我国钢包用耐火材料的品种及应用

我国钢包用耐火材料的品种及应用

我国钢包用耐火材料的品种及应用

2009.06.05

1 前言

钢包（盛钢桶）担负着载运钢水和进行炉外精炼的双重任务，随着炼钢技术的发展，我国的钢包用耐火材料也得到了很好的发展。特别是自20世纪80年代以来，我国的耐火材料科研机构、生产企业和使用厂家，密切配合，结合我国的国情，不断开发出新型的钢包用耐火材料，使我国的钢包用耐火材料以较快的速度向前发展，满足了我国炼钢工业快速发展的需要。

2 钢包用耐火材料

20世纪50～70年代，我国的钢包包衬主要使用的是硅酸铝质耐火材料，包括各种粘土砖和高铝砖等。从80年代起，我国陆续开发出了铝镁（碳）质、镁碳质和镁钙（碳）质等多个系列的新型钢包用耐火材料。其中铝镁（碳）质耐火材料品种多、规格全，是我国主要的钢包用耐火材料。我国钢包用耐火材料的类别和品种见表1。

表1 我国钢包用耐火材料类别和品种

2.1 硅酸铝质钢包耐火材料

2.1.1粘土砖

粘土砖是我国最早使用的钢包耐火材料，20世纪50～60年代，我国钢包使用的耐火材料主要是各种粘土砖，由

于使用费用低，直到80年代还有一些钢厂的钢包仍使用粘土砖。某钢厂钢包用粘土砖的理化指标为：Al

2O

3

44.10%，

SiO

252.10%，Fe

2

O

3

1.72%，显气孔率16%～18%，常温耐压强度54.9～96.0MPa。粘土质钢包衬砖的使用寿命因各钢

厂的使用条件不同而异，部分钢厂粘土质钢包衬砖的使用寿命见表2。

表2 粘土质钢包衬砖使用寿命

尽管现在我国的钢包已经不再使用粘土砖，但粘土砖对我国建国初期炼钢工业的恢复和以后的发展做出了重大贡献。

2.1.2 高铝砖

随着炼钢技术的不断发展和钢产量及质量的不断提高，粘土质钢包衬砖因使用寿命短，自20世纪60年代末，我国有些钢厂的钢包开始使用各种高铝质衬砖，使钢包寿命大幅度提高。

武钢平炉用270t钢包从1968年开始使用二等高铝砖[1]，到1970年包龄达到25.7次，是粘土质衬砖的2.5倍。1974年包龄达到31.5次[2]。武钢二炼钢转炉用70t钢包从1980年开始使用Al2O3含量大于72%的高铝砖[3]，包龄为34次，最高达到50次。

宝钢300t钢包从1986年6月起[4]，全包壁使用某耐火材料厂生产的一等高铝砖，平均包龄50次左右。连铸机投产后，钢包使用条件恶化，包衬使用寿命减短。宝钢与某些耐火材料生产企业合作，开发出了使用性能优良的微膨胀高铝砖，1992年4月正式使用A厂生产的产品，平均使用寿命为81.5次，最高寿命达到100次[5]。使用B厂的产品平均使用寿命为78.6次，最高达到122次（连铸比55.73%）[6]。

太钢70t钢包使用高铝质衬砖，使用寿命为64.3次。

总之，我国钢包使用高铝质衬砖后，使钢包的使用寿命显著提高，保证了炼钢生产的顺利进行，促进了炼钢工业的进一步发展。我国部分钢厂钢包用高铝砖的理化指标见表3。

表3 钢包用高铝砖理化指标

2.1.3 高铝质捣打料

20世纪70年代末，我国有些钢厂的钢包内衬使用高铝捣打料[7～9]，取得了良好的使用效果。高铝捣打料是以优

质高铝矾土熟料为原料（骨料和细粉），以工业磷酸做结合剂，经过配料、混料而配制成的一种可塑性良好的不定

形耐火材料。采用整体捣打技术，制成整体式包衬，获得了较长的使用寿命。我国部分钢厂钢包高铝整体捣打包衬

的使用寿命见表4。

表4 高铝整体捣打包衬使用寿命

2.1.4 蜡石砖

蜡石砖是以叶蜡石为主要原料生产的一种烧成制品。20世纪70年代初，福建某耐火材料厂生产的蜡石钢包砖

在马钢、鞍钢、上钢三厂、三明钢厂等钢铁企业不同类型的钢包上进行了试用。结果表明，蜡石砖的使用性能优于

当时使用的粘土砖和三等高铝砖。在马钢15t 钢包上使用，寿命达到66次[10]

