【正文】 （一）盛鋼桶用耐火材料 盛鋼桶亦稱(chēng)鋼包 。盛鋼桶有 塞棒式和滑動(dòng)水口式 兩種，目前普通采用滑動(dòng)水口式盛鋼桶。 由鋼制的外殼和桶襯組成，桶襯又由永久層和工作層組成。 貯存鋼水，還可以輔以精煉，將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛下進(jìn)行脫氧、脫硫、去除夾雜物并進(jìn)行成分微調(diào)。 盛鋼桶內(nèi)襯兩次大修重砌間 工作襯 的使用次數(shù)稱(chēng)為盛鋼桶壽命，也稱(chēng)包齡。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 114 工作襯直接接觸鋼水和熔渣，因間歇操作，溫度變化較大，同時(shí)承受熱沖擊和侵蝕的作用，因此內(nèi)襯容易產(chǎn)生裂紋甚至剝落，特別是 桶底和渣線(xiàn)部位 損毀嚴(yán)重。當(dāng)清理桶內(nèi)殘鋼和殘?jiān)鼤r(shí)，工作襯受到機(jī)械性損傷，也影響包齡。工作襯壽命還與襯磚材質(zhì)、砌筑質(zhì)量、鋼水溫度和成分、鋼水在包內(nèi)的停留時(shí)間、渣量及其堿度有關(guān)。 當(dāng)與連鑄配合使用時(shí)，鋼水溫度更高、停留時(shí)間更長(zhǎng)，將明顯降低盛鋼桶工作襯的使用壽命。在盛鋼桶內(nèi)進(jìn)行二次精練，即完成脫氣、排除夾雜、調(diào)整成分和溫度等工序，其桶襯工作條件苛刻，極易損毀。因而盛鋼桶工作襯的材質(zhì)是不斷發(fā)展的。 鋼包用耐材需滿(mǎn)足的條件： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 115 上世紀(jì) 70年代之前： 工作襯一般采用Al2O3大于 40％的 粘土磚、半硅磚和臘石磚等砌筑，當(dāng)采用瀝青浸漬工藝處理時(shí)，能提高其抗渣性、抗熱震性和高溫強(qiáng)度，并降低其氣孔率，故包齡有明顯的提高； 進(jìn)入 70年代以后： 開(kāi)始采用整體內(nèi)襯，由于施工效率高，解決了盛鋼桶周轉(zhuǎn)不夠的難題。其壽命比以前提高了 2～ 3倍； 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 116 上世紀(jì) 80年代初期： 采用了 Al2O3含量約為75％的 高鋁磚、莫來(lái)石及鋯質(zhì)磚等 砌筑盛鋼桶工作襯，包齡有一定的提高。 在盛鋼桶上也用過(guò) 鋁鎂質(zhì)耐火搗打料 工作襯，整體性好，強(qiáng)度高，不剝落，但施工較困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 隨后開(kāi)發(fā)了 鋁鎂質(zhì)耐火澆注料 ，采用澆注施工時(shí)，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，但是拆包困難，需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備。 開(kāi)發(fā)出的 鋁鎂碳質(zhì)不燒磚 因其適應(yīng)性強(qiáng)、砌筑方便和易拆包是較為成功的一種產(chǎn)品，至今依然在廣泛使用。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 117 盛鋼桶工作襯包括包壁和 渣線(xiàn) ，上述討論的是包壁工作襯用耐火材料。渣線(xiàn)部位使用較為成功的是 鎂碳磚 ，目前絕大多數(shù)的鋼包渣線(xiàn)（除特殊要求）都使用鎂碳磚作為盛鋼桶渣線(xiàn)用耐火材料。為適應(yīng)多爐連鑄和二次精煉的需要， 國(guó)內(nèi)外也有采用白云石碳磚、鎂鈣碳磚 等材料作為工作襯，效果良好。 目前較新的發(fā)展趨勢(shì)是在盛鋼桶內(nèi)使用 預(yù)制件 ，在盛鋼桶的桶底和包壁使用效果令人滿(mǎn)意，壽命超過(guò)傳統(tǒng)使用的耐火材料。 含碳耐火材料的增碳問(wèn)題已引起人們的重視。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 118 （二）中間包用耐火材料 中間包也稱(chēng)為中間罐、中間盛鋼桶或鋼液分配槽，是 分配鋼水和進(jìn)一步凈化鋼水 的容器。