1、洛 阳 理 工 学 院 学 位 论 文 原 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计及学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年 月 日洛 阳 理 工 学 院 学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书本论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业设计及学位论文的规定，学生在校学习期间毕业设计及论文的知识产权单位归属洛阳理工学院。同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印
2、件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权洛阳理工学院可以将本学位论文的全部和部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：指导教师签名： 年 月 日洛阳理工学院毕业设计（论文）钢包用耐火材料现状与发展摘 要钢包是炼钢工艺所需设备之一。随着转炉寿命的提高，连铸比的增加和炉外精炼技术的进步，钢包处于容量大、钢种多、温度高、时间长等日益苛刻的使用条件，对钢包用耐火材料的要求也不断提高。世界各国为提高钢包寿命,降低耐火材料消耗,提高现有耐火材料的质量，开发研制了各种新型耐火材料,特别是不定形耐火材料的出现,它不但改进了传统砌筑方法, 而且对钢包寿命
3、也有明显的改善.生产实践表明 ,包侧壁采用高铝质加 20%镁铝尖晶石的浇注料,包底使用高铝砖,渣线使用镁碳砖使用效果最好。本文总结了近几十年来国内外钢包用耐火材料的使用现状和发展过程。20 世纪 5060 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。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。20 世纪 70 年代初,蜡石钢包砖,在钢铁企业不同类型的钢包上进行了试用。20 世纪 90 年代，是我国连铸技术快速发展时期，高效连铸技术成为其发展的重心。为了提高连铸钢包使用寿命，适应高效连
4、铸技术发展的需要，我国又开发了钢包用铝镁碳砖等一系列镁质砖，用于各类连铸钢包，使钢包使用寿命大幅度提高。最近十年,我国吸取国外经验开始把耐火砖改为使用不定形耐火材料,用投射、捣打、浇注等方法筑造整体内衬。采用投射施工比砌砖施工节省劳动力 50%。投射料有高锆英石质、MgO- 质、MgO- 质和 -C 质等。32OAl2Si32OAl如今提高钢水纯净度降低生产成本仍是各国共同努力方向。关键词：钢包，耐火材料，钢包寿命,镁碳砖，洛阳理工学院毕业设计（论文）IStatus and development of refractories for ladleABSTRACTLadle is one of
5、 the equipments needed in steelmaking process. With the increase of the life of converter, continuous casting ratio increase and refining technology, large capacity, steel in ladle, high temperature, long time of increasingly harsh conditions of use, the steel for refractory material requirements ar
6、e also constantly improving.All over the world in order to improve the ladle life, reduce consumption of refractory material, improve the quality of existing refractory materials, developed a new type of refractory material, especially the emergence of amorphous refractory material, it not only impr
