含钛熔渣与镁碳质耐火材料的作用机理_许原
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。
粘土质耐火材料的原料软质粘土生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。
苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。
硬质粘土通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。
结合剂水和纸浆废液粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。
如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。
铝矾土的加热变化a. 分解阶段（400~1200℃）b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃）二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。
• 高铝质耐材的应用• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。
例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。
• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良，因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。
在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。
• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
刚玉耐材的原料氧化铝所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获得且较为便宜的氧化物。
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
MgO-C
72 18 3 2.9 40 9
70 18 4 2.8 35 7
72 18 5 2.77 25 4
试 验 流 程
1. 原料及配比 2. 工艺流程图 3. 性能检测 4. 数据处理与实验结果分析
试 验 流 程
原料：采用的原料包括镁砂、鳞片石墨、炭黑、外加剂 （金属Al粉和SiC）、酚醛树脂。将上述原料按一定的配比混合 后经压制成型，制成A、B、C、D、E五组不同含量的镁碳砖。
1200℃ 1400℃
A
B
C
D
E
组别
图3.1 两种烧成温度下各组别气孔率
图3.2 两种保温温度下各组别体积密度
实 验 流 程
常温抗折强度的分析
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
下图3.3为A、B、C、D、E五个组别的试样分别在1200℃和 1400℃的烧成温度下测得的常温抗折强度值。
4.
图3.3 两种烧成温度下各组别的常温抗折强度值
4.
图3.1 两种烧成温度下各组别气孔率
图3.2 两种保温温度下各组别体积密度
实 验 流 程
常温耐压强度的分析
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
下图3.3为A、B、C、D、E五个组别的试样分别在1200℃和 1400℃的烧成温度下测得的常温耐压强度值。
脱碳层面积/%
4.
65 60 55 50 45 40
下图3.6为A、B、C、D、E五个组别的试样在1400℃的烧 成温度下测得的热震前常温耐压值和二次热震后常温耐压强度 值。
4.
图3.6 1400℃烧成温度下五组试样在震前与震后的强度值
实 验 流 程
抗热震稳定性的测定
数 据 处 理 与 实 验 结 果 分 析
第六章 碳复合耐火材料
2008-5-24
焦炭粉
木炭
WUST
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第一节 镁碳质耐火材料生产原理
• 一、原料：镁砂（烧结镁砂、电熔镁砂、
海水镁砂）、碳素材料（石墨、炭黑、沥 青）、结合剂（酚醛树脂）、添加剂（金 属和非氧化物）
二、 石墨的特性
对炉渣的不湿润性（ non-wetting for slag ） 抗渣性 高的导热性（ high thermal conductivity ）
2008-5-24
金属与1mol碳生成碳化物的标准Gibbs自由
焓与温度的关系
WUST
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G/KJmol -1
0 -150 -300 -450 -600 -750 -900 -1050 -1200 -1350
2008-5-24
（2）添加剂与氧的亲和力（氧势）
金属或元素与1mol O2反应生成氧化物的标准 Gibbs自由能称为氧势。用氧势可比较各种元素对氧的 亲和力的大小或其氧化物的稳定程度。
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二、碳—耐火氧化物的反应
碳复合耐火材料的制备和使用过程中 以及用碳作还原剂制备金属与非氧化物时， 都涉及碳与氧化物之间的反应。
最常用耐火氧化物有MgO、CaO、 Al2O3、ZrO2、SiO2和Cr2O3 。
2008-5-24
为什么没有Cr2O3-C复合耐火材料?
WUST
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MgO-C
Al2O3-C质制品的常温与高温强度大为提高。
2008-5-24
WUST
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（3）金属铝的防氧化剂作用机理分析
2008-5-24
X-Ray 衍射谱 线强度
反应消耗了制品中的碳，破坏了材料的显微结 构，对制品的使用性能有害；
耐火材料试题及答案
武汉理工大学 2007耐材A标答一、填空题（20分，每题2分）1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温使用性能。
2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越小；晶体结构愈简单，热导率越大。
3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区，并且系统形成液相的温度低或不大于1470℃。
4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料大。
5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石，其中体积膨胀居中的是硅线石。
6、赛隆（Sialon）是指Si3N4与Al2O3在高温下形成的一类固溶体。
7、连铸系统的“三大件”，通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为Al2O3、SiC、C、SiO2等。
8、高温陶瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法和气相沉积法等。
9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气硬性结合剂和火硬性结合剂。