也是連續(xù)鑄鋼系統(tǒng)中使用耐火材料最多的熱工設(shè)備。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 119 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 120 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 121 中間包的永久襯從 粘土磚發(fā)展到不同材質(zhì)的不定形耐火材料， 除了采用半硅磚、粘土磚、高鋁磚、鋯英石磚及鎂鉻磚作為工作襯外， 上世紀(jì) 70年代初 開(kāi)始采用高鋁磚、鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)涂抹料或噴涂料。為了節(jié)約能源，上世紀(jì) 70年代末期 開(kāi)始采用 絕熱板 以代替涂抹料或噴涂料，絕熱板材質(zhì)從硅質(zhì)發(fā)展到鎂質(zhì)，以滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)鋼冶煉的要求。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 122 其 優(yōu)越性 在于降低中間包的熱損耗，使用過(guò)程中無(wú)需烘烤，且易于清渣和拆底。隨著不定形耐火材料技術(shù)的發(fā)展， 新型噴涂料和涂抹料 開(kāi)始大量使用，但是由于施工效率和需要配置專(zhuān)用設(shè)備以及中間包周轉(zhuǎn)率不高的原因，目前人們已將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到 干式振動(dòng)料 上，其特點(diǎn)是施工方便，烘烤溫度低，使用壽命長(zhǎng)（較以前提高了 2倍以上），拆包方便，同時(shí)極大的提高了中間包的周轉(zhuǎn)率，適應(yīng)了鋼鐵冶煉快節(jié)奏的需要。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 123 為了擴(kuò)大中間包的功能，強(qiáng)化凈化鋼液的效果，在中間包的隔墻上安裝有能去除夾雜物的 陶瓷過(guò)濾器 ，過(guò)濾器有泡沫式、網(wǎng)格式等，所選用的材質(zhì)主要有 CaO質(zhì)、ZrO2質(zhì)、 Al2O3質(zhì)或 ZrO2－ Al2O3質(zhì)等。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 124 其凈化機(jī)理為鋼液通過(guò)過(guò)濾器的微孔時(shí)，其中夾帶的微小非金屬夾雜物如 S、 P、SiO Al2O3等由于化學(xué)和物理作用被微孔所吸附，其反應(yīng)產(chǎn)物浮至鋼液面的保護(hù)渣內(nèi)，使鋼液凈化。同時(shí)，過(guò)濾后的鋼液能減少水口結(jié)瘤和堵塞，既保證連鑄順利運(yùn)行，又提高鑄坯質(zhì)量。 鋼液從長(zhǎng)水口注入中間包的位置砌筑有耐鋼液沖擊的耐火材料，材質(zhì)為 莫來(lái)石剛玉磚、電熔莫來(lái)石磚 等。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 125 中間包耐火材料的損毀原因 是溫度的聚變導(dǎo)致崩裂、鋼液的沖刷及鋼水與渣的侵蝕、中間包的調(diào)運(yùn)過(guò)程中的機(jī)械損傷等。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 126 （三）滑動(dòng)水口 滑動(dòng)水口是安裝在鋼包和中間包底部以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鋼水流量的裝置。上圖為中間包滑動(dòng)水口，它安裝在中間包底部，通過(guò)液壓缸 8帶動(dòng)活動(dòng)滑板 2移動(dòng)，從而使它與上下固定滑板 3進(jìn)行相對(duì)錯(cuò)位來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鋼流。