【正文】 從上世紀(jì) 70年代起，不定形耐火材料得到了廣泛應(yīng)用。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。 （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 。 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。 （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。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。 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。 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。 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。 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。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)，以滿足優(yōu)質(zhì)鋼冶煉的要求。 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 117 盛鋼桶工作襯包括包壁和 渣線 ，上述討論的是包壁工作襯用耐火材料。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。 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。 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。 六、連續(xù)鑄鋼用耐火材料 （ Refractories for continuous steel casting 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 112 連續(xù)鑄鋼工藝圖 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 113 （一）盛鋼桶用耐火材料 盛鋼桶亦稱(chēng)鋼包 。 鎂碳磚 的損毀主要是熔渣中的 FeO和空氣中的氧使石墨氧化，襯磚熱面的碳部分逸出以及一部分碳溶解于鋼水中或被磚中的 MgO氧化形成薄的脫碳層；熔渣滲入磚脫碳層的氣孔中，并與鎂砂發(fā)生反應(yīng)形成低熔點(diǎn)氧化物；變質(zhì)弱化的表面層被攪動(dòng)的熔渣和鋼水沖刷而脫落。 使用結(jié)果表明：工作面的基質(zhì)成分與熔渣反應(yīng)，形成了熔化層，接著為脫碳層，再往內(nèi)為原磚層。通常的熱補(bǔ)方法有：投補(bǔ)，貼補(bǔ)和噴補(bǔ)。目前轉(zhuǎn)爐一般使用 直通孔型的透氣磚 為多。 鎂碳磚 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 102 供氣元件 也稱(chēng)透氣磚，設(shè)在爐底。應(yīng)選用 抗氧化性好、抗熱震性好、高溫強(qiáng)度高、抗渣性強(qiáng)的高級(jí)鎂碳磚 。 （ 3）渣線部位 ： 與熔渣長(zhǎng)期接觸，受渣蝕嚴(yán)重，需要砌筑具有 優(yōu)良抗渣性的鎂碳磚。為達(dá)到均衡蝕損，對(duì)于不同使用條件的轉(zhuǎn)爐各部位，所選用的 鎂碳磚的牌號(hào)及質(zhì)量也不同。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 98 各部位爐襯的工作條件和所用耐火材料 由于轉(zhuǎn)爐各部位工作條件的差異和操作因素的影響，爐襯侵蝕速度極不均勻，導(dǎo)致兩側(cè)耳軸、渣線、爐帽、出鋼口 等部位過(guò)早損壞，其余部位雖然基本上完好，但是整個(gè)爐襯無(wú)法繼續(xù)使用。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開(kāi)始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。電爐的種類(lèi)很多， 應(yīng)用最廣泛的是電弧爐。 平爐煉鋼法 （平爐煉鋼法也叫馬丁法） 平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物，（廢鐵，廢鋼，鐵礦石）。 轉(zhuǎn)爐煉鋼法： 這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。 注： 平爐： 以煤氣為燃料將鐵水及廢鋼冶煉成鋼的熔煉爐。 罐口由于受氧氣的影響和高溫的作用，要求該部位的磚具有良好的高溫性能和熱震穩(wěn)定性能，所以有采用含 Cr2O3％的高鋁磚 砌筑。