10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、外加剂、烧成温度。
二、选择题（10分，每题5分）1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个分①方镁石；②CaO；③K2O,Na2O；④刚玉；⑤Al2O3；⑥鳞石英。
2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：③＞①＞②，在⑤条件下更是如此。
1个分①理论白云石；②高钙白云石；③富镁白云石；④氧化；⑤还原。
三、判断简答题（28分，每题7分）1、耐火度愈高砖愈好。
答：错。
分)耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。
而耐火材料在使用过程中不可能无荷重，因此，耐火度只能作为一个相对指标。
分)2、水泥因含有一定数量CaO，所以，为提高高温性能，浇注料应该采用超低水泥或无水泥结合。
答：错。
分)浇注料向低水泥或无水泥方向发展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料，Al2O3、SiO2、CaO等高温下易形成低熔物影响高温性能，而刚玉或高纯铝镁系浇注料采用水泥结合，问题不大。
镁质耐火材料
论文题目：镁质耐火材料学院：化学与化工学院专业：无机非金属材料工程122年级：2012级学号： 1208110476 学生姓名：李文雪指导教师：杨林镁质耐火材料以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料，以方镁石为主晶相、氧化镁含量在80%以上的耐火材料。
属于碱性耐火材料，即为镁质耐火材料。
以下文章就镁质耐火材料的熔点，抗热震性，耐火度，水化反应，制备，储存等所得心得。
随着工业的进步，镁质耐火材料需要适应这个情况而逐步改善其各种性能，文章就其抗腐蚀性，抗渣性等等的改善提出了一些改善的方法。
最终知道，添加一些添加剂，可以很大程度的改善镁质耐火材料的某些性能，所以在镁质耐火材料的生产过程中，我们可以考虑加入一定的添加剂。
1、陈肇友,李红霞.镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展[J]. 耐火材料,2005,01:6-15.本文介绍了镁资源综合利用的途径及镁质耐火材料在高温工业中的发展情况。
在镁质耐火材料的发展情况中，从应用理论系统地分析并介绍了镁质耐火材料在高温工业：炼钢、有色金属冶炼、水泥窑及垃圾焚烧熔融炉的应用情况及其发展，并介绍了MgO-CaO材料的抗侵蚀和水化问题，以及尖晶石材料与镁质不定形耐火材料的研究现状和发展趋势。
镁质耐火材料一般是由菱镁矿高温煅烧后的镁砂制做的烧成镁砖，由于热膨胀系数大，抗热震性差，易吸潮水化，以及熔渣易渗入砖内甚深，抗热剥落与结构剥落性不好，现在除在一些温度比较稳定的连续式生产的高温炉中仍部分使用外，随着钢铁冶炼、有色冶炼、水泥窑的发展，使用的镁质耐火材料多为镁质复合材料，如镁碳砖、镁钙碳砖、镁钙砖、镁钙锆砖、镁铝尖晶石砖、镁铬砖等。
在以后的发展中，我们要着重发展镁质耐火材料的抗侵蚀性能，还有抗震性，逐步改善镁质耐火材料各方面的性能，使镁质耐火材料发挥自身最大的优点同时使其他材料的性能提升。
2、乌志明,马培华. 镁、镁资源与镁质材料概述[J]. 盐湖研究,2007,04:65-72.本文从中国盐湖卤水镁资源的开发形势十分严峻说起。
镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用
镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用钢铁行业是世界各国的重要工业基础，而耐火材料是钢铁行业中不可或缺的一部分。
在钢铁生产过程中，高温、腐蚀和氧化是常见的问题，这就需要使用耐火材料来保护工业设备和提高生产效率。
在耐火材料的种类中，镁碳质耐火材料因其良好的性能一直备受钢铁行业的青睐。
本文将从镁碳质耐火材料的特点、在钢铁行业中的应用和未来发展方向等方面详细介绍。
一、镁碳质耐火材料的特点1.抗高温镁碳质耐火材料由镁砂和炭素质原料制成，具有很高的耐高温性能。
在钢铁冶炼过程中经常会遇到高温炉火、高温熔炼，而镁碳质耐火材料具有良好的耐高温性能，可以有效地保护炉缸内壁和冶炼设备，延长设备使用寿命。
2.抗腐蚀镁碳质耐火材料还具有优良的抗腐蚀性能。
在钢铁冶炼过程中，炉渣和熔池中含有大量的酸性成分，会对冶炼设备造成腐蚀，而镁碳质耐火材料可以有效地抵抗这种腐蚀，保护设备不受侵蚀。
3.良好的导热性能镁碳质耐火材料具有良好的导热性能，可以有效地分散和排除设备内部的热量，防止热量积聚导致设备破损，同时也有利于加热和熔炼过程的进行。
4.轻质镁碳质耐火材料相比其他耐火材料来说相对轻质，这有利于减少设备的自重，节约设备建造成本，同时也有利于设备的保养和更换。
二、镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用1.转炉砌筑钢铁炼钢的主要设备之一就是转炉，而镁碳质耐火材料因其优良的耐高温和抗腐蚀性能被广泛应用于转炉的砌筑中。
转炉的工作温度很高，常规的耐火材料很难满足要求，而镁碳质耐火材料因其优异的性能可以很好地满足转炉的使用需求。
2.熔炼炉砌筑钢铁冶炼的另一重要设备是熔炼炉，而镁碳质耐火材料也被广泛应用于熔炼炉的砌筑中。
熔炼炉的工作环境很苛刻，需要具有很高的耐高温和抗腐蚀性能的耐火材料来保护设备不受破损，而镁碳质耐火材料正是满足这一需求的理想选择。
3.鼓风炉砌筑在炼钢过程中，鼓风炉是不可或缺的设备，而镁碳质耐火材料也应用于鼓风炉的砌筑中。
鼓风炉需要能够承受高温高压的工作环境，而镁碳质耐火材料以其耐高温、抗腐蚀、导热性好的特点，为鼓风炉提供了良好的保护。
含钛高炉渣的利用
专题含钛高炉渣的利用（西安建筑科技大学冶金工程学院，西安710055）摘要：本文介绍了我国含钛高炉渣做了一个总体的介绍，并且从非提取钛与提取钛两个方面介绍了目前的研究对含钛高炉渣的利用方法，最后对含钛高炉渣的前景做了分析。
关键词：含钛高炉渣，成分，利用1■含钛高炉渣的概述含钛高炉渣是冶炼钒钛磁铁矿产生的高炉渣。
含钛高炉渣一般由CaO、MgO、Si02、AI2O3和Ti02等组成，根据渣中TiO?：含量由低到高可以分为：低钛含钛高炉渣（Ti02<10%）、中钛含钛高炉渣（Ti02l0%-15%）和高钛含钛高炉渣（渣中TiO?达24%左右）。
含钛高炉渣经过富集形成一种含TiO?:较高的富钛料，TiO2含量一般大于90%。
这种富钛料便于分离或提取金属钛。
国外高炉冶炼使用的钛铁矿石含钛量较低，一般含Ti0?不超过3%〜4%,其高炉渣中所含的TiO? 一般都低于10%。
因此，不需要特殊的加工处理，完全可按普通高炉渣加以利用。
我国铁矿石资源多为伴生矿，尤其在攀枝花和承德等地冶炼钒钛矿时产生的钒钛矿高炉渣，每年排出几百万吨，其中有部分含钛5%以下的矿渣用做水泥掺合料，还有一些生产矿渣碎石以及膨胀矿渣珠。
我国含钛高炉渣主要化学成分：2.1用作建筑材料普通的炉渣由于TiO2含量低，可以直接用于生产水泥，而高炉渣中TiO2 含量高，使它在这方面的应用变得困难。
有研究表明，活化的高钛高炉渣可用于生产钛矿渣硅酸盐水泥。
含钛高炉渣在建筑方面的另一个重要应用是作为普通混凝土的骨料。
含钛高炉渣分为重矿渣和水淬渣，重矿渣化学成分稳定，破碎后可用作普通混凝土的骨料，其性能满足使用要求。
水淬渣的物理性能和力学性能接近天然砂，且比天然砂的强度高、棱角完整，可代替天然砂配制水泥砂浆用于建筑工程，将活化后的含钛高炉渣也可用作水泥掺和料。
