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鋼鐵冶煉用耐火材料
發(fā)布時(shí)間：2017/6/12 10:24:18 點(diǎn)擊率： 來源:艾米 作者：榮盛耐材無芯感應(yīng)爐內(nèi)襯耐火材料的厚度通常只有70 ~110mm, 內(nèi)側(cè)與高溫金屬液體接觸，外側(cè)緊貼水冷線圈，耐火材料內(nèi)外側(cè)存在很大溫度差，無芯感應(yīng)爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖。
感應(yīng)爐煉鋼方法按耐火材料性質(zhì)分為酸性冶煉法和堿性冶煉法，酸性冶煉法冶煉時(shí)造酸性渣，所以耐火材料主要為石英砂和鋯英石，其打結(jié)、烘烤、燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵時(shí)相近。無芯感應(yīng)爐用耐火材料見下表：
1、煉鐵用耐火材料
當(dāng)無芯感應(yīng)爐熔煉鑄鐵(球鐵、灰鐵以及可鍛鑄鐵)和有 色金屬時(shí)，其內(nèi)襯耐火材料一般選用石英砂或者鋯英石質(zhì)，或 者選用二者混合材料的干式打結(jié)料，以硼酸或者硼砂作為燒結(jié)劑。
ZrO2加入硅質(zhì)材料中，對(duì)其溶化溫度降低 的影響非常有限，而且ZrO2 . SiO2在1677℃分解為ZrO2和SiO2，前者以微粒狀態(tài)存在于玻璃相中，有利于提高其黏度和抗 蝕性能，同時(shí)提高材料的高溫塑性，提高抗熱震性，從而延長使用壽命。
由SiO2-B2O3二元系相圖可知，B2O3的熔點(diǎn) 為450℃，SiO2-B2O3系低共熔溫度為327℃。當(dāng)向SiO2中補(bǔ)入不超過5%的B2O3時(shí)，SiO2-B2O3混合料的熔化溫度由SiO2熔點(diǎn)(1723℃)下降到1480℃.該圖還表明，以B2O3作為石英質(zhì)干式打結(jié)料的燒結(jié)劑時(shí)，在372℃就會(huì)出現(xiàn)液相。
雖然B2O3對(duì)SiO2熔化溫度的影響極為明顯，但由于石英玻璃的黏度很大(見下圖，在1730℃時(shí)約為2xl06Pa.s)，而B2O3本身亦為玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成物，所以少量B2O3加進(jìn)SiO2材料中不會(huì)造成SiO2玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的破壞而影響SiO2熔體的黏度。這表明，硅質(zhì)干式打結(jié)料采用B2O3作燒結(jié)劑時(shí)，既能使感應(yīng)爐內(nèi)襯工作表面在較低溫度下燒結(jié)，又能保證在高溫 使用時(shí)工作表面為一高黏滯層。這種工作表面能阻止金屬熔體和熔渣的滲透、沖刷和侵蝕。
硅質(zhì)干式打結(jié)料中B2O3的加入量，大約為 0.8% ~ 1.5% (當(dāng)采用硼砂代替B2O3時(shí)，其加入量為85% B2O3的量)。
考慮硅質(zhì)干式打結(jié)料在燒結(jié)劑(B2O3或硼砂)的存在下，烘烤、燒結(jié)過程中的SiO2晶型轉(zhuǎn)化問題，認(rèn)為各階段升溫速度不應(yīng)超過50℃/h，并在晶型轉(zhuǎn)化溫度附近實(shí)施保溫操作;在高溫(1500 ~1550℃)階段則應(yīng)實(shí)施預(yù)燒結(jié)2~4h 以保證獲得適宜的燒結(jié)層厚度。