7、oved the traditional building method, but also improve the ladle life. The production practice shows that the bag side wall with the castable 20% high alumina spinel ladle bottom, using high alumina bricks, magnesia bricks used in slag line use best.This paper summarizes the present status and devel
8、opment of domestic and foreign steel for refractory material in recent decades. In the twentieth Century 5060, the refractory materials used in Chinas ladle were mainly clay bricks. Because of the low cost, some steel mills still use clay bricks until 80s. In the late 1960s, some kinds of high alumi
9、na lining bricks were used in some steel mills in our country, which greatly improved the ladle life. In the early 1970s, wax stone ladle bricks were tested on different types of ladle in iron and steel enterprises. In 1990s, the rapid development of continuous casting technology in China, high effi
10、ciency continuous casting technology has become the focus of its development. In order to improve the service life of ladle, adapt to the development of high efficient continuous casting technology, China has developed a series of alumina magnesia magnesia brick used in various types of continuous c
11、asting ladle, ladle, ladle to greatly improve the service life. The last ten years, our country began to learn foreign experience to use refractory brick unshaped refractory material, using projection, ramming and pouring method of whole building up lining. By projecting construction labor saving 50
12、% brick construction. The projection material has high zircon, MgO- , MgO- and -C quality.32OAl2Si32OAlNowadays, improving the purity of molten steel and reducing the cost of production are still the joint efforts of all countries.KEY WORDS: Ladle, Refractory material, Ladle life,Magnesia carbon bri