2.2用含钛高炉渣制备光催化材料。
有资料显示，冶炼过程能够使钛资源进行一次富集，从而使一开始品位较低的钛资源得到了很好的富集。
耐火材料损伤行为的特征分析
2019年第15期广东化工第46卷总第401期·111·耐火材料损伤行为的特征分析李宏(中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，洛阳河南471039)Investigation on Characteristics of Damage Performance in RefractoryLi Hong(Sinosteel Luoyang Institue of Refractories Research Co.,Ltd.,Luoyang471039,China)Abstract:Applied characteristics and composites about three kinds of refractories(high-alumina refractory,magnesia-chrome refractory,magnesia-carbon refractory)have been briefly introduced and then their damage performances in job sites have also been systematically analyzed by results and examples with emphasis on representative investigations about numerical simulations and mathematical models.Finally,damage performances of these three refractories have been reviewed and prospects of numerical simulations and mathematical models within research about damage performances on refractory industry have been proposed.Keywords:high-alumina refractory；magnesia-chrome refractory；magnesia-carbon refractory；damage performance自人类社会经历工业革命后，在不同国家和地区的工业领域或多或早地都出现了高温工业环境，尤其是化学工业、钢铁冶金及水泥工业，这全都依赖耐火材料的广泛应用。
镁碳砖发展及生产工艺改进的研究
镁碳砖发展及生产工艺改进的研究李亮;王世峰;陈士冰【摘要】镁碳砖是广泛使用的耐火材料,上世纪70年代始在结合剂、低碳化、抗氧化剂及新型添加剂等方面都进行了深入研究.目前,生产中仍存在易层裂、韧性差等问题.调整镁碳砖配合料颗粒级配、控制混合料湿度与优化压制过程等措施可以提高生产质量.【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(024)003【总页数】4页(P25-28)【关键词】镁碳砖;耐火材料;内部层裂;压制成型;生产工艺【作者】李亮;王世峰;陈士冰【作者单位】山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353【正文语种】中文【中图分类】TQ175.60 引言镁碳砖是一种优质耐火材料,由于该种含碳耐火制品具有耐火度高、抗渣侵性能好、耐热震性强及高温蠕变小等优点,在电炉、转炉及精炼炉上广泛得到应用,使用寿命大幅度提高。
同时,由于镁碳砖不需高温烧成,节省能源,制作工艺简单,因而被全世界许多国家迅速推广应用[1]。
1 镁碳砖的发展自上世纪 70年代起,镁碳砖行业不断发展。
日本的渡边明等人首先研制成功了镁碳砖。
1988年岛田康平[2]等提出将高纯烧结镁砂制镁碳砖用于转炉上。
同年,联邦德国的 Arno Gardziella博士[3]提出耐火制品中作为结合剂和碳形成剂的酚醛树脂的选择标准;Tadeusz Rymon Lipinski等[4]研究了吹氧转炉镁碳砖中金属添加物的反应。
意大利的B.DE Benedetti等[5]研究了树脂结合镁碳砖的耐侵蚀性。
1991年鹿野弘等[6]对镁碳砖的透气性进行了一系列的研究。
1992年 Gunar Klop等[7]研究了不同碳含量及镁砂成分对镁碳砖微观结构的影响。
RH精炼炉用无铬耐火材料的研究与应用
总第２７３期２０１８年第９期ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＴｏｔａｌＮｏ.２７３２０１８ꎬＮｕｍｂｅｒ９ＲＨ精炼炉用无铬耐火材料的研究与应用黄财德１ꎬ王㊀崇１ꎬ钟㊀凯２ꎬ张启东１(１.首钢京唐钢铁联合有限责任公司ꎬ河北唐山０６３２００ꎻ２.首钢集团有限公司技术研究院ꎬ北京１０００４３)摘要:从ＲＨ精炼炉用含铬耐火材料损毁机理分析入手ꎬ研究了影响其寿命的因素ꎬ并提出用不烧镁尖晶石砖替代镁铬砖ꎮ通过在镁尖晶石体系中引入了轻烧氧化镁细粉和氧化铝微粉及加入金属铝粉ꎬ可以有效地提高镁尖晶石砖的高温强度㊁抗钢水冲刷能力及抗剥落性能ꎮ经过ＲＨ耐材无铬化试验ꎬ验证:使用无铬耐材后ꎬＲＨ钢水氮含量控制更稳定ꎬ寿命超过原含铬耐火材料使用寿命ꎬ并取得了良好的经济效益和社会效益ꎮ关键词:ＲＨ精炼炉ꎻ耐火材料ꎻ损毁机理ꎻ使用寿命中图分类号:ＴＦ７６９.２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００６－５００８(２０１８)０９－００２６－０６ｄｏｉ:１０.１３６３０/ｊ.ｃｎｋｉ.１３－１１７２.２０１８.０９０６ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＣＨＲＯＭＥＦＲＥＥＲＥＦＲＡＣＴＯＲＹＦＯＲＲＨＲＥＦＩＮＩＮＧＦＵＲＮＡＣＥＨｕａｎｇＣａｉｄｅ１ꎬＷａｎｇＣｈｏｎｇ１ꎬＺｈｏｎｇＫａｉ２ꎬＺｈａｎｇＱｉｄｏｎｇ１(１.ＳｈｏｕｇａｎｇＪｉｎｇｔａｎｇＵｎｉｔｅｄＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｎｇｓｈａｎꎬＨｅｂｅｉꎬ０６３２００ꎻ２.ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｈｏｕｇａｎｇＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇꎬ１０００４３)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｈｒｏｍｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓｉｎＲＨｒｅｆｉｎｉｎｇｆｕｒｎａｃｅꎬｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｕｎｆｉｒｅｄｍａｇｎｅｓｉａｓｐｉｎｅｌｂｒｉｃｋｉｎｓｔｅａｄｏｆｍａｇｎｅｓｉａｃｈｒｏｍｅｂｒｉｃｋｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ.ＢｙａｄｄｉｎｇｌｉｇｈｔｃａｌｃｉｎｅｄｍａｇｎｅｓｉａｐｏｗｄｅｒꎬａｌｕｍｉｎａｍｉｃｒｏｐｏｗｄｅｒａｎｄＡｌｐｏｗｄｅｒｉｎｔｏｍａｇｎｅｓｉａｓｐｉｎｅｌｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈꎬｅｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｓｐａｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｍａｇｎｅｓｉａｓｐｉｎｅｌｂｒｉｃｋｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｈｒｏｍｉｕｍ－ｆｒｅｅｔｅｓｔｏｆＲＨｒｅｆｒａｃｔｏｒｙꎬｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆＲＨｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｃｈｒｏｍｉｕｍ－ｆｒｅｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｙꎬａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆＲＨｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｓｌｏｎｇｅｒｔｈａｎｏｒｉｇｉｎａｌｃｈｒｏｍｉｕｍ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｒｅｆｒａｃｔｏｒｙꎬａｎｄｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ＲＨｒｅｆｉｎｉｎｇｆｕｒｎａｃｅꎻｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓꎻｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ收稿日期:２０１８－０４－２５作者简介:黄财德(１９８５－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ２００８年毕业于内蒙古科技大学冶金工程专业ꎬ现在首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼钢作业部工作ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｈ＿ｃａｉｄｅ＠ｓｇｊｔｓｔｅｅｌ.ｃｏｍ０㊀引言㊀㊀目前广为应用于ＲＨ炉外精炼的镁铬砖ꎬ在使用过程中会产生水溶性的㊁具有剧毒和致癌性的六价铬盐化合物ꎬ这些剧毒物质极易污染地下水源ꎬ造成严重的环境污染ꎮ使用含镁铬砖的残砖ꎬ如果被随意倾倒入自然环境中ꎬ在一定温度及酸碱度的情况下ꎬ其中的Ｃｒ３＋也有可能被氧化为Ｃｒ６＋ꎬ从而对环境造成污染[１]ꎮ㊀㊀因此ꎬ近年来欧美㊁日韩和台湾等相继出台了禁止或限制含铬制品生产使用的法规ꎮ钢铁企业为顺应环保需求ꎬ均在积极推进ＲＨ精炼炉用耐火材料无铬化ꎬ如采用烧成镁锆质㊁镁尖晶石质㊁镁尖晶石６２河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第９期钛质和镁尖晶石锆质砖和不烧低碳镁碳砖等ꎬ但均未能克服寿命低㊁成本高的难题[２]ꎮ首钢技术研究院和首钢京唐公司ꎬ通过实验室研究及现场试验ꎬ最终选择了不烧镁尖晶石砖ꎬ使得ＲＨ炉各部位使用寿命与含铬耐火材料相当ꎬ且生产成本下降ꎬ炼钢厂基本实现了耐火材料的无铬化目标ꎮ１㊀ＲＨ精炼炉用镁铬耐火材料损毁机理㊀㊀ＲＨ精炼炉用耐火材料主要以镁铬耐火材料为主ꎮ镁铬砖的损毁主要是熔渣渗入导致的结构剥落和热震损坏ꎬ其机理如下ꎮ１.１㊀熔渣渗透㊀㊀熔渣沿着镁铬砖基质向镁铬砖渗透ꎬ渗透层内方镁石晶界被硅酸盐相ＣａＳｉＯ３和ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６填充ꎮ低熔点相的填充降低了主晶相的结合程度ꎬ促进了砖内组元的溶出和组织的分离ꎬ由于大量熔点小于１６００ħ的硅酸盐相的产生ꎬ在浸渍管进入钢液后ꎬ晶间的低熔点相使得镁铬砖热强度降低ꎬ渗透层容易产生剥落ꎮ在密度变化和渗透层晶粒界面出现低熔点硅酸盐相的双重作用下ꎬ以及钢液冲刷和热震的影响下ꎬ使镁铬砖逐步出现了裂纹ꎬ直至剥落ꎮ渗透层内生成的低熔点物质一方面使耐火材料的晶相骨架结构被破坏ꎬ砖的高温强度降低ꎬ加速熔毁过程ꎻ另一方面ꎬ由于低熔点物质生成的液相迁移ꎬ使耐火材料收缩ꎬ砖体内部形成裂纹ꎬ加快了渣蚀和结构剥落的速度ꎮ１.２㊀化学反应㊀㊀在钢液与内衬镁铬砖的工作层反应界面上ꎬ镁铬砖内的组元除了与钢液中组元发生化学反应之外ꎬ也会向钢液中溶解ꎮ其中镁铬尖晶石中的Ｃｒ２Ｏ３溶解程度最大ꎬＣｒ绝大部分被Ａｌ和Ｆｅ取代ꎮ㊀㊀此外ꎬ上述过程也逐步向镁铬砖内部进行ꎮ镁铬砖组元的溶解以及与钢液组元发生的化学反应是镁铬砖损毁的原因之一ꎮ１.３㊀热震损坏㊀㊀当镁铬砖工作层发生氧化 还原变化时ꎬ镁铬砖内的镁铁尖晶石与镁浮士体(Ｍｇ Ｆｅ)Ｏ之间反复转变ꎬ其体积也随之发生显著变化ꎬ这种变化会导致砖体内部开裂ꎮ㊀㊀当浸渍管使用一定时间ꎬ工作层和渗透层已经有裂纹产生的情况下ꎬ冶炼过程中钢液会渗透进入裂纹ꎬ裂纹处的钢液在精炼间隙由于温降会凝固ꎬ当工作温度再次升高时ꎬ渗透进入的钢液又会熔化ꎮ在钢液凝固与熔化交替进行的过程中常伴随着体积效应ꎮ１.４㊀结构剥落㊀㊀钢液凝固的过程中也造成镁铬砖裂纹处不连续的应力ꎬ致使砖内及渗透层与原砖层间更容易形成裂纹ꎮ裂纹的方向基本与工作层的表面平行ꎮ由于钢液冲刷时镁铬砖的受力方向平行于工作层的表面ꎬ容易产生结构剥落[３]ꎮ㊀㊀钢液的机械冲刷与热震作用进一步恶化了镁铬砖内工作层与渗透层的状态ꎬ最终导致结构剥落ꎬ这是浸渍管剥落㊁损毁的另一主要原因ꎮ２㊀ＲＨ耐火材料无铬化推进方案㊀㊀ＲＨ炉外精炼要求耐火材料能经受长时间高温㊁真空作用ꎬ能抵抗炉渣的严重侵蚀和钢液的强烈冲刷磨损ꎬ并能适应温度骤变[４]ꎮ镁铬质耐火材料因耐火度高ꎬ荷重软化温度高ꎬ抗热震性优良ꎬ抗渣侵蚀较好ꎬ炉渣碱度适应范围宽而被广泛用于ＲＨ精炼炉ꎮ从技术角度来说ꎬ要实现ＲＨ耐火材料无铬化是有较大难度的ꎮ为此ꎬ对ＲＨ精炼炉用耐火材料无铬化工作进行了系统推进方案设计:㊀㊀(１)实现ＲＨ耐火材料无铬化的技术路线需要兼顾钢种质量㊁使用寿命和使用成本三大方面ꎮ㊀㊀(２)根据槽体和环流管㊁浸渍管内衬的不同要求ꎬ综合平衡匹配抗渣侵蚀㊁热态强度㊁抗热震性和热膨胀率等主要使用性能ꎮ㊀㊀(３)材质中避免引入对钢种质量或成本有不利影响的碳㊁锆㊁钛等元素ꎮ㊀㊀(４)以无碳镁质不烧砖为主体产品ꎬ局部结合刚玉质整体浇注料ꎬ并结合套浇修补等手段ꎬ追求良好的技术经济性ꎮ㊀㊀(５)针对ＲＨ装置特点ꎬ按部位分阶段推进无铬化材料开发和应用试验ꎬ逐步实现ＲＨ精炼炉用耐火材料全面无铬化ꎮ㊀㊀根据上述要求ꎬＲＨ炉无铬耐火材料总体设计思路如图１所示ꎮ㊀㊀在ＲＨ精炼炉中ꎬ真空槽上部槽㊁中部槽㊁下部槽工作衬配不同类型的镁尖晶石砖ꎻ浸渍管㊁环流管衬砖配镁尖晶石不烧砖及刚玉尖晶石浇注料ꎬ具体见表１ꎮ７２总第２７３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ图１㊀ＲＨ炉耐火材料整体设计示意图Ｆｉｇ.１㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｔｈｅＲＨｆｕｒｎａｃｅ表１㊀ＲＨ精炼炉无铬耐火材料整体配置方案设计Ｔａｂ.１㊀ＤｅｓｉｇｎｏｆｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｃｈｒｏｍｅｆｒｅｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓｆｏｒＲＨｒｅｆｉｎｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ部位原镁铬砖方案设计现无铬化方案设计ＲＨ浸渍管内工作层电熔再结合２０镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ２缓冲层刚玉自流料刚玉自流料钢结构部分钢结构件钢结构件外工作层刚玉浇注料刚玉浇注料ＲＨ环流管工作层电熔再结合２６镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ１填充层刚玉自流料㊁浇注料刚玉自流料㊁浇注料下部槽工作层电熔再结合２０镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ２次工作层直接结合１２镁铬砖高档镁砖永久层高铝砖高铝砖隔热层硅钙板硅钙板中部槽工作层电熔再结合２０镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ２次工作层直接结合１２镁铬砖高档镁砖永久层高铝砖高铝砖隔热层硅钙板硅钙板上部槽工作层半再结合２０镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ３次工作层直接结合１２镁铬砖高档镁砖永久层高铝砖高铝砖隔热层硅钙板硅钙板热弯管下部工作层直接结合１２镁铬砖高档镁砖上部工作层钢纤维浇注料钢纤维浇注料永久层高铝砖高铝砖隔热层硅钙板硅钙板合金加料口工作层半再结合２０镁铬砖高档镁尖晶石砖ＲＷ３隔热层硅钙板㊁硅酸铝纤维硅钙板㊁硅酸铝纤维３㊀ＲＨ耐火材料无铬化试验过程及结果分析３.１㊀浸渍管与环流管的无铬化试验㊀㊀从ＲＨ精炼炉各部位的寿命可知ꎬ浸渍管与环流管和下部槽受到冲刷侵蚀和剥落作用是最强的[５]ꎬ经常需要更换ꎬ一般都是３~４套浸渍管与环流管配１套下部槽砖ꎬ６~８套下部槽配置１套上部槽ꎻ下部槽及以下部位耐火材料消耗量大ꎬ性能要求高ꎮ因此实施无铬化应用开发的重点在于浸渍管与环流管ꎮ㊀㊀经过反复试验ꎬ确定浸渍管与环流管选用高纯体系的镁尖晶石砖ꎬ刚玉浇注料㊁自流料ꎮ该料采用超大颗粒形成组织结构ꎬ增强了产品的强度ꎬ提高了抗钢水冲刷㊁钢渣侵蚀ꎬ及抵抗反复冷热变化的能力ꎮ其中浇注料理化性能见表２ꎮ表２㊀浸渍管与环流管所使用的刚玉浇注料理化性能Ｔａｂ.２㊀Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｒｕｎｄｕｍｃａｓｔａｂｌｅｓｕｓｅｄｉｎｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄｔｕｂｅａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｔｕｂｅ使用部位浸渍管环流管体积密度/ｇ ｃｍ－３ȡ３.０ȡ３.０显气孔率/％ɤ１７ɤ１３常温耐压强度/ＭＰａȡ５０ȡ６０高温抗折强度(１４５０ħꎬ１ｈ)/ＭＰａȡ１３ȡ６重烧线变化(１５００ħꎬ３ｈ)/％－０.２~＋０.５＋０.３~＋１.１抗热震性(１１００ħꎬ水冷)/次ȡ５ȡ５化学成分/％Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯȡ９５.５Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯȡ９５㊀㊀图２为在首钢京唐公司２－２＃下部槽使用１０５炉下线的无铬试验浸渍管与环流管ꎮ从解体后的实８２河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第９期物看ꎬ外层浇注料完整ꎬ内衬无铬砖侵蚀均匀ꎮ浸渍管残砖长度为１６０~１８０ｍｍꎬ环流管残砖长度为１８０ｍｍꎬ而新砖长度均为２００ｍｍꎬ说明寿命仍有提高的空间ꎮ试验结果表明ꎬ无铬浸渍管与环流管使用水平不低于镁铬浸渍管与环流管ꎮ图２㊀无铬试验浸渍管、环流管使用效果Ｆｉｇ.２㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄｔｕｂｅａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｔｕｂｅｗｉｔｈｏｕｔｃｈｒｏｍｉｕｍｔｅｓｔ３.２㊀下部槽的无铬化试验㊀㊀下部槽区域是真空槽槽体内壁的关键部位ꎬ耐火材料使用条件极严苛ꎬ承受钢水的直接冲刷㊁高温㊁真空㊁渣侵蚀等ꎬ需重点关注材料的抗冲刷㊁抗渣性能[６]ꎮ㊀㊀通过试验ꎬ结合镁铬砖的使用经验ꎬ下部槽采用与浸渍管相同编号的ＲＷ２高档镁尖晶石不烧砖ꎬ图３为镁尖晶石不烧砖和镁铬砖的静态抗渣试验结果对比ꎮ图３㊀镁尖晶石砖和镁铬砖的抗渣试验结果对比Ｆｉｇ.３㊀Ｒｅｓｕｌｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｌａｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｓｔｂｅｔｗｅｅｎｍａｇｎｅｓｉａｓｐｉｎｅｌｂｒｉｃｋａｎｄｍａｇｎｅｓｉａｃｈｒｏｍｅｂｒｉｃｋ㊀㊀从对比结果可以看出ꎬ与镁铬砖相比ꎬ镁尖晶石砖耐渣侵蚀能力相当ꎬ耐渣渗透能力略优ꎮ㊀㊀２０１３年底至２０１４年３月在首钢京唐公司２－２＃ＲＨ真空室试验了由无镁尖晶石砖砌筑的下部槽ꎬ原砖厚度为３００ｍｍꎮ表３和图４为该无铬下部槽的使用情况和下线照片ꎮ９２总第２７３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ表３㊀２－２＃无铬试验下部槽整体使用情况Ｔａｂ.３㊀Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｕｓａｇｅｏｆｌｏｗｅｒｔｒｏｕｇｈｄｕｒｉｎｇｔｈｅ２－２＃ｃｈｒｏｍｅｆｒｅｅｔｅｓｔ上线时间下线时间浸渍管与环流管使用次数/炉通钢时间/ｍｉｎ下部槽使用次数/炉通钢时间/ｍｉｎ残厚/ｍｍ侵蚀速度/(ｍｍ/炉)下线原因２０１３年１２月１日２０１３年１２月１８日１０５２７９５１０５２７９５２３００.６７下线挖修２０１４年１月３日２０１４年１月１９日１０１２７０５２０６５５００１６００.６８下线挖修２０１４年２月１０日２０１４年３月２日１１１３１２６３１７８６２６１２００.５７中修图４㊀无铬下部槽使用３１７炉后残砖情况Ｆｉｇ.４㊀Ｒｅｓｉｄｕａｌｂｒｉｃｋｓｉｎｃｈｒｏｍｅｆｒｅｅｌｏｗｅｒｔｒｏｕｇｈａｆｔｅｒ３１７ｔｉｍｅｓ㊀㊀２０１４年３月４日２－２＃试验下部槽使用３１７次后进行拆除ꎬ测量各个部位的耐火材料残厚ꎬ测得下部槽原砖残厚(最薄处)为１２０~１３０ｍｍꎬ其中东侧非挖修区残砖最薄ꎬ残砖厚度在１２０ｍｍꎮ下部槽未出现明显的偏侵蚀现象ꎬ槽壁侵蚀均匀ꎬ结构稳定致密ꎬ无剥落开裂等异常情况ꎬ整体使用效果比较理想ꎮ３.３㊀无铬浸渍管与环流管过程增氮控制㊀㊀真空槽浸渍管控制增氮水平是衡量一个浸渍管质量的重要指标ꎮ为考察使用无铬耐火材料的ＲＨ浸渍管与环流管对钢水增氮的影响ꎬ对２－２＃无铬下部槽对应３个管役的增氮情况(图５)进行了全程跟踪ꎬ并采用非镇静处理的低碳铝镇静钢对２－２＃０３河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第９期浸渍管与环流管进行评价ꎮ由图５可以看出ꎬ２－２＃无铬下部槽在３个管役使用寿命内ꎬ结束氮含量均值２１ｐｐｍꎬ最大值３０ｐｐｍꎬ过程控制相对稳定ꎬ使用期内无明显波动ꎬ浸渍管与环流管控氮指标较好ꎮ㊀㊀㊀(ａ)第１个管役㊀㊀㊀㊀㊀(ｂ)第２个管役㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(ｃ)第３个管役图５㊀无铬浸渍管与环流管３管役内结束氮含量与寿命的关系Ｆｉｇ.５㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＮｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｉｎ３ｔｕｂｅｓｆｏｒｃｈｒｏｍａｔｅｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄｔｕｂｅａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｔｕｂｅ４㊀ＲＨ耐火材料无铬化使用效果㊀㊀首钢京唐公司炼钢作业部２０１３年底开始进行ＲＨ精炼炉无铬耐火材料工业试验ꎬ试验结果和使用实效详见表４ꎮ表４㊀ＲＨ精炼炉无铬耐火材料试验结果和使用实效Ｔａｂ.４㊀ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｈｒｏｍｅｆｒｅｅｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓｆｏｒＲＨｒｅｆｉｎｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ下部槽编号年度下部槽寿命/炉下部槽残厚/ｍｍ渍管寿命/炉上升管残厚/ｍｍ下降管残厚/ｍｍ２－２２０１３~２０１４１０５２７０１０５５０１８０２０６２４０１０１１５０１７０３１７１７０１１１１６５１８５２－１２０１４１１１２８０１１１１４０１６０２１５２６５１０４１４５１７０３０６１６０９１１５０１８０２－６２０１４１０２２７５１０２１６０１８０２０９２４５１０７１６０１７５３０９１５５１００１４０１６０２－９２０１４~２０１５１００２７５１００１６０１８０２０８２４５１０８１５０１７０３１５１５５１０７１６０１８０２０１６１０５２７２１０５１６２１７５２０９２４８１０４１６０１７６３１２１６０１０３１５８１７８２０１７１０４２７０１０４１６４１７３２１０２４６１０６１６２１７４３１３１６５１０３１５６１７５５㊀结论㊀㊀(１)在ＲＨ精炼处理过程中ꎬ无铬化的浸渍管与环流管结构稳定ꎬ抗冲刷㊁抗热震性好ꎬ寿命㊁残厚与镁铬砖浸渍管与环流管相当ꎮ㊀㊀(２)无铬下部槽使用中未出现明显的偏侵蚀现象ꎬ槽壁侵蚀均匀ꎬ结构稳定致密ꎬ无剥落开裂等异常情况ꎬ寿命均超过３００次ꎬ整体使用效果比较理想ꎮ㊀㊀(３)无铬ＲＨ浸渍管与环流管在冶炼过程中ꎬ钢水氮含量控制相对稳定ꎬ使用期内无明显波动ꎬ控氮指标较好ꎮ㊀㊀(４)目前京唐无铬ＲＨ耐火材料已经全面推广ꎬ随着镁铬砖被全面替代ꎬ京唐ＲＨ精炼炉无铬耐火材料降低了耐火材料的生产过程能耗ꎬ提升了钢铁绿色制造水平ꎬ显著降低了采购成本ꎬ取得了良好的经济效益和社会效益ꎮ参考文献[１]周菲菲ꎬ邢方圆ꎬ姜敏ꎬ等.ＲＨ精炼炉用无铬耐火材料的研究现状和发展趋势[Ｊ].上海金属ꎬ２０１２ꎬ３４(３):３３~３８.[２]陈荣荣ꎬ何平显ꎬ牟济宁ꎬ等.ＲＨ真空炉衬用无铬耐火材料抗渣性能的研究[Ｊ].耐火材料ꎬ２００５ꎬ３９(５):３５７~３６０.[３]李智ꎬ靳晓磊ꎬ王凯.延长ＲＨ炉下部槽寿命的措施[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１３ꎬ(２):５５~５７.[４]石磊ꎬ易卫东ꎬ王国平ꎬ等.ＲＨ浸渍管及下部槽使用寿命同步化实践[Ｊ].钢铁研究ꎬ２０１０ꎬ３８(１):４２~４５.[５]常立山ꎬ郑传飞ꎬ吴悠ꎬ等.２５０ｔＲＨ真空精炼炉浸渍管的改进[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１２ꎬ(３):５７~５８.[６]严明华ꎬ张玉滨ꎬ等.ＲＨ真空炉耐火材料的选材分析与应用[Ｊ].江西冶金ꎬ２０１０ꎬ３０(５):３９~４２.１３。
技能认证转炉炼钢工高级考试(习题卷21)
技能认证转炉炼钢工高级考试(习题卷21)第1部分：单项选择题，共28题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]渣中的( )使炉衬脱碳后，破坏了衬砖的碳素骨架，熔渣会侵透衬砖随之发生破损。
A)CaOB)SiO2C)FeO答案:C解析:2.[单选题]Mn、Al、Si三元素的脱氧能力由强到弱的次序为 。
A)Al、Mn、SiB)Mn、Si、AlC)Al、Si、Mn答案:C解析:3.[单选题]冶炼终点将氧枪适当降低的主要目的是( )A)降低钢水温度B)均匀钢水成份、温度C)防止喷溅答案:B解析:4.[单选题]吹炼过程中碳反应速度表现为( )。
A)慢→快B)快→慢C)慢→快→慢答案:C解析:5.[单选题]吹炼过程中发现温度过低可采取( )办法。
A)向炉内分批加入氧化铁皮(或铁矿石)B)向炉内加硅铁、锰铁C)向炉内加硅铁、铝、氧化铁皮答案:B解析:6.[单选题]在吹炼过程中，为了提高渣中(FeO)含量，往往_______氧枪高度。
A)提高B)降低C)不用动答案:A解析:B)[O]渣平-[O]实＜0C)[O]渣平-[O]实=0答案:A解析:8.[单选题]铁水硅含量一般为( )。
A)0.4%～0.8%B)0.12%～0.3%C)3%～10%答案:A解析:9.[单选题]有底吹的复吹转炉溅渣的总量略高于顶吹转炉，溅渣量主要增加在炉衬的_____。
A)上部B)中部C)下部答案:C解析:10.[单选题]副枪测量熔池液面高度的原理是（）A)使用TSC探头副枪下枪时测出钢渣界面的温度和氧活度急剧变化，间接分析出钢渣界面B)使用TSC探头副枪提枪时测出钢渣界面的温度和氧活度急剧变化，间接分析出钢渣界面C)使用TS0探头副枪下枪时测出钢渣界面的温度和氧活度急剧变化，间接分析出钢渣界面D)使用TS0探头副枪提枪时测出钢渣界面的温度和氧活度急剧变化，间接分析出钢渣界面答案:D解析:11.[单选题]整个煤气回收系统要求严密，回收时炉口必须为 （ ） ，并规定当煤气中含O2＞2%时停止回收A)正压B)负压C)常压D)根据冶炼阶段不同调整答案:A解析:12.[单选题]氧枪喷头端部被侵蚀的主要原因是（ ）。
MgO-C质耐火材料简介
我知道的高温材料之——MgO-C质耐火材料重庆大学一．MgO-C质耐火砖的起源及其发展第一次使用氧化物和碳的复合耐火材料是在15世纪初所制造的碳氧化物坩埚。
钢铁工业用的碳氧化物复合耐火材料是很早用铸锭用耐火材料的石墨塞头砖。
后来随着连铸技术的推广应用，氧化物和碳复合起来使用的耐火材料用的更广泛。
MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。
由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢。
在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。
我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。
1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。
发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。
二．MgO-C质耐火砖的生产MgO-C砖的制造工艺主要包括原料准备，配料，混练，成型和热处理。
生产MgO–C砖的主要原料包括镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。
1 镁砂镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。
电熔镁砂与烧镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。
2 碳源不论是在传统的MgO-C砖还是在目前大量使用的低碳MgO-C砖，主要利用鳞片状石墨作为其碳源。