。武钢二炼钢厂70t 钢包也试用过该厂

生产的SiO 2含量72%的蜡石砖，但效果不太理想，使用寿命仅14次[3]。宝钢300t 钢包在1985年9月至1988年间

曾使用过日本进口的蜡石砖，平均寿命38次[4]。某厂生产的钢包用蜡石砖的理化指标为：SiO 2 78.95%，Al 2O 3 18.85%～

19.51%，Fe 2O 3 0.44%～0.52%，显气孔率14%～18%，常温耐压强度32.9～62.9MPa 。由于多方面的原因，蜡石砖在我

国钢包上没有得到推广应用。

2.2 铝镁（碳）质钢包耐火材料

从20世纪80年代起，我国的炼钢工业步入了快速发展阶段，连铸和炉外精炼等现代炼钢技术的推广应用以及洁净钢产量的增加，使钢包耐火材料的使用条件更加恶劣。钢水温度的升高，钢水在钢包内停留时间的延长，钢水和熔渣对钢包耐火材料的冲刷以及熔渣对钢包耐火材料的化学侵蚀等都更加严重，以往的钢包耐火材料已不能满足现代炼钢生产的需要。为此，我国陆续开发了多种铝镁（碳）质钢包用耐火材料。铝镁（碳）质耐火材料在使用过

程中，Al

2O

3

和MgO在高温下反应生成镁铝尖晶石这种高温性能优异的矿物，使耐火材料的耐侵蚀性能和抗剥落性能

显著提高。因而，铝镁（碳）质钢包耐火材料的使用可大幅度提高钢包的使用寿命。

2.2.1铝镁整体捣打料

20世纪80年代初，洛耐所、鞍山焦耐院和鞍钢等单位合作，共同开发出了铝镁质钢包整体捣打料。该捣打料是以特级高铝矾土熟料做骨料、以特级高铝矾土熟料粉和烧结镁砂粉的混合粉做基质、以液体水玻璃做结合剂配制成的一种可塑性良好的不定形耐火材料。在鞍钢三炼钢200t钢包上使用，寿命比粘土砖提高5～7倍[11]，平均寿命85.15次，最高达到108次，吨钢耐材消耗2.7kg。1982年6月，该捣打料通过了原冶金部鉴定。之后，全国许多炼钢厂的钢包相继使用这种铝镁质钢包整体捣打料，均取得了良好的使用效果。

2.2.2铝镁浇注料

继铝镁捣打料之后，我国又开发了以优质高铝矾土熟料和烧结镁砂为原料，以液体水玻璃做结合剂的铝镁浇注料。该浇注料“六五”期间首先在小型钢包上推广应用，取得了良好的使用效果。如河北某钢厂10t 和14t钢包使用水玻璃结合的铝镁浇注料，平均一次包龄为109.7次[12]，是粘土砖包衬的8倍多。黑龙江某钢厂15t和13t钢包，使用铝镁浇注料，一次包龄为53次，而粘土质衬砖包龄仅为6～10次。

“七五”期间，钢包整体浇注内衬技术被列为原冶金部重点新技术推广项目在全国推广。到1987年第三季度，我国30t以下转炉用中、小型钢包（45t以下容量），大多数采用了整体浇注包衬。整体浇注包衬寿命多在40～60次，部分小型钢包可达90次[13]。耐材消耗和包衬成本大幅度下降，取得了明显的经济效益。某钢厂钢包用水玻璃结

合铝镁浇注料的理化指标为Al

2O

3

75.20%，MgO 9.47%，SiO

2

10.25%，体积密度（110℃×24h）2.67～2.73g./cm3，

常温抗折强度（110℃×24h）14.9MPa。

2.2.3铝镁不烧砖

除铝镁捣打料、铝镁浇注料之外，我国还开发了水玻璃结合的铝镁不烧砖，在钢包上使用，寿命比传统的硅酸铝质钢包砖长。本钢160t钢包使用铝镁不烧砖，平均寿命40.56次[14]，比使用三等高铝砖（寿命18.5次）提高1倍多。天津三炼钢厂20t钢包使用铝镁不烧砖平均寿命38.8次，最高达到55次，是粘土质衬砖使用寿命（9次）的4倍多。

某厂生产的水玻璃结合铝镁不烧砖的理化指标为：Al

2O

3

68.46%～74.07%，MgO 7.65%～12.32%，SiO

2

9.02%～