13、ck洛阳理工学院毕业设计（论文）II目 录前 言 .1第 1 章 钢包概述 .21.1 钢包的作用及分类 .21.1.1 钢包的作用 .21.1.2 钢包的分类 .21.2 对钢包的使用要求 21.2.1 钢包用耐火材料的要求 21.2.2 钢包盛钢量的要求 21.2.3 钢包净高度的要求 21.2.4 钢壳表面温度的要求 2第 2 章 钢包用耐火材料的介绍 .42.1 浇注钢包的使用情况介绍 .42.1.1 高铝尖晶石浇注料 .42.1.2 低水泥耐火浇注料 .42.2 钢包的用耐火砖介绍 .52.2.1 硅酸铝质材料 .52.2.2 铝镁（碳）质材料 .62.2.3 镁碳质材料 .72.2
14、.4 镁钙（碳）质用材料 .72.3 砖砌钢包的使用情况介绍 82.3.1 绝热层 .82.3.2 永久层 .82.3.3 工作层 .82.4 钢包衬用耐火材料的损毁机理 .92.4.1 渣线用耐火材料的磨损机理 .92.4.2 底部的主要耐火材料磨损机理 .10第 3 章 钢包用耐火材料的使用现状 .113.1 国内钢包用耐火材料现状 .113.1.1 我国钢包用耐火材料类别和品种 .113.1.2 我国钢包用耐火材料现状 .113.2 国外钢包用耐火材料现状 .123.2.1 日本钢包用耐火材料现状 .123.2.2 欧美国家钢包用耐火材料现状 .12第 4 章 钢包用耐火材料的发展 .1
15、44.1 我国钢包耐火材料的发展 .14洛阳理工学院毕业设计（论文）III4.1.1 国内钢包的发展情况 144.2 国外钢包用耐火的发展 .144.2.1 日本的钢包用耐火材料发展 144.2.2 欧美钢包用耐火发展情况 15第 5 章 钢包用耐火材料的研究发展 .175.1 转炉钢包用耐火材料的技术进步 175.1.1 整体浇注技术的应用 .175.1.2 保温材料的开发应用 .175.1.3 永久层浇注料的开发应用 .175.1.4 低碳镁碳砖的应用 .175.1.5 包沿口可塑料及保护板的应用 185.1.6 钢包修补料的开发及应用 .185.1.7 滑板质的改进 .185.1.8 钢
16、包除渣剂的应用 .185.2 国内钢包用耐火材料发展中遇到的问题及对策 195.2.1 砖砌包比例较高 .195.2.2 包底寿命低 .195.2.3 小修周期过短 .195.2.4 特殊钢用耐火材料消耗高 .195.2.5 维修判断技术及标准落后 .195.3 钢包耐火材料的发展趋势 .20结 论 .21谢 辞 .22参考文献 .23附 录 .24洛阳理工学院毕业设计（论文）0前 言钢包是炼钢工艺所需设备之一。由于近年来炉外精炼和连铸技术的发展，钢包不仅是盛装钢水的容器，已变成了钢水精炼设备，尤其是炉外精炼与连铸被套使用，钢水在钢包内停留时间大大延长，迫使出钢温度提高，导致钢包使用寿命大幅度
17、下降。钢包周转紧张，已成为连铸生产的薄弱环节。与此同时，对刚的品种质量均提出日益严格的要求，尤其是，对保证各种微量合金元素组分的钢种，已成为当今发展品种的主要目标，这就是要求冶炼时对钢包也进行一系列合金化处理，还要求改善钢包用耐火材料的材质，有利于钢液的洁净。为此，国内外正在进行着多方面的、深入的钢包的耐材研究和实验和应用。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。洛阳理工学院毕业
18、设计（论文）1第 1 章 钢包概述1.1 钢包的作用及分类1.1.1 钢包的作用钢包也叫盛钢桶是冶金工业的重要容器件，起着储存、转运钢水的作用，同时还要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。钢包使用寿命的长短，不仅关系到耐火材料的消耗，而且直接影响炼钢的正常生产。特别是随着转炉寿命的提高，连铸比的增加和炉外精炼技术的进步，钢包处于容量大、钢种多、温度高、时间长等日益苛刻的使用条件，对钢包用耐火材料的要求也不断提高，所以世界各国都在积极研究开发各种新材质耐火材料，以提高现有耐火材料的质量，延长耐火材料的使用寿命，降低耐火材料的吨耗。1.1.2 钢包的
19、分类根据目前常见的钢包可以将钢包分为以下几种：a 根据钢厂冶炼工艺不同可以分为：转炉钢包、电炉钢包；b 根据冶金作用可以分为：普通钢包、精炼钢包；c 根据材料及施工方法不同可以分为：浇注钢包、砖砌钢包；d 根据容量大小不同可以分为：50t 以上的为大钢包、50t 以下的为小钢包。1.2 对钢包的使用要求1.2.1 钢包用耐火材料的要求 (1)耐高温。能经受高温钢水长时间作用而不熔融软化。 (2)耐热冲击。能反复承受钢水的装、出而不开裂剥落。 (3)耐熔渣的侵蚀。能承受熔渣对钢包内衬的侵蚀作用。 (4)安全。要求钢包在使用过程中间不红包、不漏钢，保证安全作业。 (5)内衬具有一定的膨胀性，在高温