3 结合剂结合剂是生产MgO-C砖的关键，现在生产MgO-C砖多选用合成酚醛树脂作为结合剂，其他较为常用的还有含碳结合剂。
三．MgO-C耐火材料在炼钢转炉中的应用现在的MgO-C耐火材料在钢铁行业主要用于转炉、交流电弧炉、直流电弧炉的内衬，钢包的渣线等部位。
天津钢铁炼钢生产工艺资料
钢包砌筑和烘包
镶嵌式
钢包用滑动水口
常用滑板种类： AL2O3—C(常用连铸三大件) AL2O3--Mullite—C（上下水口） AL2O3--ZRM—C AL2O3--Al--C AL2O3--FAZ—C MgO烧成滑板 MgO-C Spinel--AL—C
转炉用耐火材料
转炉内衬的各个区带在操作过程中的 条件不同，侵蚀程度也就不显著不同， 为达到“均衡侵蚀”，需要合理布局 耐火材料的使用。转炉在高温下主要 受机械的和化学的侵蚀两个机理。 其机械蚀损机理： 1）热机械应力的原因是温度的急剧 变化以及炉衬和炉壳高温永久性膨胀。 2）磨损归根于金属、渣和气流的运 动。 3）氧枪吹氧引起的冲击。 4）废钢铁和钢水的冲击。 5）在去除炉口等部位的挂渣引起的 机械破坏 化学侵蚀主要有： 1）溶渣侵蚀 2）碳的氧化 3）MgO和C的（碳热还原）气化
转炉各部位用耐火材料和损毁机理
1. 锥体（炉帽和炉口） 操作条件：1）氧化气氛2）在锥体上部（主要是炉口）去除渣
皮时的机械破坏3）在锥体下部和炉身与锥体之间的过度区的热 机械应力。 对镁碳砖的要求：1）添加最佳数量的防氧化剂2）选用不易粘 附渣皮的碳含量为13%的树脂结合镁碳砖3）锥体下部（主要是 过渡区）砌筑具有优异热震稳定性，碳含量为15%的镁碳砖；同 时在砌筑时应留有一定的缝隙以减少热机械应力。 2.装入侧（迎钢侧） 操作条件：1）装料时的机械冲击2）废钢和钢水的冲击和磨损 以及热震冲击。 3.渣线（仅集中在很窄的区带内） 操作条件：1）溶渣侵蚀2）很高的操作温度 对镁碳砖的要求：以大结晶电熔镁砂为MgO源和高纯度鳞片石 墨为C源，碳含量17%以上的MgO-C砖具有最佳的耐蚀损性能。 2）强化基质，添加适量抗氧化剂以防止MgO-C砖在炉子操作过 程中其工作面附近的组织劣化，以防止镁砂颗粒脱落。3）使镁 砂颗粒细化，以抑制MgO-C砖的组织松弛。
耐火材料重点
第一章：1耐火材料的定义；耐火度不小于1580℃的无机非金属材料分类：按化学成份、矿物组成分类1）氧化硅质2）硅酸铝质3）氧化镁质4）刚玉质5）白云石质MgCa(CO3)2 6）尖晶石质Fe2MgO4 7）橄榄石质Mg2SiO4 8）碳质9）含锆质10）特殊耐火材料按化学性质分类；1）酸性耐火材料2）中性耐火材料3）碱性耐火材料3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。
4、按耐火度分类普通耐火材料（1580～1770℃）;高级耐火材料（1770～2000℃）;特级耐火材料（大于2000℃）。
按密度分：轻质(气孔率45%-85%)、重质生产过程中的基本知识，如一般生产工艺流程：原料加工→配料→混练→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品，配料（颗粒级配又称（粒度）级配，由不同粒度组成的物料中各级粒度所占的数量，用百分数表示。
）混料使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。
等内容；耐火材料行业存在的问题1）钢铁行业竞争激烈，面临更大的成本压力2洁净钢的生产对耐火材料提出更高要求，除了要求长寿还要对钢水无污染3）研发有待加强，4）应注意可持续发展战略。
存在的差距：1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平，我国吨钢消耗水还较高。
（见下表）2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢3、原料不精，高纯原料的生产有困难。
，发展趋势：当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。
着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。
等。
问题：1合计可用作耐火原料总数为4000余种，其中常用于工业生产的耐火原料只有100种。
why?除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源广，成本低廉。
在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐数量最大占%。
会计基本复习
会计基本复习第一篇：会计基本复习一、总论。
（一）会计核算和会计监督是会计的两项基本职能。
核算与监督的关系：密切相连、相辅相成。
对经济活动实现会计核算的过程，也是实行会计监督的过程。
会计核算是会计监督的前提，没有会计核算提供的数据资料，会计监督就没有客观依据；只有会计核算而不进行监督，会计核算就不能正确有效的进行，就难以提供客观的会计信息，会计核算也就失去存在的意见。
（二）会计核算的经济业务事项：1款项和有价证券的收付。
2财务的收发、增减和使用。
3债权、债务的发生和结算。
4资本的增减6收入、支出、费用、成本的计算。
6财务成果的计算和处理。
7需要办理会计手续、进行会计核算的其他事项。
（三）会计基本假设是会计确认、计量和报告的前提，是对会计核算所处时间、空间环境等所作的合理设定。
基本假设包括：会计主体、持续经营、会计分期、货币计量。
（四）权责发生制：也叫应计制或应收应付制。
它是以权利或责任的发生与否为标准，来确认收入和费用。
凡是当期已经实现的收入和已经发生的或应当负责的费用，无论款项是否收付，都应当作为当期的收入和费用，计入利润表。
凡属本期应当负责的费用，不管其款项是否付出，都作本期费用。
凡属本期的收，不管其款项是否收到，都应作为本期的收入。
收付实现制：也称现金制、现金收付制、收付实现制、实收实付制。
它是以收到或支付的现金作为确认收入和费用等的依据，凡是本期收到的，不管其是否归属本期都作为本期的收入和费用。
二、会计要素与会计科目。
（一）资产、负债、所有者权益反映财务状况静态要素。
收入、费用、利润反映经营成果动态要素。
1、资产企业过去的交易或事项形成的、由企业拥有或控制的，预期给企业带来经济利益的资源。
2、负责过去的交易或事项形成的，预期会导致经济利益流出企业的现时义务。
3、所有者权益（股东权益）是指企业资产扣除负责后所享有的剩余权益。
别编制或根据同类原始凭证汇总编制、必须附有原始凭证（除结账和更正错误）、发生错误按要求重要填制、有空行画对角线。
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变质层的扫描电镜分析结果见图 1。
图 1 镁碳质耐火材料在 4# 渣中侵蚀后变质层能谱
2. 2 耐火材料侵蚀过程中的物相组成的变化规律 熔渣与耐火材料在其界面处发生化学反应, 形成
新的产物, 其中有些是低熔点物, 他们会很快溶入渣 相, 改变了耐火材料的组成和结构, 形成变质层。耐 火材料变质层内的组成、结构、物理性能和抗渣能力
( c) 耐火材料变质层 @ 50
( d) 耐火材料变质层 @ 350
图 2 镁碳质耐火材料的 4# 渣中侵蚀
前后的微观结构变化( SEM ) , 20 kV)
由侵蚀机理可知, 要提高镁碳质耐火材料的抗渣 性能, 首先应当抑制耐火材料中碳的氧化, 可以采用添 加抗氧化剂或表面涂层的方法来减小含钛熔渣中镁碳 质耐火材料的侵蚀速度。
中图分类号: TF065
文献标识码: A
