴重，現(xiàn)代的煉鋼生產(chǎn)中之前的鋼包耐火材料不能滿足其需要。所以，國家陸續(xù)已經(jīng)開發(fā)了很多鋁鎂（碳）質(zhì)的鋼包用耐火材料。鋁鎂（碳）質(zhì)耐火材料在使用中，Al2O3以及MgO在高溫下反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石，這比較耐高溫，是的礦物，而且耐火材料的耐侵蝕提高，抗剝落性能得到提高。所以，使用鋁鎂（碳）質(zhì)鋼包耐火材料使鋼包的使用壽命得到有效延長。

1.2 硅酸鋁質(zhì)鋼包耐火材料

1.2.1高鋁質(zhì)搗打料

20世紀70年代末，我國有些鋼廠的鋼包內(nèi)襯使用高鋁搗打料，取得了良好的使用效果。高鋁搗打料是以優(yōu)質(zhì)高鋁礬土熟料為原料（骨料和細粉），以工業(yè)磷酸做結(jié)合劑，經(jīng)過配料、混料而配制成的一種可塑性良好的不定形耐火材料。采用整體搗打技術(shù)，制成整體式包襯，獲得了較長的使用壽命。

1.2.2蠟石磚

蠟石磚及時將葉蠟石作為主要原料繼而生產(chǎn)的燒成制品。20世紀70年代初，福建的某耐火材料廠生產(chǎn)蠟石鋼包磚就在鞍鋼、馬鋼、上鋼三廠以及三明鋼廠等鋼鐵企業(yè)，進行不同類型的鋼包上試用。結(jié)果顯示，蠟石磚使用性能和當時使用的粘土磚以及三等高鋁磚相比，比較有優(yōu)勢。

2 包襯耐火材料概述

在鋼液降溫、鋼質(zhì)量和冶煉過程，包襯耐火材料的材質(zhì)以及絕熱性能對此有著重要影響。第一，針對大中型鋼鐵企業(yè)用鋼包和鑄造企業(yè)用鋼包的結(jié)構(gòu)做一個比較（見表1、表2），兩者有著明顯的不同。

根據(jù)表1我們可以得到，在鋼包中利用微孔絕熱材料，顯著使鋼板溫度降低，也就是熱損失通量得到減少，鋼液溫降速度也變得緩慢。但有些單位的烘包“熱工曲線制度”確是不盡人意之處。從表2可得到，鋼包僅有工作層非常薄，直接用不定型的耐火材料同時在選擇材質(zhì)上存在隨意性大，沒有用絕熱材料。耐火材料基體組織中的毛細孔道和大型鋼包相比，增加不少。熱損失通量就變得加大，加快了鋼液的溫降速度，增高了鋼板的溫度。一些生產(chǎn)大件的鑄造企業(yè)同樣利用與大型鋼鐵企業(yè)類似的鋼包，但是處理絕熱層以及烤包的熱工曲線上等因素還是沒有全面考慮。根據(jù)鋼包的構(gòu)成得到，單純地憑借鋼包絕熱層使鋼液熱散失得到減少是不夠的。

關(guān)于包襯耐火材料的性能，尤其是絕熱層耐火材料的熱導(dǎo)率影響著鋼包的溫降。鑄造的企業(yè)通常利用的鋼包很多都是以小型包為主，包括選擇材料、粒度配比都是非常隨意，一般都沒有將包襯耐火材料的氧勢指數(shù)考慮進去，包襯耐火材料向鋼液傳氧能力就會加大，鋼中就會增加氧，鋼液在降溫中就會和合金元素進行反應(yīng)，樣化鋼中的合金元素，就會生成相應(yīng)的夾雜物。因為包襯的基體已經(jīng)形成很多的孔洞，熱損失的通量就會增加，鋼液的溫降就會變得很快。當在具體生產(chǎn)中產(chǎn)生因為鋼液中有夾雜物，而且鋼液的溫度下降使?jié)沧囟鹊玫浇档?，特別在澆注的后期，從而鑄件的質(zhì)量就會下降。

3 對鋼液質(zhì)量和產(chǎn)生溫降的影響因素

3.1 包襯耐火材料的選擇

鋼包的耐火材料的材質(zhì)由一開始的堿性向中性轉(zhuǎn)變，到現(xiàn)在的酸性變化，而且溫度隨之升高，耐火材料的氧勢指數(shù)也在不斷增大，由耐火材料向鋼中的傳氧能力就會增加。鋼中增加氧，當鋼液在降溫過程中就會進而合金元素反應(yīng)，氧化鋼中的合金元素氧化，有相應(yīng)的夾雜物生成。所以，在包襯耐火材料選擇時，一定在耐火材料的氧勢指數(shù)進行嚴格地控制，而且耐火材料的粒度組成也要得到有效控制。

3.2 材料的粒度級配不合理

應(yīng)該根據(jù)燒結(jié)工藝以及具體的使用條件對包襯的耐火材料的粒度配比進行選擇。粗、中以及細三種粒度如果配合不合理，鋼液的溫度就會降低。表3就是包襯由于砂料配比不合理對鋼液溫度的影響（以堿性材料為例）。

3.3 烤包過程中溫度升溫曲線不合理

大中型的鋼鐵企業(yè)一般生產(chǎn)中還能重視鋼包的烘烤，一般的鑄造企業(yè)就不會對鋼包進行烘烤。雖然是烘烤，但升溫的曲線設(shè)置就不會合理。

由于水在常壓的狀態(tài)下沸點是100攝氏度，水在達到沸點時水就會變成蒸氣。此時水蒸氣就很快地從相對致密的包襯基體組織中去尋找機會縫隙逸出。因為蒸氣的急速逸出，包襯基體組織就會有一定量的毛細孔道形成。這個過程會給包襯基體組織留下隱患，產(chǎn)生—定量的毛細孔道，使包襯散熱的速度加快。

包襯的耐火材料中的水分主要源于砂料吸附的水、結(jié)晶水、添加劑分解釋放出的水分、采用“濕打”過程中為加入的水。水分一定要在800℃以下進行所以排除。不然就會留在包襯基體組織中由于水、蒸氣來不及排出就會讓形成的蜂窩狀孔洞以及因水、蒸氣快速排出，影響到包襯基體組織拱起的部位，早期就會形成裂紋。所以在此區(qū)間應(yīng)對升溫速度進行控制。以免水蒸氣急速地從砂料中逸出，鋼包容量越大就要促使升溫速率得到降低。

4 結(jié)束語

伴隨著鋼包耐火材料材質(zhì)由堿性向中性轉(zhuǎn)變，直到酸性的順序變化，隨著溫度升高，耐火材料氧勢指數(shù)就會增大，由耐火材料向鋼中的傳氧能力就會增加。通過絕熱性能良好的耐火材料（堿性耐火材料）的運用，可以看出鋼液的熱損失降低明顯，鋼液溫降也會減少。

參考文獻

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