- 輕量剛玉骨料對(duì)鋼包包底沖擊區(qū)用鋁鎂碳耐火材料侵蝕機(jī)理的影響
- 作者：nhxx
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- 期號(hào) : 2024 年， 第12期
- 關(guān)鍵詞： 輕量剛玉骨料，鋼包包底沖擊區(qū)，鋁鎂碳耐火材料，侵蝕機(jī)理，影響
鋼包用耐火材料的輕量化對(duì)節(jié)能降耗和減少噸鋼耐材消耗意義重大。目前關(guān)于鋼包用輕量耐火材料的報(bào)道大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，且輕量剛玉骨料在鋁鎂碳磚（AMC）上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。為探明輕量剛玉骨料對(duì)鋼包包底沖擊區(qū)用 AMC 磚侵蝕機(jī)理的影響, 濮陽濮耐高溫材料(集團(tuán))股份有限公司等單位的技術(shù)人員分別以常規(guī)剛玉骨料和輕量剛玉骨料為主原料，制備了兩種鋁鎂碳耐火材料，于某鋼廠 170 t 鋼包包底沖擊區(qū)部位開展工業(yè)試驗(yàn)，并對(duì)比研究了不同殘磚的結(jié)構(gòu)與性能。
以板狀剛玉、高品質(zhì)電熔鎂砂以及鱗片石墨為主要原料，液態(tài)酚醛樹脂為結(jié)合劑，制備了兩種鋁鎂碳耐火材料，即含普通剛玉骨料的普通鋁鎂碳耐火材料和含輕量剛玉骨料的輕量鋁鎂碳耐火材料，分別記為 CAMCR 和LAMCR。具體制備工藝：上述所有原料在傾斜式混練機(jī)混勻后于 630 t 電螺旋壓機(jī)成型為包底磚(尺寸為350 mm × 150 mm × 100 mm)，再經(jīng) 200 ℃固化制得。表1顯示了不同鋁鎂碳耐火材料的化學(xué)組成和物理性能。由表可知，上述兩種鋁鎂碳耐火材料化學(xué)組成相近。 相比于 CAMCR 試樣，LAMCR 試樣顯示出相對(duì)更高的顯氣孔率(7. 8% )和較低的體積密度(3. 04 g· cm-3)，但具有更高的常溫耐壓強(qiáng)度(48. 9 MPa)和高溫抗折強(qiáng)度(9. 5 MPa)。
表1 不同鋁鎂碳質(zhì)耐火材料的化學(xué)組成（w）和物理性能
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試樣 |
Al2O3 |
C |
MgO |
CaO |
Fe2O3 |
SiO2 |
TiO2 |
Na2O |
K2O |
顯氣孔率 / % |
體積密度/ (g· cm -3 ) |
耐壓強(qiáng)度/ MPa |
抗折強(qiáng)度 / MPa |
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CAMCR |
77. 55 |
8. 02 |
9. 91 |
0. 28 |
1. 12 |
2. 18 |
0. 77 |
0. 11 |
0. 05 |
5. 5 |
3. 12 |
48. 2 |
7. 2 |
|
LAMCR |
76. 91 |
7. 87 |
10. 02 |
0. 33 |
1. 08 |
2. 72 |
0. 88 |
0. 11 |
0. 07 |
7. 8 |
3. 04 |
48. 9 |
9. 5 |
上述兩種鋁鎂碳耐火材料于國(guó)內(nèi)某鋼廠 170 t 鋼包包底沖擊區(qū)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。 LF 精煉比達(dá) 100%，RH和 VD 精煉比為 10% ~ 20%，主要冶煉鋼種為 Q215、Q235 和 X80 等。使用結(jié)果表明，使用輕量剛玉骨料制備的 LAMCR 材料具有更好的使用效果，使用148 爐下線后的殘厚可達(dá) 150 mm，平均侵蝕速率為 1. 35 mm / 爐，比 CAMCR 材料平均侵蝕速率低 24. 6%。
分析了兩種用后鋁鎂碳耐火材料的化學(xué)組成和物理性能、物相組成和顯微結(jié)構(gòu)。研究結(jié)論認(rèn)為，采用輕量剛玉骨料制備的鋁鎂碳耐火材料具有更高的服役壽命，侵蝕速率低至1. 35 mm·爐-1，在 170 t 鋼包包底沖擊區(qū)部位取得了良好的使用效果。分析認(rèn)為其機(jī)理如下：
（1）輕量剛玉骨料引入能優(yōu)化骨料基質(zhì)界面，增強(qiáng)骨料基質(zhì)間的結(jié)合強(qiáng)度，提高了材料的高溫力學(xué)性能, 進(jìn)而改善了鋁鎂碳耐火材料的抗鋼水沖刷性能。
（2）輕量剛玉骨料中彌散分布著豐富的微米級(jí)氣孔，能有效吸收和緩沖在循環(huán)熱震沖擊過程中的熱應(yīng)力，在改善高溫強(qiáng)度的同時(shí)兼顧了材料的抗熱震性，減少了鋁鎂碳耐火材料在服役過程中因熱剝落導(dǎo)致的裂紋生成。
（3）含輕量剛玉骨料的鋁鎂碳耐火材料使用過程中存在致密且較厚的高熔點(diǎn)復(fù)合隔離層，阻礙了熔渣的侵蝕與滲透，并有效抑制了內(nèi)部碳的氧化以及因脫碳所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)劣化；同時(shí)，輕量剛玉骨料能吸附穿過隔離層的熔渣并形成特殊的核殼結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了鋁鎂碳耐火材料的抗熔渣侵蝕性能。
（摘編自《硅酸鹽通報(bào)》2024，№11，作者高杰等）