生成的SiO2在熔煉時(shí)被吸附到內(nèi)襯工作表面形成爐瘤，使 內(nèi)襯變厚。由于鐵液中[C]、[Si]含量不同，反應(yīng)平衡溫度介于1470?1600℃ (T鑄鐵=1470℃，T灰鐵=1540℃，T可鍛鐵=1580℃ ) 。
2、煉鋼用耐火材料
當(dāng)采用酸性煉鋼法時(shí)，由于冶煉時(shí)造酸渣，所以無芯感應(yīng) 爐里襯主要用石英砂(有時(shí)也選用鋯英石)，其筑襯方法、供烤制度和燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵時(shí)幾乎相同。
當(dāng)采用堿性煉鋼法煉鋼時(shí)，內(nèi)襯則選用中性或堿性耐火材料以及石墨坩堝等。這種冶煉方法主要適用于高合金鋼、特種 鋼、精密合金鋼等。榮盛耐材為您提供高質(zhì)量耐火材料。
堿性煉鋼，由于石灰、螢石和各種鐵合金(硅鐵、錳鐵、鉻鐵和鉬鐵等)的加入，同熔煉鑄鐵相比，熔渣成分復(fù)雜，潤 濕性大，冶煉溫度高，對(duì)耐火材料的侵蝕嚴(yán)重。其中小型感應(yīng) 爐普遍采用鎂質(zhì)耐火材料筑襯。然而，由于MgO的膨脹系數(shù)大， 抗熱震性差，而且存在容易被熔渣滲透，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剝落的問題， 因而不適于大容量、間歇性操作感應(yīng)爐的使用條件。為了能與 大容量、間歇性操作的感應(yīng)爐的使用條件相適應(yīng)，可向鎂砂中添加適量的Al2O3細(xì)粉，利用反應(yīng)：
MgO+Al2O3→MgO·Al2O3(Spinel)
生成Spinel來抑制龜裂;或采用MgO-Spinel質(zhì)干式打結(jié)料，得用Spinel的低熱膨脹性緩沖高溫壓力，提高內(nèi)襯的抗熱震性。這類MgO-Al2O3質(zhì)或MgO-Spinel質(zhì)耐火材料屬于Mg0-Al2O3系統(tǒng)。這些混合料經(jīng)高溫受熱后，其礦物相均為方鎂石和尖晶石，2050℃以上則為方鎂石和液相，因而具有優(yōu)異的高溫性能。
感應(yīng)爐煉鋼方法按耐火材料性質(zhì)分為酸性冶煉法和堿性冶煉法，酸性冶煉法冶煉時(shí)造酸性渣，所以耐火材料主要為石英砂和鋯英石，其打結(jié)、烘烤、燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵時(shí)相近。無芯感應(yīng)爐用耐火材料見下表：
1、煉鐵用耐火材料
當(dāng)無芯感應(yīng)爐熔煉鑄鐵(球鐵、灰鐵以及可鍛鑄鐵)和有 色金屬時(shí)，其內(nèi)襯耐火材料一般選用石英砂或者鋯英石質(zhì)，或 者選用二者混合材料的干式打結(jié)料，以硼酸或者硼砂作為燒結(jié)劑。
ZrO2加入硅質(zhì)材料中，對(duì)其溶化溫度降低 的影響非常有限，而且ZrO2 . SiO2在1677℃分解為ZrO2和SiO2，前者以微粒狀態(tài)存在于玻璃相中，有利于提高其黏度和抗 蝕性能，同時(shí)提高材料的高溫塑性，提高抗熱震性，從而延長使用壽命。
由SiO2-B2O3二元系相圖可知，B2O3的熔點(diǎn) 為450℃，SiO2-B2O3系低共熔溫度為327℃。當(dāng)向SiO2中補(bǔ)入不超過5%的B2O3時(shí)，SiO2-B2O3混合料的熔化溫度由SiO2熔點(diǎn)(1723℃)下降到1480℃.該圖還表明，以B2O3作為石英質(zhì)干式打結(jié)料的燒結(jié)劑時(shí)，在372℃就會(huì)出現(xiàn)液相。