20、钢水作用下，内衬之间紧密接触而成为一个整体。 (6)具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅动和冲刷作用。 (7)成本和其它要求。1.2.2 钢包盛钢量的要求LF、VD、RH 要求的钢包空包高度不同，LF、RH 为 300600mm，VD 是1000mm 左右；一般 RH 要求钢包盛钢量在 100 吨以上，而 LF 和 VD 对盛钢量没有限制。1.2.3 钢包净空高度的要求VD 炉处理时带渣操作会发泡，因此要求钢包要有一定的净空，以防止钢水溢出。RH 处理时要求真空槽能进入钢包内，使得 RH 浸渍管插入钢水中，由于真空槽不能无限度的下降，综合这些要求，一般在将净空控制在 300mm 左右即可。洛
21、阳理工学院毕业设计（论文）21.2.4 钢壳表面温度的要求钢包在使用时，钢壳温度不能过高，以防止钢壳变形及保证在钢包周围工作的人和设备的安全，通常要求小于等于 300。资料介绍，对于钢包包壳的温度要小于包壳材质的蠕变温度，一般应小于 300-350(碳钢的蠕变温度 300-350，合金钢的蠕变温度为 350-400)。所以通常在设计钢包内衬时要根据耐火材料的导热系数合理计算出钢壳表面温度，从而达到预期目的。洛阳理工学院毕业设计（论文）3第 2 章 钢包用耐火材料的介绍2.1 浇注钢包的使用情况介绍在我国一般其公称容量在 50 吨以下的不带精炼的转炉普通钢包，其工作衬一般采用浇注料整体浇灌成型。
22、工作衬一次性使用寿命一般在 50-60 次左右，最高在 70-80 次左右，甚至个别钢厂有在 100 次以上的。为降低吨钢耐材消耗，许多钢厂钢包工作衬在使用一定次数后，将残衬表面的残钢、残渣清理掉，俗称剥皮，然后再坐上胎模浇灌一定厚度的浇注料，待烘烤后继续投入使用，可大大降低成本，该过程也叫套浇，其第 1 次留下的残衬相当于永久衬，能维持 2-3 个包役。钢包工作衬的材质有铝镁质、高铝尖晶石质等，按结合剂可分为低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料。2.1.1 高铝尖晶石浇注料钢包内衬不定形耐火材料自 80 年代推广应用以来，已由原来的普通铝镁浇注料发展到铝镁尖晶石浇注料，浇注料性能明显提高。铝镁
23、尖晶石浇注料具有密度大、强度高、耐侵蚀、抗剥落、磨损率低等优点，能显著提高包龄，因而被众多厂家采用。筑衬工艺由捣打、投射、振动发展到胎模振动，胎模振动降低了钢包耐火材料消耗。取得良好效果，钢包包龄平均可达 70-80 次。具有振动均匀、操作简便、劳动效率高等优点，并且可实现钢包内衬连续套浇，其理化指标如表2-1 所示。表 2-1 高铝尖晶石浇注料理化指标项目 内容 指标化学成分，% MgO+ 32OAl 80-90体积密度, 3/gcm11016h15503h2.852.80抗折强度,MPa11016h15503h810线变化率，% 11016h15503h0.11.02.1.2 低水泥耐火浇
24、注料低水泥耐火浇注料是在粘土结合耐火浇注料的基础上开发的，也是在 20 世纪 80 年代得到蓬勃发展的新一代耐火浇注料。其主要品种有低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料，它集多种耐火浇注料的优点于一身，具有高密度、低气孔、高强度、低磨损、耐热震和抗侵蚀等特点，同时还具有体积稳定性强和施工用水量低等特性因此应用广泛，使用效果较好和社会经济效益显著。表 2-2 是低水泥、超低水泥、无水泥浇注料的使用性能数据统计。洛阳理工学院毕业设计（论文）4表 2-2 低水泥、超低水泥、无水泥浇注料的使用性能成分 A B C LCA LCB ULC CFA CFM氧化铝,%氧化硅,%氧化钙,%加水量,%94-599
25、4-5996-389842695-2799-3030中档 6049696962.12.12.11.01.01.03.043.053.00304030高档 610149797972220.70.70.73.083.053.00403035特优级 6101497.597.597.51.21.21.20.50.50.53.123.023.026035353.钢包底用耐火材料 精炼钢包包底所用的材料与熔池的基本一致，都采用铝镁碳砖砌筑，对于包底冲击区在出钢时因承受钢水的反复冲击比其他部位损毁的要快，所以，砌筑该部位时通常采用立砌加厚的方式，使冲击区部位与其它部位保持同步损毁，表 2-4 铝镁碳砖的理化
