電爐鋼包具有苛刻的使用工況:出鋼溫度高(1640～1690℃),鋼種多達(dá)1000種,渣系堿度范圍大(n(CaO)/n(SiO?)=0.5～5),精煉時(shí)間長(zhǎng)(120～150min),加熱功率大等,其包底工作層長(zhǎng)期以來采用鋁鎂碳磚、鋁尖晶石碳磚、鎂碳磚等含碳機(jī)壓磚砌筑。然而,按照超低碳鋼和高品質(zhì)鋼種冶煉的要求,鋼水爐外精煉比例增加,冶煉時(shí)間變長(zhǎng),導(dǎo)致鋼水溫度升高,在鋼包中的停留時(shí)間延長(zhǎng),這對(duì)鋼包用耐火材料的要求越來越高。

剛玉-尖晶石澆注料以其良好的抗堿性渣侵蝕性和優(yōu)異的高溫力學(xué)性能等被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐鋼包渣線以下的工作層。將預(yù)合成或原位生成的鎂鋁尖晶石引入剛玉質(zhì)澆注料中,主要是為了提高抗渣性和改善高溫力學(xué)性能。預(yù)合成的鎂鋁尖晶石具有更大的晶粒尺寸,良好的化學(xué)穩(wěn)定性和低的溶解度,以及優(yōu)異的體積穩(wěn)定性,特別適合用在高溫高壓的鋼包底部。為此,寶鋼電爐煉鋼廠決定試用剛玉-尖晶石澆注料取代正常使用的鋁鎂碳磚,用于圓方坯生產(chǎn)線的鋼包包底工作層。

剛玉尖晶石澆注料與鋁鎂碳磚的性能對(duì)比

鋼鐵產(chǎn)業(yè)一直是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，合金鋼、低碳鋼等鋼種的需求越來越大，對(duì)冶金耐火材料的要求也越來越高。自二十一世紀(jì)以來，鎂碳材料是冶金領(lǐng)域必不可少的堿性耐火材料。它被廣泛用于轉(zhuǎn)爐爐襯、鋼包渣線等部位。相較于傳統(tǒng)鎂碳材料，低碳鎂碳材料(碳含量≤8%(w))可以降低其對(duì)鋼水滲碳量，緩解鋼水脫碳的壓力。同時(shí)，減少碳的使用量是對(duì)不可再生資源的一種保護(hù)，符合我國(guó)發(fā)展綠色工業(yè)的趨勢(shì)。低碳鎂碳材料在冶煉特殊鋼時(shí)已得到很好的應(yīng)用。

抗熱震性差的耐火材料會(huì)因溫度變化導(dǎo)致材料表面和內(nèi)部產(chǎn)生裂紋和縫隙，并且經(jīng)鋼液沖刷后會(huì)加劇裂紋的擴(kuò)張。經(jīng)多次沖刷后耐火材料損毀就必須停工更換，影響生產(chǎn)。耐火材料中的熱應(yīng)力起因有二:一是耐火材料表面與內(nèi)部存在較大的溫度梯度;二是耐火材料中各相的熱膨脹系數(shù)不同。提升材料抗熱震性的方法可以是在材料表面和內(nèi)部制造微裂紋，利用微裂紋增韌性質(zhì)中和熱應(yīng)力;或者引入陶瓷相，提高材料整體強(qiáng)度，降低整體熱膨脹率;或者引入低熔點(diǎn)玻璃相，在高溫下玻璃相熔融可以分散熱應(yīng)力，但是引入玻璃相會(huì)使材料強(qiáng)度和致密性下降，一般很少使用。

實(shí)驗(yàn)室通常采用空冷法或水冷法測(cè)試耐火材料的抗熱震性能。通過反復(fù)循環(huán)加熱-冷卻過程并記錄材料的損毀情況、裂紋數(shù)量變化以及強(qiáng)度保持率等表示耐火材料的抗熱震性能。本文中從碳源、鎂砂原料及添加劑三個(gè)方面介紹了低碳鎂碳材料抗熱震性的研究進(jìn)展，希望能對(duì)相關(guān)研究人員給予一定的幫助。