雖然B2O3對(duì)SiO2熔化溫度的影響極為明顯，但由于石英玻璃的黏度很大(見下圖，在1730℃時(shí)約為2xl06Pa.s)，而B2O3本身亦為玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成物，所以少量B2O3加進(jìn)SiO2材料中不會(huì)造成SiO2玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的破壞而影響SiO2熔體的黏度。這表明，硅質(zhì)干式打結(jié)料采用B2O3作燒結(jié)劑時(shí)，既能使感應(yīng)爐內(nèi)襯工作表面在較低溫度下燒結(jié)，又能保證在高溫 使用時(shí)工作表面為一高黏滯層。這種工作表面能阻止金屬熔體和熔渣的滲透、沖刷和侵蝕。
硅質(zhì)干式打結(jié)料中B2O3的加入量，大約為 0.8% ~ 1.5% (當(dāng)采用硼砂代替B2O3時(shí)，其加入量為85% B2O3的量)。
考慮硅質(zhì)干式打結(jié)料在燒結(jié)劑(B2O3或硼砂)的存在下，烘烤、燒結(jié)過程中的SiO2晶型轉(zhuǎn)化問題，認(rèn)為各階段升溫速度不應(yīng)超過50℃/h，并在晶型轉(zhuǎn)化溫度附近實(shí)施保溫操作;在高溫(1500 ~1550℃)階段則應(yīng)實(shí)施預(yù)燒結(jié)2~4h 以保證獲得適宜的燒結(jié)層厚度。
生成的SiO2在熔煉時(shí)被吸附到內(nèi)襯工作表面形成爐瘤，使 內(nèi)襯變厚。由于鐵液中[C]、[Si]含量不同，反應(yīng)平衡溫度介于1470?1600℃ (T鑄鐵=1470℃，T灰鐵=1540℃，T可鍛鐵=1580℃ ) 。
2、煉鋼用耐火材料
當(dāng)采用酸性煉鋼法時(shí)，由于冶煉時(shí)造酸渣，所以無芯感應(yīng) 爐里襯主要用石英砂(有時(shí)也選用鋯英石)，其筑襯方法、供烤制度和燒結(jié)過程與冶煉鑄鐵時(shí)幾乎相同。
當(dāng)采用堿性煉鋼法煉鋼時(shí)，內(nèi)襯則選用中性或堿性耐火材料以及石墨坩堝等。這種冶煉方法主要適用于高合金鋼、特種 鋼、精密合金鋼等。榮盛耐材為您提供高質(zhì)量耐火材料。
堿性煉鋼，由于石灰、螢石和各種鐵合金(硅鐵、錳鐵、鉻鐵和鉬鐵等)的加入，同熔煉鑄鐵相比，熔渣成分復(fù)雜，潤 濕性大，冶煉溫度高，對(duì)耐火材料的侵蝕嚴(yán)重。其中小型感應(yīng) 爐普遍采用鎂質(zhì)耐火材料筑襯。然而，由于MgO的膨脹系數(shù)大， 抗熱震性差，而且存在容易被熔渣滲透，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剝落的問題， 因而不適于大容量、間歇性操作感應(yīng)爐的使用條件。為了能與 大容量、間歇性操作的感應(yīng)爐的使用條件相適應(yīng)，可向鎂砂中添加適量的Al2O3細(xì)粉，利用反應(yīng)：
MgO+Al2O3→MgO·Al2O3(Spinel)
生成Spinel來抑制龜裂;或采用MgO-Spinel質(zhì)干式打結(jié)料，得用Spinel的低熱膨脹性緩沖高溫壓力，提高內(nèi)襯的抗熱震性。這類MgO-Al2O3質(zhì)或MgO-Spinel質(zhì)耐火材料屬于Mg0-Al2O3系統(tǒng)。這些混合料經(jīng)高溫受熱后，其礦物相均為方鎂石和尖晶石，2050℃以上則為方鎂石和液相，因而具有優(yōu)異的高溫性能。
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