26、指标。表 2-4 铝镁碳砖的理化指标名称 LMT-76 LMT-74 LMT-72MgO，%， 14 12 10+MgO,;32OAl 76 74 72C,; 8 8 7体积密度,g/cm3; 2.90 2.85 2.80显气孔率,%; 8 9 10常温耐压强度,MPa;55 45 440.2MPa 荷重软化开始温度,;1670 1630 16002.4 钢包衬用耐火材料的磨损机理众所周知,对耐火材料磨损机理的了解是进行耐火材料选择及内衬设计的基础。但是在实际情况中, 具体的磨损机理将会随着工作衬位置的功能、该区域所使用的材料系统以及实际的操作条件而变化。此处只讨论钢包的两个最重要区域用主要耐
27、火材料的磨损机理:渣线和底部。进一步聚焦这个主题, 这里只对两种主要的实践进行了介绍,即渣线用镁碳砖和底部用尖晶石浇注料。2.4.1 渣线用主要耐火材料的磨损机理可以这样说,渣线的破坏是钢包不能使用而需要维修或重新砌衬的最普通的洛阳理工学院毕业设计（论文）9原因。一般来说,钢包的使用条件有点类似转炉,但比其条件更差,主要是由于氧化和温度波动范围更大，碳氧化和炉渣侵蚀是镁碳砖内衬在使用中损坏的两个最重要原因。实际上,这两个因素相互作用也很厉害,并且有时很难说哪一个比另一个更有害。镁碳内衬磨损机理包括两个方面：物对镁碳砖侵蚀包括两个方面:一是炉渣对镁砂颗粒的熔损,如 ,CaO 等氧化物与 MgO
28、形成低熔物,被炉渣带走。2SiO二是炉渣中的 FeO 对镁碳砖中的 C 氧化,造成砖结构松散。另外,钢液在精炼过程中,进行吹氩搅拌,钢水和钢渣的机械冲刷,使渣线损毁加剧。除了化学侵蚀外,物理因素,例如垂直裂缝和砖缝也常常会引起渣浸蚀,结果导致渣线早期破坏并限制了其使用寿命。2.4.2 底部的主要耐火材料磨损机理钢包底部的破坏,特别是冲击区域,有可能是钢包不能使用而需要维修或重新砌衬的第二个原因。典型特点是:钢包高度越高,底部区域的耐火材料磨损越厉害。其它有关的因素可能包括出钢温度和炉子高度。Fuurtal 等人已详细介绍了底部用尖晶石浇注料的主要磨损机理,Vert 后来提供了更为详细的资料。其
29、中有三个主要阶段:l)热剥落温度梯度和出钢引起了炉龄初期阶段底部热面蛛网状垂直裂缝的形成;2)钢水和炉渣的渗透钢水和熔渣渗透进底部的热面,特别是通过那些形成于表面的垂直裂缝;3)结构崩裂随后的热循环导致热面交替变化区域的结构崩裂,然后形成一个新的耐火材料表面。一旦新形成的耐火材料表面暴露于钢水和炉渣中,那么第二和第三个阶段将重复进行。洛阳理工学院毕业设计（论文）10第 3 章 钢包用耐火材料的使用现状3.1 国内钢包用耐火材料现状3.1.1 我国钢包用耐火材料类别和品种20 世纪 5070 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
30、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 3-1。表 3-1 我国钢包用耐火材料类别和品种类别 品种硅酸铝质 粘土砖、高铝砖、高铝捣打料、蜡石砖镁碳质 镁碳砖、低碳镁碳砖镁钙(碳)质 自云石捣打料、不烧镁钙砖、不烧镁钙碳砖锆质 锆质砖铝镁(碳)质 铝镁捣打料、铝镁浇注料、铝镁不烧砖、铝镁尖晶石浇注料、铝镁碳砖、铝镁尖晶石碳砖、高档铝镁小烧砖、高档铝镁(尖晶石)浇注料3.1.2 我国钢包用耐火材料现状国内各钢厂过去一直采用粘土砖、蜡石砖或高铝砖等作钢包内衬,使用寿
31、命介于 1050 次,耐火材料单耗介于 1020kg/t 钢。自应用连铸和二次精炼设备后,使钢包的使用条件更加苛刻,使用寿命进一步降低,因此近年来大力更新材质,发展新品种,取得了显著效果.钢包内衬采用高铝砖时,使用寿命比粘土砖、蜡石砖高,特别是 含量高的高铝砖的使用效果更好 ,表 3-1 列出了高铝砖包衬的使32OAl用寿命。表 3-1 高铝砖包村的使用寿命公司名称 炼钢炉 钢包容量，t 含量，32OAl%使用寿命，次武钢 转炉 70 72 35攀钢 转炉 130 60 2123太钢 转炉 130 80 60宝钢 转炉 300 80 50我国利用得天独厚的高铝和镁砂原料,开发出 为 6570%
