铝碳质耐火材料经典教材

• AZTS的主要矿物组成为刚玉、斜锆石、和莫来 石（monoclinc- ZrO2 ）。
• 刚玉中含有Al2O3-TiO2和m- ZrO2,这类材料由三
种以上矿相组成，矿相在材料中分布均匀。
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• AZTS材料应用于滑板后的能使滑板的膨胀率 和弹性模量降低，热震稳定性提高。图6.4是AZTS 等材料的膨胀曲线。
• 由于滑板（Sliding Plate）直接控制钢水的
流量，所以被认为是滑动水口系统中最重要的
部分，为了获得较长的使用寿命和稳定的操作
，滑板砖作为滑动水口系统的耐火材料和机械
部件都要求具有优良的性能。
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•6.1.2 滑板
•1>. 滑板的类型及组成 •
•往复式
•旋转式
• 随着多炉连铸要求的提高，碳结合铝碳质滑板解 决了陶瓷结合滑板存在的问题。添加石墨的铝碳质滑
板比高铝质滑板使用寿命要高得多，特别适用于电炉
和中间包的小型滑板上，但在大型钢包滑板上还不令
人满意。这是因为滑板面的损毁随着气孔率的降低或
常温耐压的提高而减轻，但因此也增大了弹性模量， 从而降低了热震稳定性。
•图6.3 滑板类型
• 从结构上分：按滑动方式的不同，分为往复式和旋转式；
• 从组成滑板的块数上分：两层式和三层式；
书学• 山海有无路涯勤苦为作从径舟，用途上分：由钢包用和中间包用滑板。•
•2>. 滑板的发展
• 滑动水口系统发展初期，滑板砖使用的是陶瓷结 合高铝或镁质耐火材料，为增强其基质耐蚀性，防止 渣的渗透，采用焦油浸渍，工作地点受到焦油的严重 污染。镁质滑板用在钢渣量多或含氧量高的腐蚀钢种 场合，MgO含量为85~95%，另加一些Al2O3或尖晶石以 提高其热震稳定性。
• 所以烧成铝碳滑板中存在着两种结合系 统，它使滑板的强度明显提高，而且就是在使 用中碳素燃尽之后，由于陶瓷结合系统的作用 也能保持足够的残余强度。
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•影响烧成铝碳滑板质量的因素
• 刚玉抗侵蚀性能好，但膨胀系数比莫来石高；一 定数量的莫来石有利于提高滑板的热震稳定性，但随 着SiO2含量的提高，滑板的抗侵蚀性能下降。因此烧 成铝碳滑板中SiO2一般控制在5~12%内，合成莫来石 加入量最多不超过30％。
•成品 •机加工 •热处理 •油浸 •还原烧成 •成型 •混 合
•添加物（Si、Al、SiC）
•结合剂 •书山有路勤为径，
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•图6.5 滑板制造• 工艺流程
•烧成铝碳滑板的结合系统
• 在烧成铝碳滑板中，有机结合剂在烧成 中碳化结焦，形成碳结合；
• 加入物Si，在1300℃还原烧成时，与碳 素生成β－SiC,在砖体内形成陶瓷结合。
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•图6.4 有关材料的的膨胀曲线
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•6.1.3 滑板的基本制造工艺
•1、烧成铝碳滑板
• 原料：烧结刚玉、电熔刚玉、烧结刚玉－莫来石、合成莫
来石、鳞片石墨、碳黑、硬质沥青和添加剂。
• 工艺流程：
• 铝碳滑板的制造工艺流程如图6.5 。
•氧化铝原料（粗中细）
•碳素原料(石墨、碳黑)
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• 连铸用耐火材料，是指从钢包开始连铸 工序所用的耐火材料。近年来，由于对钢材 质量要求的提高，对连铸用耐火材料的质量 也不断提高，连铸对耐火材料的要求为：
• 耐高温；
• 不与钢液或合金发生反应；抗渣性强；
• 抗高速钢流冲刷；
• 低气孔率，防止空气进入钢液；高的抗热冲击能力；
• 碳素原料对滑板的抗侵蚀性能和热震稳定性有重 大的影响。碳含量在10％时，抗侵蚀性能最好；随着 碳量的增加，抗热震性明显提高；碳黑属非晶质碳素 ，易于Si反应，在钢中难于溶解，可改善砖体显微结 构，提高机械性能和抗侵蚀性能。一般采用两种或两 种以上碳素原料，滑板中总碳含量波动在5~15%。
铝碳质耐火材料经典教 材
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2020年4月9日星期四
•连铸工序： •钢包＋中间包
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•图6.1
钢铁生产工序 •
•6.1 连铸用铝碳质耐火材料
•6.1.1 连铸对耐火材料的要求
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• 60年代连铸技术的引入，使得模铸－脱模－ 均热炉－开坯这一工序过程得以简化为一步将钢液 变成热轧钢坯的过程，并具有节能、节省基建投资 、降低生产成本、提高效率的优点，是一种高产、 低耗的生产方法。连铸工序在钢铁生产工序中占有 重要的地位。
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• 因此滑动水口结构和滑动水口用耐火材料 都不断地改进。由于连铸比的增加及炉外精炼 技术的发展促进了滑动水口技术的不断推广。 目前板坯和大型板坯连铸均采用滑动水口，方 坯连铸也部分采用滑动水口。传统的水口、塞 棒技术只使用在浇注不锈钢用的中间包等极为 特殊用途的场合。
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• 滑动水口系统（包括上下水口、上下 滑板）作为钢包和中间包的钢水流量控制 系统，因可控性好，能提高生产率而得到 迅速发展。
• 滑动水口系统优于传统的塞头水口控 制系统，它促进了钢包精炼工艺和连铸技 术的发展，同时，随着钢产量的上升和钢 质量的提高，与此同时多炉连铸技术的发 展必须要求滑动水口系统增加使用寿命， 减少操作费用。
• 精确的几何尺寸；
• 装置和使用简单，质量稳定，价格不能太高。
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• 连铸用耐火材料如图6.2所示，其 中用到碳复合耐火材料的部位有：钢包 的渣线，各种水口砖、各种滑板及整体 塞棒。
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•图6.2 连铸用耐火材料 •
• 滑动水口用耐火材料
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• 一般情况下，强度上升，热震稳定性下降，这
是铝碳质滑板存在的问题。
• 莫来石、锆莫来石、锆刚玉等材料比刚玉的膨 胀系数小，因此这些材料适合于作为滑板的原料， 以降低制品的膨胀系数和提高其的热震稳定性。
• 目前，作为一种膨胀率低适合于生产低膨胀高 、抗热震稳定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2SiO2）已被投入生产和使用。
• 注钢用耐火材料，60年代以前使用套筒塞 棒，60年代开发了滑动水口，从钢包往中间包 以及从中间包往结晶器中注钢，是连铸用耐火 材料的一大变革。作为钢水流量的控制方式， 最早提出滑动水口方案的是1885年美国专利， 1964年、1968年德国和日本分别开始使用滑动 水口，我国70年代开始推广使用。