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 89 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 90 通常采用 高鋁磚或紅柱石磚 砌筑此種鐵水罐，高鋁磚對(duì) C/S大于 ，對(duì) C/S之比為 ，兩種磚不相上下。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 84 鐵水罐用耐火材料 盛裝和運(yùn)送鐵水的設(shè)備，有敞開(kāi)式鐵水罐（鐵水包）和魚(yú)雷式鐵水罐（魚(yú)雷罐）兩種。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 82 為了高爐供應(yīng)的鐵水和轉(zhuǎn)爐的需要之間保持平衡，在高爐和轉(zhuǎn)爐之間，設(shè)置了 臨時(shí)儲(chǔ)存鐵水及混合鐵水成分和溫度 的設(shè)備。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 78 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 79 幾種處理劑對(duì)耐火材料侵蝕程度 處理內(nèi)容 處理劑 對(duì)磚的相對(duì)侵蝕程度 脫 磷 Na2CO3 1 大 ↑ 侵蝕 ↓ 小 CaOCaF2FeO 2 脫 硅 FeO 3 CaOCaF2 4 脫 硫 CaF2 5 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 80 鐵水預(yù)處理過(guò)程中爐渣由酸性變?yōu)閴A性，倒入鐵水時(shí)承受高溫和熱震，在運(yùn)輸和裝卸鐵水時(shí)發(fā)生沖刷和振動(dòng)等，這些因素均能加劇耐火材料的損毀。鐵水預(yù)處理可分為鐵流攪拌法、機(jī)械攪拌法、氣體攪拌法等。對(duì)炮泥的要求 可塑性、粘結(jié)性及燒結(jié)性好，不產(chǎn)生裂紋與收縮，強(qiáng)度高、耐侵蝕，同時(shí)應(yīng)易打開(kāi)，保證鐵水或熔渣順暢流出。 對(duì)鐵溝內(nèi)襯用耐火材料的 要求是 耐鐵水和熔渣的侵蝕和沖刷能力強(qiáng)，抗熱震性能好及重?zé)w積變化小，此外還要求不粘結(jié)渣鐵、易于施工與拆除，且不產(chǎn)生有害氣體。(m 新開(kāi)發(fā)的微孔碳磚、半石墨磚及石墨磚 與傳統(tǒng)的加入氧化物的碳磚相比，抗?jié)B透性、抗鐵、堿及爐渣侵蝕性以及導(dǎo)熱性能等均有明顯的改進(jìn)，高爐自采用全碳磚爐底和綜合爐底以來(lái)， 壽命可長(zhǎng)達(dá) 15～ 20年。當(dāng)侵蝕達(dá)到一定深度，即達(dá)到鐵水凝固線時(shí)，鐵水與熔渣的滲入即中止。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 66 目前，國(guó)內(nèi)外大中型高爐普遍采用致密度高、導(dǎo)熱性和抗侵蝕性好的 石墨碳磚和微孔碳磚。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 65 爐缸及爐底（下段） 爐缸是盛裝鐵水和熔渣的部位，其側(cè)壁上設(shè)有出渣口、出鐵口和風(fēng)口。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 64 爐身 非工作層 采用 粘土質(zhì)隔熱磚砌筑 ，也可以用 高鋁水泥隔熱耐火澆注料澆注和噴涂 施工。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 63 工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)以及中國(guó)高爐的實(shí)踐表明：碳化硅耐火制品 具有硬度高、高溫強(qiáng)度大，熱膨脹率低、導(dǎo)熱性能、抗堿侵蝕性與抗熱震性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，是高爐中段較為合適的爐襯材料。整個(gè)爐體中該部位損毀較輕，一般采用 氧化鐵含量較低的致密粘土磚或高鋁磚砌筑。因此，高爐爐體易損部位均設(shè)有冷卻系統(tǒng)，以提高爐襯的使用壽命。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 58 高爐示意圖 高爐示意簡(jiǎn)圖 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 59 高爐爐體由 爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸 5部分組成。 （二）保護(hù)環(huán)境 由于球團(tuán)礦料層透氣性好，強(qiáng)度高，粉末少，故煙氣含塵量少，相對(duì)燒結(jié)礦可減少排入大氣的灰塵量，有利于改善環(huán)境。 注： 新砌焦?fàn)t烘爐的溫度－時(shí)間升溫曲線應(yīng)合理制定，尤其是在 600℃ 前膨脹較激烈的階段應(yīng)嚴(yán)格控制。 