32、写,MgO 为32l1012%的铝镁砖,在钢包上使用取得了很好成绩,例如鞍钢 2O0t 钢包使用铝镁砖,使用寿命达到 45 次,耐火材料单耗低于.27kg/t 钢,表 3-2 列出了不烧铝镁砖在各洛阳理工学院毕业设计（论文）11钢铁公司和钢厂的钢包上使用情况。表 3-2 不烧铝镁砖的使用效果钢铁公司和钢厂名称 钢包容量，t 使用寿命，次抚钢 10 45大连钢厂电炉分厂 10 37.42南昌电炉分厂 20 33天津三炼钢 20 39.55本钢 160 41鞍钢 200 45同时,还开发出了不烧铝镁碳砖和镁碳砖,其中不烧铝镁碳砖系用矾土、刚玉、电熔镁砂和高碳鳞片石墨等原料制成,具有耐蚀性、耐剥落性
33、、热稳定性好和不挂渣等特性,使用寿命长,例如武钢第二炼俐厂 1992 年把 75t 转炉扩容为 90t 转炉后,使用这种砖包龄达到 50 次。宝钢 300t 钢包包壁使用铝镁恢砖,渣线使用镁碳砖,平均寿命达到 50 次。新抚钢 10t 钢包采用铝镁碳砖,包龄达到 71 次.国内钢包近年还采用了捣打包衬和浇注包衬,都较大地提高了钢包寿命。例如,鞍钢200t 钢包采用铝镁质捣打料筑造整体包衬,平均使用寿命为 85 次,最高达到 108次,耐火材料单耗为 2.7kg/t 钢.汉阳钢铁厂 6t 转炉钢包采用高铝一尖晶石质浇注料筑造包衬,使用寿命达到 140180 次,耐火材料单耗为 4.55.6kg/
34、t 钢。3.2 国外钢包用耐火材料现状3.2.1 日本钢包用耐火材料现状日本普通钢包使用价格便宜的蜡石砖、锆英石砖和 为 85%的高硅酸质砖2SiO等。在使用条件苛刻的钢包渣线处使用了碱性砖和中性砖。在精炼钢包渣线处使用了镁碳砖、铝碳砖、尖晶石碳砖和镁白云石碳砖等含碳耐火材料,改进了耐蚀性和耐剥落性。最近十年,日本大型钢包已由使用耐火砖改为使用不定形耐火材料,用投射、捣打、浇注等方法筑造整体内衬。采用投射施工比砌砖施工节省劳动力 50%。投射料有高锆英石质、MgO- 质、MgO- 质和 -C 质等。捣打施工比32OAl2Si32OAl砌砖施工节省劳动力约 40%,主要使用错英石质捣打料等。在不
35、定形耐火材料中,浇注料发展最快,开发使用了锆英石一叶蜡石质、半锆英石质、锆石英英石质、 质、高铝质浇注料等,特别是近几年又研制Mg-l32出了在高铝质浇注料中加入镁铝尖晶石的铝尖晶石质浇注料。镁铝尖晶石的加入量介于 1030%,而加入 2025%镁铝尖晶石的铝尖晶石质浇注料的使用效果最好。例如,日本川崎钢铁公司千叶厂第三炼钢车间 255t 钢包侧壁由使用半锆英石质浇注料改为使用铝尖晶石质浇注料,渣线使用镁碳砖,包底使用高铝砖,使用寿命达到294 次,耐火材料单耗为 1.06kg/t 钢,该公司水岛厂 1990 年代替错英石质浇注料,使用铝尖晶石质浇注料,平均使用寿命达到 250 次,蚀损率和费
36、用分别是锆英石质浇注料的 40%和 95%。日本钢管公司福山厂第三炼钢车间 320t 钢包侧壁使用加入25%镁铝尖晶石的铝尖晶石质浇注料,使用寿命达到 276 次,耐火材料单耗降低了41%,费用降低了 13%。3.2.1 欧美国家钢包用耐火材料现状洛阳理工学院毕业设计（论文）12美国伯利恒钢铁公司雀点钢厂现有两座 280t 转炉,16 个 300t 钢包,采用高铝砖包衬,平均使用寿命达到 80 次以上;采用树脂结合的高纯白云石砖作包衬 ,侧壁152.4mm 厚,包底 228.6mm 厚,最高使用寿命为 115 次,平均 94 次;采用直接结合镁铬砖包衬,平均使用寿命为 102 次,耐火材料单耗
37、为 0.9kg/t 钢,采用 为 90%的32OAl浇注料,使用寿命为 101 次。美国钢铁公司格里钢厂从 1986 年开始在钢包包底和侧壁使用含 为 80%的超低水泥浇注料块,渣线使用镁铬砖,包底使用寿命为 39.9 次,侧壁使用寿命为 67.2次,英国 Sheerness 钢铁公司 1990 年在钢包上使用树脂结合的白云石砖作内衬,使用寿命达到 79 次。德国钢包侧壁主要使用白云石砖;占 83%渣线部位主要使用镁碳砖 ,占 48%,还使用红柱石砖、高铝砖和镁铬砖;永久衬主要使用粘土砖 ,占 62%左右,也使用一定数量的橄榄石砖;包底主要使用白云石砖,占 44%,也使用红柱石砖、高铝砖和镁铬