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 127 為避免鋼水從盛鋼桶注入中間包過(guò)程中的二次氧化和吸氮， 盛鋼桶集流式水口的下端安裝有長(zhǎng)水口。 （四）長(zhǎng)水口用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 128 常用的材質(zhì)為 熔融石英及鋁碳質(zhì) 兩種，前者因熱膨脹小，無(wú)須預(yù)熱可直接澆鑄，但冷至1000℃ 以下時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，鋁碳質(zhì)長(zhǎng)水口的渣線(xiàn)部位常采用耐侵蝕性強(qiáng)的鋯碳質(zhì)材料，使用效果良好。 涂抗氧化釉可改善其抗氧化性，采用鋼纖維，甚至碳纖維增強(qiáng)，可明顯降低裂紋生成的敏感性，使用于多爐連鑄工藝。 長(zhǎng)水口的材質(zhì)： 良好的抗熱震性能，并能采取吹氬保護(hù)措施。 長(zhǎng)水口主要要求： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 129 設(shè)置位置： 中間包和結(jié)晶器之間； 目的： 用以保護(hù)鋼液不被氧化和飛濺； 要求： 應(yīng)具有良好的抗熱震性及外部渣線(xiàn) 部位抗侵蝕性能并能防止脫氧產(chǎn)物 氧化鋁在內(nèi)壁上的沉積造成堵塞。 （五）浸入式水口用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 130 材質(zhì)： 通常用熔融石英和鋁碳質(zhì)。 熔融石英質(zhì)水口由于耐侵蝕性較差，不適應(yīng)多爐連鑄及連鑄鋼種擴(kuò)大的要求。上世紀(jì) 90年代以來(lái)主要采用 鋁碳質(zhì)、鋁碳－鋯碳復(fù)合式水口 。 鋁鋯碳復(fù)合浸入式水口 淄博鑫耐達(dá)耐火材料股份有限公司生產(chǎn) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 131 保護(hù)渣 對(duì)侵入式水口外表的侵蝕是影響使用壽命的關(guān)鍵，采用燒結(jié)的氧化鋯或氧化鋯－碳渣線(xiàn)渣線(xiàn)套可保護(hù)鋁碳質(zhì)主體不受保護(hù)渣的侵蝕。 20世紀(jì) 80年代末開(kāi)發(fā)不吹氬、無(wú)堵塞新一代侵入式水口，據(jù)報(bào)道以 Al2O3－ Sialon－ C作為內(nèi)襯的侵入式水口，不吹氬可進(jìn)行多爐連澆。但 不吹氬、無(wú)堵塞的新一代侵入式水口 仍然處于探索攻關(guān)階段。 損毀原因： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 132 浸入式水口安裝形式： 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 133 內(nèi)裝型水口 :即由中間罐內(nèi)向外安裝．水口為整體結(jié) 構(gòu)，密封性好 . 外裝型水口 :安裝方式由中間罐底向內(nèi)方向安裝。 （國(guó)內(nèi)無(wú)此形狀水口） 混合型 :這種形式的水口由中間罐水口和浸入式水口 組成 . 安裝時(shí)將短的浸入式水口安裝在中間罐 水口下端，這種裝置的缺點(diǎn)是在澆注時(shí)，空氣 有可能從水口連接處吸入 . 滑動(dòng)型 :這種浸入式水口相當(dāng)于滑動(dòng)水口的下水口與 滑板緊密相連 . 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 134 安裝 在中間包浸入式水口的上方，鑄鋼（澆鋼）時(shí)起 開(kāi)閉鋼流和調(diào)節(jié)鑄鋼速度 的作用，還兼有從頭部吹入氬氣等惰性氣體的功能。 要求是： 具有良好的抗鋼流侵蝕性與抗熱震性，高溫抗折強(qiáng)度要求高。 （五）整體塞棒用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 135 當(dāng)澆鑄添加含 Ti、 Ca或 Si元素的鋼種時(shí)，整體塞棒和中間包水口接觸部位容易形成夾雜物， 故塞棒前端做成 多孔式或縫隙式 ，由此吹入惰性氣體，有助于減輕浸入式水口結(jié)瘤，同時(shí)氣體進(jìn)入結(jié)晶器還有助于改善鋼液的潔凈度。