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耐火材料行业知识

RH精炼装置用耐火浇注料的改进及研究

  通常情况下,直接结合MgO-Cr2O3砖是最适合于作为RH真空精炼装置里衬的耐火材料。它们损毁的主要原因是熔渣渗透导致结构剥落。为了实施无铬化和不定形化里衬。Al2O3-Sp(MgO)质耐火浇注料应成为RH真空精炼装置用耐火材料的重要选择。
  MgO·Al2O3质浇注料和直接结合MgO-Cr2O3砖在RH真空脱气装置下部槽和浸渍管内壁的对比试验表明,直接结合MgO-Cr2O3砖具有优异的抗侵蚀性能,但抗渣渗透能力却较低,由于结构剥落造成了其损毁。而普通钢包用MgO·Al2O3耐火浇注料中渣渗透较小(不到10mm,比直接结合MgO-Cr2O3砖减少1/6),没有受到明显的结构剥落的影响,但侵蚀速度却比直接结合MgO-Cr2O3砖约高70%。显然,普通钢包用MgO·Al2O3质耐火浇注料(表1)的抗侵蚀性和抗冲刷性不能满足RH真空脱气装置使用条件的要求。
  为此,应对这种耐火浇注料进行改进,改进内容主要有以下几点。
  (1)MgO·Al2O3质耐火浇注料的致密化;
  (2)选用高纯材料作为该浇注料的主副原料;
  (3)对该浇注料的结合形态进行优化。
  此外,考虑到RH真空脱气装置的真空室没有蒸汽气孔,而且施工厚度为500mm,应开发有效的干燥技术。通常,应用微波干燥器即能达到目的。
  (1)致密化
  MgO·Al2O3质耐火浇注料的致密度直接影响其抗渣性和抗侵蚀性。为了提高耐火浇注料的致密度,应对其PSD进行优化,同时添加uf-Al2O3。研究结果表明,通过向MgO·Al2O3质耐火浇注料中添加uf-Al2O3,添加量达到4%(质量分数时),MgO·Al2O3质耐火浇注料的气孔尺寸比普通钢包用MgO·Al2O3质耐火浇注料减小一半,超细铝粉含量与气孔直径的关系如图4所示,而耐侵蚀性则比普通钢包用MgO·Al2O3质耐火材料浇注料提高3倍,与耐磨性指标有关的高温强度也有明显提高。
  (2)水泥用量
  为了进一步提高MgO·Al2O3质耐火浇注料的抗侵蚀性,强化结合基质,研究了水泥(CA)用量对抗侵蚀性的影响。当浇注料中CaO小于0.9%(质量分数,来源于CA),即可获得满意的结果。
  (3)Sp的配入量
  如已了解的Sp能提高Al2O3质耐火浇注料的抗侵蚀性能,并能通过FeO等的固溶抑制熔渣向施工体内渗透。同时考虑到RH真空脱气装置中环流的作用。因而用于该装置内的Sp源应选用单晶体Sp(图6中尖晶石B),如图6所示。选用单晶体SP作为MgO·Al2O3质耐火浇注料的抗侵蚀性要比选用多晶体SP(图6中A)作为SP源的Al2O3-Sp质耐火浇注料提高20%?30%,最佳Sp配入量为20%(质量分数)。
  通过添加ufAl2O3,控制CA加入量,选用更纯的单晶体SP作为Sp源等对Al2O3-Sp质耐火浇注料进行优化,将这种浇注料浇注RH真空脱气装置浸渍管里衬,并且采用微波干燥技术对RH真空脱气装置的浇注里衬进行干燥(图3),然后进行实际使用试验,经过315炉次后观察炉体没有出现诸如大裂纹或剥落之类的异常损坏。使用结果表明:RH真空脱气装置底部耐火材料变质厚度约为25mm,渣沿着裂纹渗入,但侧墙部位耐火材料却没有出现太多的裂纹,渣渗透仅2mm。使用结果同时表明:RH真空脱气装置用上述经过改进的Al2O3-Sp(MgO)质浇注料的蚀损速度比直接结合MgO-Cr2O3砖稍大一点(耗损速度约高10%),但使用性能不受影响。
  RH真空脱气装置采用改进的Al2O3-Sp(MgO)质耐火浇注料,并结合补浇技术(因为不定形化为补修提供了良好的条件),可明显降低耐火材料的消耗和施工费用,其经济效益显著。
  补浇技术可以用以下例子加以解释:一个新浇注的里衬使用第一炉役后,例如300炉次,停下来,将里衬工作表面进行机械清洁,渗透层被去除。然后在装置内放置一模子,在磨损的工作表面上新浇注一层修补耐火材料,这一过程重复几次,这就能使里衬寿命在全部更新之前超过目标寿命。采用这种补浇技术修补里衬,可以大大节省耐火材料,因而浇注的里衬的优点多于砖衬。
  应当指出,上面关于改进的Al2O3-Sp(MgO)质耐火浇注料应用于RH真空脱气装置整个耐磨里衬都能取得较好的效果。
  总的来说,当考虑RH真空脱气装置的不同部位用耐火材料要求对环境产生不利影响时,可采用浇注料代替直接结合MgO-Cr2O3砖作为里衬。按照这1技术路线,装置上部区域里衬可采用以铝矶土为基质,含有水泥的传统自流浇注料,用输送泵进行施工浇注。采用这种筑衬方法,可大大节约时间,提高筑衬效率。
  装置下部由于要同含FeOn的低碱度熔渣接触,因而采用上述通过改进的Al2O3-Sp(MgO)质耐火浇注料作为里衬。
  考虑到浸渍管直接与钢包高碱度熔渣接触,可以选用更耐用的Al2O3-Sp(MgO)质耐火浇注料作为里衬。为了控制该类耐火浇注料的PLC和热膨胀量,则应采用Al2O3-Sp-MgO质耐火浇注料作为里衬。
  尽管如此,上述关于耐火浇注料在RH真空脱气装置上应用的方案,虽然考虑到了不同部位的不同使用要求,但其使用寿命还不能达到直接结合MgO-Cr2O3砖的水平,特别是装置下部和浸渍管。这可应用补浇技术来解决。以实现RH真空脱气装置无铬里衬寿命长寿化的目标。


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