38、砖,包底和包壁的使用寿命介于 1060 次。加拿大 Dofasco 钢铁公司第二炼钢车间自 1987 年以来在钢包侧壁上使用高铝砖,使用寿命为 65 次.1990 年改为使用 为 95%的浇注料,使用寿命为 708032OAl次,永久衬衬砖始终未变,包底使用 为 50%的衬砖 ,包壁使用 。为 70%32OAl的衬砖。前苏联奥斯科尔斯克电冶金联合公司在 150t 钢包上使用莫来石刚玉砖 ,包壁采用不烧砖,包底和渣线采用烧成砖,使用寿命介于 1624 次,平均寿命为 20 次.包壁和渣线采用改进的莫来石砖,使用寿命介于 1822 次,平均寿命为 20 次。包壁和渣线采用加入铬矿的莫来石硅质砖,包
39、衬寿命 26 次,渣线命 810 次。采用综合砌筑时,即渣线使用加入铬矿的莫来石硅质砖,包壁使用不烧莫来石刚玉砖,包底使用工业莫来石刚玉砖,钢包的使用寿命为 27 次。克里沃罗格斯塔科钢铁公司第二转炉车间采用镁尖晶石捣打料,在 160t 钢包上进行捣打施工 ,形成整体内衬,其使用寿命为 2139 次。洛阳理工学院毕业设计（论文）13第 4 章 钢包用耐火材料的发展4.1 我国钢包耐火材料的发展4.1.1 国内钢包的发展情况由于我国钢厂技术、管理和现状的差异显著,尽管目前多数钢厂对改善劳动条件和提高效率的要求尚不十分迫切,加上不定形耐火材料的施工、烘烤装置,以及价格、设备等经济问题,我国钢包耐材
40、可能在较长时间内将是砖和不定形材料并存。但可预料,在宝钢钢包不定形化工作的推动下,省时、省力、长寿命的不定形钢包衬也将迅速发展。采用新型优质钢包耐材以适应连铸、二次精炼,提高钢质量和使用寿命当然也是钢厂的迫切要求和愿望。新材料也必然以其技术和经济的优势而逐渐推广,并在推广应用中改进和发展。综上,在结合我国国情开发新型优质包衬材料上,值得注意的发展动态可归纳如下。(l)无水泥结合的铝镁材料,主要是矾土一尖晶石浇注料和不烧砖,因其充分利用我国耐火材料资源,价格较低,寿命较长,对钢种和使用条件的适应性较强,将会得到较快的推广应用。技术上将通过高纯原料的添加、系统的改进、特殊添加物的应用和针对不同钢厂
41、适应性配方的调整等,进一步提高性能和使用寿命,并形成系列品种。(2)日本和欧洲在大量推广使用铝一尖晶石浇注料,我国将通过引进、消化吸收,形成一定的生产能力,并在少数钢厂先行应用。这种寿命长,可大大降低吨钢耐火材料消耗的浇注料的研究将会进一步深入,尤其是富铝尖晶石的组分及其在浇注料中的合理应用,低水泥、无水泥品种的扩大开发研究,添加其它特殊原料提高性能的研究等。(3)钢包渣线用不定形耐火材料的研究,在国外已引起重视,以期取代镁碳砖。据报道,MgO- - 系浇注料已取得较好效果。此外,MgO- - -2ZrOSi 2ZrOSi。、MgO- 、MgO- - 。等系统的材料也是有希望的。32Cr3Al
42、32l32OCr(4)钢包的修补能大幅度延长包龄并有良好的经济效益,将成为提高钢包寿命必可少的措施之一。其修补材料(浇注、喷补)和修补技术将得到开发和应用。(5)铝镁碳砖通过改进抗氧化剂,添加高纯原料,引入镁铝尖晶石,改变碳量、镁量等措施,性能将进一步提高,作为一个品种应用范围将有扩大。为发展我国的钢包耐材系列,迫切需要研究部门、耐火材料厂和钢厂加强合作。只有这种合作,才能为各钢厂寻找到最合适的包衬材料。4.2 国外钢包用耐火材料的发展4.2.1 日本的钢包耐火材料发展日本钢包用耐火材料的发展是随着连铸的兴起和炉外精炼的发展,大约经历近 30 年的过程。（1）锆质材料:是日本独特开发与叶腊石并
43、行使用的耐材,锆质材料比叶腊石(高硅酸质)的耐蚀性好但比重较大,约为 3.6-4.0 。多数转炉包采用错质砖砌3/gcm筑,电炉钢厂除有大型天车外很少应用。某厂 70 吨普通电炉钢包渣线砌以锆石、氧化铬砖,使钢包寿命提高至 6070 次。此种材质从 60 年代一直延用至现在。（2）高铝质耐火材料的耐渣蚀性是众所周知的。用做普通钢包时虽然浸蚀很小,洛阳理工学院毕业设计（论文）14但于接缝处容易引起侵蚀而剥落。做为真空脱气或炉外精炼用钢包,须考虑其耐久性和无增 Si 现象,且利于低硫钢的精炼,所以很多工厂使用高铝质耐火材料。是从 1975 年后开始应用的。近来对碳影响小的钢种也使用浸润小的 -C