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 136 整體塞棒 材質(zhì)： 鋁碳質(zhì)材料 配制而成經(jīng)等靜壓成型，其成品的端部還需要經(jīng)過(guò)再精整工藝處理。當(dāng)澆鑄特殊鋼時(shí)，其端部常常用高檔材質(zhì)如 ZrO2－ C或 MgO－ C復(fù)合材料等，為了避免烘烤時(shí)材料表面脫碳，往往在其表面還涂抹防氧化涂層。 圖 整體塞棒 (淄博鑫耐達(dá)耐火材料股份有限公司生產(chǎn) ) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 137 定徑水口用于 小方坯的澆鑄 ；要求口徑處耐沖蝕。 定徑水口一般采用 鋯英石或氧化鋯 制造，其中ZrO2含量為 60～ 95％，也有用鋯英石－石墨制造。 為保證熱震穩(wěn)定性能，采用薄壁結(jié)構(gòu)的鑲嵌襯套在水口本體中以降低熱應(yīng)力。 20世紀(jì) 90年代以來(lái)國(guó)際上已普遍采用具有高致密的 ZrO2鑲襯的復(fù)合式定徑水口。 為防止?jié)茶T高 Al含量的鋼種時(shí)造成的堵塞，研制了 CaO質(zhì)定徑水口與 CaO型和 ZrO2質(zhì)鑲嵌型的定徑水口。 （六）定徑水口用耐火材料 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 138 連鑄用鋁碳質(zhì) 鋁鋯碳質(zhì)塞頭 復(fù)合水口 座磚 袖磚 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 139 連鑄裝置 1—鋼包 。2—中間包 。3—結(jié)晶器 。4—二冷區(qū) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 140 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 141 加熱爐是軋鋼時(shí)用于加熱鋼坯或小型鋼錠的熱工設(shè)備，使用溫度一般為 1300～ 1400℃ 。該類(lèi)爐子普遍采用 粘土磚砌筑，加熱段和均熱段也有用三等高鋁磚砌筑的。 爐襯損毀的原因主要是由于高溫、熱應(yīng)力、氣流沖刷和機(jī)械沖撞等作用所致。高溫段爐墻下部、爐底和水冷管包扎層等部位也受熔融氧化鐵渣的侵蝕作用，因此，砌筑鎂磚或鋪墊鎂砂為保護(hù)層，水管包扎層則用高鋁耐火材料。 隨著軋鋼機(jī)的大型化和高效化，對(duì)加熱爐提出了更高的要求，其發(fā)展趨勢(shì)是大型、低耗、無(wú)公害和操作自動(dòng)化，砌筑材料也發(fā)生了較大的變化。從上世紀(jì) 70年代起，不定形耐火材料得到了廣泛應(yīng)用。到上世紀(jì) 80年代后期，燒煤氣的加熱爐采用 結(jié)晶氧化鋁纖維或硅酸鋁纖維制品 作工作層，取得了顯著的節(jié)能效果，是今后的發(fā)展方向。 七、加熱爐用耐火材料 （ Refractories for reheating furnace 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 142 耐火材料主要應(yīng)用在哪些工業(yè)部門(mén)？所占 比例大致是多少？ 高爐各部位用耐火材料主要有哪些？損毀 機(jī)理是什么？ 砌筑轉(zhuǎn)爐用耐火材料及在生產(chǎn)過(guò)程中所用 的耐火材料有哪些？提高轉(zhuǎn)爐爐襯的使 用壽命的措施有那些？ ４、連鑄系統(tǒng)常用的功能性耐火材料有哪些？ 損毀機(jī)理是什么？ 習(xí)題 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 143 ５、中間包常用的耐火材料有哪些？ ６、冶煉技術(shù)有哪些新發(fā)展？對(duì)耐火材料影響如何？ ７、如何進(jìn)行耐火材料新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)？