體積穩(wěn)定性 晶型轉(zhuǎn)化良好的硅磚中，殘存石英不大于 1％，加熱時(shí)的膨脹集中在 600 ℃ 以前，之后膨脹顯著趨緩。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 51 焦?fàn)t硅磚使用性能要求 荷重軟化溫度高 焦?fàn)t硅磚在高溫下能承受爐頂上裝煤車(chē)的動(dòng)負(fù)荷，并可在長(zhǎng)期使用中不變形。 現(xiàn)代焦?fàn)t是由成千種磚形，上萬(wàn)噸耐火材料砌筑的龐大熱工設(shè)備。爐墻與碳化室共用，需砌筑嚴(yán)密，不得有氣體串通，該側(cè)面主要受高溫、煤中所含鹽類(lèi)和燃?xì)獾淖饔谩? 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 48 爐門(mén) 由于經(jīng)常開(kāi)啟，溫度波動(dòng)較大，朝向碳化室一側(cè)一般 采用粘土磚砌筑 ，也可用堇青石磚和不定形耐火材料，耐火材料與外殼之間充填隔熱材料。磚的棱角齊整、尺寸公差小。 裝煤和推焦時(shí)，爐墻和爐底經(jīng)常受到強(qiáng)烈的機(jī)械磨損和撞擊，另外，爐墻還承受化學(xué)侵蝕和碳素沉積的作用。主要部分為碳化室。） 1998年初投入熱負(fù)荷試車(chē)，當(dāng)年年產(chǎn)鋼能力超過(guò) 1000萬(wàn)噸；達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)粗鋼 1100萬(wàn)噸，產(chǎn)品板材 。 精密化： 研制復(fù)雜和高精度形狀的加工技術(shù)。 出口耐火制品： ，同比增加 %，創(chuàng)匯 ，平均價(jià)格： /噸。 2022年、 2022年和 2022年，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量分別為： 、 ； 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 33 存在的問(wèn)題和今后的發(fā)展 ?鋼鐵工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，耐火材料生產(chǎn)廠家面臨更大的 成本壓力； ?中國(guó)耐火材料企業(yè)的研發(fā)力量有待加強(qiáng)?！岸濉逼陂g，投資近 4億元，“三五”“四五”又投資了 ；到 1980年 “五五”結(jié)束，年產(chǎn)量達(dá)到 。 2022年全世界范圍年銷(xiāo)售額在 1億美元以上的耐火材料公司 20強(qiáng)中，排名第一的是奧地利的 RHI公司，年銷(xiāo)售額達(dá) 16億美元。 陶瓷的燒制離不開(kāi)耐火材料，如裝瓷器用的匣缽和砌筑窯體材料。 按氣孔率分（ 7類(lèi)） 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 25 四、耐火材料的特點(diǎn) 1．耐火原料品種多； 2．耐火材料的產(chǎn)品多；表現(xiàn)在配方多。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 23 燒成磚： 經(jīng)過(guò)高溫?zé)伞?的銳角； 特異型 ： （尺寸比） Max:Min8:1；或不多于 4 個(gè)凹角；或有一個(gè) 30～ 50176。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 20 （ 3） 堿性耐火材料 一般是指以 MgO、 CaO或以 MgO 也有將鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料歸入酸性耐火材料的 ，因?yàn)榇祟?lèi)材料中含有較高的 SiO2或在高溫狀態(tài)下能形成 SiO2。 含鋯耐火材料制品通常包括鋯英石制品 、 鋯莫來(lái)石制品 、鋯剛玉制品等 。 主要化學(xué)成分為： 3042%的 MgO和 4060%的 CaO，二者之和一般應(yīng)大于 90%。 鎂質(zhì)制品： MgO含量 ≥87%， 主要礦物為方鎂石； 鎂鋁質(zhì)制品：含 MgO 75%， Al2O3含量一般為 78% ， 主要礦物成分為方鎂石和鎂鋁尖晶石（ MgAl2O4） ； 鎂鉻質(zhì)制品：含 MgO60% ， Cr2O3含量一般在20%以下 ， 主要礦物成分為方鎂石和鉻尖晶石 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 9 三、耐火材料的分類(lèi) 按化學(xué)礦物組成分 此種分類(lèi)法能夠很直接地表征各種耐火材料的基本組成和特性，在生產(chǎn)、使用、科研上是常見(jiàn)的分類(lèi)法，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用意義。 這門(mén)課程是從事耐火材料生產(chǎn)、研究、應(yīng)用和貿(mào)易的人員的必修之課，其重要性不言而喻。因此，本課程教學(xué)在內(nèi)容和課時(shí)分配上安排