大量研究结果表明, 含钛高温熔渣中钛以多种形 态存在, T iO2 在还原过程中可以生成 Ti2O3 、Ti3O5 、TiO、 TiC、TiN 及其固溶体 Ti ( C, N) , 随着渣中 TiC、TiN 的增 加, 熔渣的黏度呈指数函数上升。T iO2 在冶金熔渣中 总体呈酸性, 其酸性的强弱受渣中碱性氧化物含量的 影响。含钛熔渣具有其特殊的物理和化学性质, 对耐 火材料的作用规律也不同于普通冶金高温熔渣。有关 含钛熔渣的研究很多[ 1- 4] , 但含钛熔渣与镁碳质耐火 材料间的相互作用规律研究甚少。
笔者重点测试和分析了含钛熔渣与镁碳质耐火材
理上的探讨。
1 实验原材料及方法
1. 1 原材料组成及试样制备 实验用熔渣利用攀枝花钢铁公司和重庆钢铁公司
高炉现场渣加少量化学试剂调节配制, 预先熔炼成粒 度为 3~ 5 mm 的渣粒, 实验用渣化学组成见表 1。
实验用耐火材料取自重庆钢铁公司耐火材料厂, 加 工得到符合试验要求的柱状试样, 将表面磨平后测定其 尺寸, 耐火材料试样的化学组成及物理性能见表 2。
相互作用规律。通过 SEM、X- RAY 衍射和能谱等技术手段, 分析了侵蚀前后耐火材料的微观组织结构
和物相组成的变化, 提出了含钛熔渣中镁碳质耐火材料的侵蚀机理。熔渣中氧化物的脱碳和熔渣对耐火
材料的渗透是耐火材料蚀损的最主要原因, 其结果是由耐火材料变质层形成的。
关键词: 含钛熔渣; 镁碳质耐火材料; 浸渍法; 侵蚀机理
( 1. 重庆大学 材料科学与工程学院, 重庆 400044; 2. 四川石油管理局 川东开发公司, 重庆 400030; 3. 重庆大学 数理学院, 重庆 400044)
摘 要: 镁碳质耐火材料是一种被广泛应用于工业生产中的碳复合耐火材料, 在实际应用过程中它
具有良好的性能, 特别是抗渣性能。采用浸渍法研究含钛熔渣( T iO2 2% ~ 30% ) 与镁碳质耐火材料间的
2 结果与讨论
2. 1 耐火材料侵蚀后变质层的结构特征分析 在高温熔渣中侵蚀后的耐火材料其结构可以分为
3 层: 中心层、过渡层、变质层, 其中变质层反映了耐火 材料被熔渣侵蚀的程度和状况。
镁碳质耐火材料中石墨碳具有良好的导热性和韧 性, 不易被炉渣浸润, 可阻止熔渣沿砖内气孔渗透, 但 是石墨本身容易被氧化, 如果大量氧化性熔渣侵入耐 火材料, 石墨碳被氧化熔渣所包围, 就会产生石墨碳的 氧化, 熔渣中 的 FeO 、TiO2 与石墨碳 产生氧化 还原反 应, 形成新产物和气体一氧化碳。图 1 是镁碳质耐火 材料在 4# 渣中侵蚀后变质层的能谱分析结果, 图中横 坐标为电子束的电压值( kV) , 纵坐标为测试样品与标 样的对比值。可以看到, 在变质层 出现了 Fe、Ti、Ca、 Si、Mg、Al 等渣相元素, 这说明渣相已经侵入了耐火材 料内部, 大量的碳被氧化, 形成新的孔隙或缺陷, 这些 孔隙和与耐火材料原始孔隙形成扩散通道, 熔渣中氧 化物和侵蚀反应形成的产物通过这些通道扩散, 加速 了熔渣的侵入和对耐火材料的侵蚀, 破坏耐火材料的 结构和组织, 形成变质层而使耐火材料产生损毁。
料间的作用规律, 为开发抗钛渣侵蚀的耐火材料作机
表 1 熔渣化学组成
%
熔渣号 CaO
S iO2
TiO2
FeO
Al2 O3
MgO
MnO
V2O5
S
其他
R
1#
39. 21 32. 50 2. 40
0. 28 14. 32 9. 03
0. 34
P
1. 23
0. 69
1. 20
2#
36. 60 30. 32 8. 00
第 26 卷第 1 期
许 原 等: 含钛熔 渣与镁碳质耐火材料的作用机理
1 21
( a) 耐火材料厚始结构 @ 350
( b) 耐火材料变质层 @ 100
相, 这说明渣相已经侵入了耐火材料内部。 镁碳质耐火材料在含钛熔渣中的侵蚀机理可以表
述为: 熔渣中氧化物对耐火材料中石墨碳的氧化脱碳, 进而产生熔渣与耐火材料组分间的相互作用, 使耐火 材料的组成、结构和性能发生了质的变化, 形成了以侵 蚀反应的新产物为主的脱碳变质层, 造成耐火材料的 侵蚀损毁。
都发生了很大变化。 由镁碳质耐火材 料在渣中浸渍过后的 X 射线衍
射分析结果可知, 侵蚀过程中变质层内产生的新物相 中, 高熔点物质有 TiC( 熔点 3 020 e ) 、CaO#T iO2( 熔点
1 970 e ) 和 MgAl2O4 ( 熔点 2 125 e ) , 熔点较 低的有
FeO#SiO2( 熔点 1 205 e ) 和 Fe3C( 熔点 1 227 e ) 。这
耐火材料中, 气孔与基质和其他组分之间的宏观 关系, 即数量和分布情况等, 构成耐火材料宏观组织结 构。耐火材料在高温下, 受到物理、化学、机械的作用, 原来较为稳定的结构和组成受到破坏, 其中化学作用 是最主要的原因[ 5] 。镁碳质耐火材料中的主要成分熔 点都很高, 实验温度下是不可能熔化的, 所以, 耐火材 料的蚀损是由于熔渣与耐火材料在界面处发生化学反 应, 产生低熔点的物质熔入渣中, 或产生高熔点的物质 侵入耐火材料内部破坏其 结构而形成的。从微观上 看, 耐火材料的蚀损是耐火材料组分向熔渣中的熔出。 镁碳砖是以 MgO 和石墨碳为主要成分构成的复合耐 火材料, MgO 的熔点高达 2 800 e , 化学性质稳定。石 墨碳膜构成的空间碳网络均匀地分布在 MgO 基质颗 粒周围, 使得镁碳砖具有 一个较为理想的原 始结构。 图 2 是耐火材料在含钛熔渣中侵蚀后的 SEM 分析结 果, 其中( a) 为耐火材料的原始结构, ( b) 、( c) 、( d) 分别 是不同放大倍数下变质层的结构。耐火材料的变质层 脱碳量是非常大的, 氧化物的脱碳在耐火材料的侵蚀 过程中起着至关重要的作用, 脱碳过程为熔渣的侵入 和耐火材料组分的熔出打开了通道。
碳, 从而使耐火材料孔隙增多, 熔渣对耐火材料的浸润 能力提高, 熔渣渗入耐火材料内部速度加快, 扩大了熔 渣与耐火材料之间的反应面积, 从而进一步脱碳, 造成 耐火材料组成和结构发生改变。由于耐火材料中氧化 物与渣相中氧化物相互作用, 并形成低熔点化合物而进 入渣相, 使耐火材料产生了变质层, 造成熔蚀和损毁。
[ 2] LIU QINGCAI, LIN JING, XU YUAN. A Study on Corrosion
Behavior of Al2O3 - C - ZrO2 Refractory in Melt of Smelting Reduction with Iron Bath[ J] . China. s Refractories, 1999, 8( 3) : 3- 5. [ 3] SOMMERVILLE I D, BELL H B. 冶金炉 渣中 二氧化 钛的 行 为[ J] . 国外钒钛, 1983, ( 3) : 72- 82. [ 4] 刘清才. 铁浴 式熔融 还原 熔体与 耐火 材料 作用规 律的 研 究[ D] . 重庆: 重庆大学, 1995, 10- 501 [ 5] 张文杰, 李楠. 碳复 合耐 火材 料[ M ] . 北 京: 科 学出 版社,
3结语
在高温熔渣中侵蚀后耐火材料的变质层反映了耐 火材料被熔渣侵蚀的程度和状况。能谱分析发现在变 质层出现了 Fe、Ti、Ca、Si、Mg、Al 等渣相元素, 同时由 X 射线衍射分析结果可知, 在变质层出现了大量的新物
参考文献:
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0. 50 13. 69 8. 79
0. 36
0. 07
1. 00
0. 67
1. 20
3#
33. 29 27. 57 15. 00 0. 84 12. 90 8. 50
0. 39
0. 17
0. 72
0. 62
1. 20
4#
30. 10 24. 92 21. 97 1. 03 12. 14 8. 21