国外炼钢转炉用炉衬砖的性能指标及寿命情况

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转炉砖尺寸也需合理设计,这对提高炉衬寿命, 降低耐火材料消耗具有重要的意义。日本某厂110t顶吹氧气转炉选用9 种尺寸的碱性砖, 砌筑成综合炉衬, 其中X薄处为360mm,X厚部位为 900mm,该炉炉底采用焦油白云石砖和烧成白云石砖砌筑,厚度各为250mm;炉底拐角处厚度为630~720mm, 出钢侧厚度为 450~540mm, 均用不烧合成白云石砖砌筑;装料侧厚度为540mm, 铁水或废钢冲击处加厚至900mm, 采用烧成镁白云石砖砌筑;两侧耳轴区损毁不一样,一侧厚为540mm, 另一侧厚为450mm, 同样采用砌筑;出钢口和炉口部位采用镁砖作炉衬。 由于采取上述措施, 炉衬寿命提高了1倍左右,耐火材料消耗也降低了一半。
炼钢用耐火材料的消耗是很大的,并且直接影响炼钢炉的寿命和冶炼成本。因此,在选择耐火材料时,除应满足冶炼工艺要求外,还要根据资源状况,合理利用,并不断提高原料煅烧和制砖技术,以期采用X的耐火材料,达到炉子长寿和低耗的目的。
目前,氧气转炉炉衬使用的耐火材料主要是含碳的碱性耐火材料,如焦油白云石砖、、焦油镁砖、镁碳砖和各种浸渍砖等。另外,还有喷补用的耐火喷涂料。
从采用氧气转炉炼钢以来,各国普遍用镁质和白云石质耐火材料作炉衬,或二者混合后制砖使用。总的趋势是朝着提高原料纯度,适当增加氧化镁含量,提高制品密度和增加残余含碳量的方向发展,的质量逐步提高,品种也不断增加。
 

日本在氧气转炉炼钢初期,采用的是天然白云石砂和稳定白云石砂制成的。天然白云石砖价格低廉,目前仍在转炉上使用。而稳定白云石砖虽然机械性能好,可防止水化,但杂质含量多,抗渣性差,早已被淘汰。在 20 世纪60年代初期,日本研制成功了合成镁白云石砂。用这种原料制成的焦油结合和烧成的镁白云石砖,原料较纯,烧结良好,砖的质量大大提高,现在仍是日本氧气转炉主要采用的耐火材料,应用十分普遍。此外,日本还在氧气转炉的特殊部位上使用镁砂、电熔镁砂为原料制成的直接结合砖及浸渍砖;合成镁白云石砂中添加电熔镁砂制成的耐火砖;以及采用死烧高纯镁砂和天然鳞片状石墨为原料,用合成树脂作结合剂制造的等,也取得了良好的效果。使炉衬寿命有了很大提高。

美国顶吹氧气转炉开始阶段使用过镁砖、镁铬砖和白云石砖等。 后来基本上不用镁铬砖,主要采用镁砖。 用杂质含量小于1% 的轻烧沥青结合或沥青浸渍的烧成。 X近美国又采用沥青浸渍方镁石砖和镁碳砖作炉衬, 炉子寿命有较明显的提高。 俄罗斯氧气转炉主要采用焦油白云石砖,个别厂使用镁砖。 同时也试验过镁铬砖。 但因尖晶石相不能经受高碱度熔渣的侵蚀,目前仅限于易崩裂的炉帽部位使用。
西欧各国白云石资源十分丰富,价格便宜,因此在氧气转炉上普遍采用白云石炉衬砖。但其寿命不及镁质砖。为此各国一般将白云石杂质含量限制在3%以下,并添加镁砂以提高抗渣性。近来,镁砖或镁白云石砖的使用范围正在不断扩大。德国更多地使用浸渍碱性砖;而英国氧气转炉用耐火材料,镁砖占20%,白云石砖占80%,法国氧气转炉炉衬则采用焦油白云石砖、和焦油镁砖砌筑。
目前,许多国家氧气转炉用耐水材料的特点是杂质含量较低,以便促进MgO与CaO颗粒之间的直接结合,提高高温性能。若将杂质总含量从8%降低到2%以下时,炉衬寿命能提高20%~40%。因此有些国家氧气转炉用砖的杂质总含量限制在1.5%以下。
随着砖中MgO含量的增加,在超高温冶炼操作时,炉衬寿命是逐渐提高的。在高温冶炼或正常操作时,炉衬寿命有个X值,如图 1所示。对于镁白云石砖来说,随着MgO含量的增加,高温强度几乎成直线上升,抗渣性也逐渐提高。当MgO含量为60~80%时,炉衬寿命X。在转炉冶炼的条件下,砖中有 CaO 的存在,不但可以提高熔渣的粘度,减少对砖的侵蚀,也可以使侵入脱碳层的硅酸盐转化为高熔点的物质,使炉衬不致熔融剥落。同时, CaO 还能抑制或减少 FeO 对方镁石组织结构的破坏,也能抑制MgO 随着脱碳作用而挥发。 图2为熔渣中 MgO 含量与侵蚀率的关系。 从图中可以看出,随着熔渣中 MgO 含量的增加,侵蚀率降低。 也就是说, 若致密 MgO 层的形成与保存得好,就能提高抗化学侵蚀的能力, 使炉衬损毁程度降低。 为此,在氧气转炉炼钢过程中,经常采用轻烧白云石造渣,以提高熔渣中 MgO 的含量,保护炉衬。


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