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潔凈鋼的出現與CaO耐火材料的發展

編輯:耐火澆注料   時間:2020-05-13    瀏覽:   
潔凈鋼的概念最早出現在歐洲。傳統意義上的潔凈鋼(CleanSteel)是指對鋼中非金屬夾雜物(主要是氧化物、硫化 物)進行嚴格控制的鋼種,主要包括鋼中[O]、[N]、[S]、[P]等雜質含量低,非金屬夾雜物數量少、尺寸小、分布均勻 以及合適的夾雜物顆粒半徑。但是隨著鋼鐵行業,特別是特種鋼的不斷發展,人們的觀念逐漸從單純追求延長耐火材 料壽命轉移到利用耐火材料改善鋼的質量。在潔凈鋼生產過程中,二次精煉爐是影響鋼的潔凈度的重要環節,精煉盛 鋼桶、連鑄中間包以及澆鑄系統中的滑板、水口、塞棒等耐火材料,其選用的材質是影響鋼液潔凈度的主要因素。


 
鋼的脫硫一般是通過渣-晶界面反應進行的,其反應式為:

CaO+[S]=CaS+[O] (1)

[O]+[X]i=XiO (2)

CaO+[S]+[X]i=CaS+XiO (3)

式中的[X]i為脫氧元素??梢?,對鋼液脫硫有利的熱力學條件為:

(1)渣中CaO含量高;

(2)鋼液中[O]含量低。

因此,對于耐火材料的要求是:

(1)低氧勢、防止耐火材料向鋼液中傳氧;

(2)采用抗熔損的堿性耐火材料。

而CaO系耐火材料恰好具有氧分壓低、耐剝落性好等優勢,符合凈化鋼水所用耐火材料的要求。

目前,國內具有代表性的LF、LF-VD設備因投資少、工藝靈活性大,發展十分迅速。由于與以前相比,鋼包盛放 鋼液的時間有所延長,出鋼之后或是在用電弧加熱期間,鋼水溫度較高;又因為各種合金的加入,攪拌、脫氣等生產過 程以及高腐蝕性冶金渣組分的使用,均大大加快了鋼包,特別是鋼包渣線部位和精煉鋼包內襯的損毀速度。與此同 時,由于此前在VOD爐和回轉窯中廣泛應用的MgO-Cr2O3耐火材料在堿性氣氛條件下很容易生成有毒性的六價鉻, 現在世界范圍內對于環境保護問題的關注迫使耐火材料從業研究者迅速找出能夠替代MgO-Cr2O3材料而又對環境友 好的耐火材料。隨著新的冶煉工藝的廣泛使用和對于環境保護要求的提升,耐火材料行業的發展也必須隨之發生相應 的變革,向高級耐火材料發展。

CaO具有較高的熱力學穩定性,在鋼水中溶解度小,被認為是一種可以防止鋼水增氧的有效材料,特別是與Mg O共存時,游離CaO具有除去鋼液中的[S]、[P]以及Al2O3、SiO2等非金屬夾雜物的特性;CaO磚抗熱震剝落性強,耐腐蝕性好,在VOD爐和AOD爐上效果比MgO-C磚更好;在玻璃窯蓄熱室采用CaO磚比MgO磚效果更好;燒制CaO磚時 加入熔煉的Pb、Ag、Fe-Mn合金等,能大大提高其使用壽命。

早在18世紀,鎂鈣系耐火材料就已經開始應用在冶金行業中。1856年,Besssemer發明了近代煉鋼法。1872 年,英國人Geoge和Snelus試驗使用了石灰耐火材料,但因CaO的水化而最終宣告失敗。到20世紀50年代后,氧氣 頂吹轉爐煉鋼法出現,穩定的白云石耐火材料用于轉爐爐襯,但其產量未有大幅提高,且制品常因發生水化而報廢。 進入20世紀60年代,平爐煉鋼法在世界范圍內迅速被堿性轉爐煉鋼法所取代,因而堿性轉爐煉鋼法所需的鎂鈣系耐火 材料變得十分重要,許多材料學者又繼續對鎂鈣系耐火材料進行了研究,并取得了一些成果。 從20世紀80年代開始,日本首先開發了CaO磚,并應用于煉鋼流程中,隨后研究逐漸增多,并出現了許多研究 成果和專利。連鑄技術的推廣,特別是爐外精煉技術的發展,對耐火材料的質量要求越來越高,除要求耐火材料能承 受各種苛刻的使用條件外,還要求不能污染鋼水。由于MgO-CaO耐火材料中的CaO對鋼水的凈化作用是其他耐火材 料所不能替代的,因此鎂鈣系耐火材料得到了普遍的重視。日本和西歐一些國家在爐外精煉、連鑄大包等重要部位已 經開始使用鎂鈣系耐火材料,其使用壽命和鋼的質量都得到提高。

鄭州信科耐火材料有限公司將始終秉行“以市場為技術導向,以質量為發展根本,以"合作互利、共同發展"的經營理念為根基,深受國內外眾多客戶的信賴與支持,鄭州信科耐火材料有限公司愿與行業同仁一道共謀發展大計,共創事業輝煌。

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