44、质32OAl材料砌筑。必须指出结质材料砌筑的钢包会使钢包值的碱度降低,影响脱硫效果,而且在处理过程中钢水中的溶解铝的变化很大,所以处理超低硫钢时必须采用高铝质材料。（3）碱性耐火材料:使用碱性包衬时如果没有足够的予热和保温,就会产生粘钢粘渣现象,而且很难剥离。VOD 钢包采用高温烧结的铭一铁砖砌筑和白云石砖砌筑,前者是 60 年代中期开始应用的,后者则在 70 年代初。LF、ASEA 一 SKF、VAD 钢包的渣线部位受电弧加热和长时间处理而浸蚀严重,因而开发了镁质碳砖砌筑,表 4-1示出各种碱性材料对渣线损坏速度的比较。表 4-1 碱性材料对渣线损坏速度的比较耐材类别 溶损数 溶损速度 损坏
45、形式MgO-C 100 4.63 冲刷MgO 134 6.20 剥落MgO-Zr 120 5.56 剥落MgO-白云石 184 8.54 剥落、溶蚀MgO-Cr 246 11.41 剥落、溶蚀类晶石 215 9.96 溶蚀从表 4-1 说明 MgO-C 用于渣线是最好的材料,若用于 VOD 钢包吹氧精炼时,渣中 FeO、 猛增,会使其氧化消耗激增,所以 VOD 梢炼包不用镁质碳砖。与此32OCr同时,镁碳质砖对钢水长时间停留也具有独特的耐力。除 VOD 包因氧化消耗太高外,所有精炼包渣线用耐火材料均采用镁碳质砖砌筑。侧壁和底部绝大部份采用高铝质材料,但 VOD 包除外。VOD 采用铬一镁式白云
46、石镁砖或锆质耐材。其他几种炉外精炼方式也有采用铬镁、白云石镁或锆质材料的。（4）不定形材料:1970 年转炉用钢包大量采用了不定形耐材,例如西德的天然砂、日本的锆-叶腊石。80 年代开始应用水泥材料,而且以低水份(4-5%)施工,开发了用抛砂机进行可注材料的钢包施工。近年来改迸了在包内设内框进行可注施工,把细粉和成泥浆然后与粗粉混合,边混合边施工,这样既不产生粉尘而且可得到与振动成形同样的致密度。曾在大型钢包中使用,结果达到振动成形同样的水平。接触钢水冲击磨损大的部位,也有采用大型高铝块的。若使用含 高的耐2SiO火材料,在承受 RH 等强制搅拌时,会增加硅酸盐系的夹杂物并且成为 夹杂物3Al
47、生成的氧源。所以,为了减少钢中夹杂物,应使用含 少的耐火材料。最好使用2Si高铝质予初块,既耐用又可提高钢的质最。近年来可浇预制块的质最有很大进步。4.2.2 欧美钢包包耐火材料发展情况1970 年1978 年之间欧洲钢包都采用低成本的简单的耐火材料。天然砂耐火砖和天然砂浇注块,而很少应用高铝材料。当 70 年代中期出现了很多小型钢厂后才促进了碱性材料的应用,特别是 80 年代初以粘土结合的白云石钢包发展很快。目前 90%的小钢厂所用的钢包都采用白云石基的耐火材料。1982 年由于连铸钢比洛阳理工学院毕业设计（论文）15例的迅速增加,钢包工作衬变成复杂的材料诸如 60%铝的和磷酸酸盐结合的铝钒
48、耐火材料。碱性 Cr-Mg 耐火砖、白云石砖以及新引进的镁碳砖。形式的多样化说明了直至今天以及将来都在降低耐火材料中的 含里,相应地提高碱性,从中铝到2SiO高铝、白云石和镁碳质材料。1984 年以碳结合的白云石砖引入英国,也被欧洲工厂使用。目前欧洲的钢包可综合为下列四类（见表 4-2）表 4-2 目前欧洲的钢包情况种类 包尺寸（t）锭/连铸坯出钢温度，炼钢时间，h浇注时间，h耐材消耗，kg/gA 转炉包 135/400 二者 1640/1695 0.25/0.15 1.5/2.5 3.2B 小钢包 40/100 连铸坯 1670/1680 O.25/0.5 1.5/2.0 3.5C 电炉包
49、50/180 二者 1660/1680 O.25/0.5 1/2 3,9D 有充分加热的包 70/135 二者 1670/1650 1/3.5 1/2 6.5/8.2A 类包有最大的吨位和较短或中等的冶炼时间,但浇住时间较长,一般情况一F 耐材消耗为 3.2kg/t,是各种类型中消耗最低的。D 类包具有加热装置如 ASEA 一 SKF、VAD、VOD 等,这些包须经受高温、增加停留时间、湍流、高速钢流,电极闪烁、高真空状态和合成碱性渣的浸蚀等劣条件的考验,所以材料消耗最高达 6.58.2kg/t。从而对耐材质量提出了要求。碱性材料在各种条件下使用都具有较大的贡献,而日价格较低,这是欧洲大量应用白云石材料的主要原因。由于各国的条件不同,所以其寿命波动也很大。耐火砖的形状、膨胀公差余量、主体材料和辅助材料、砌筑方法和予热制度也可使钢包寿命在很大程度上发生变化。目前压倒多数的砌筑方法是螺旋形结构,除渣线频繁修理外都采用半万能螺旋形代替传统的圆拱形结构。半万能布置的优点是每种衬只需要一种单一的形状,施工容易,从而加快施工速度,同时还大大减少了金属渗透的可能性。因此也大大减少了需要拆毁的时间。标准衬的尺寸一般为300mm 厚、其中工作衬 125230mm。绝
