【正文】 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。 隨著軋鋼機(jī)的大型化和高效化，對加熱爐提出了更高的要求，其發(fā)展趨勢是大型、低耗、無公害和操作自動化，砌筑材料也發(fā)生了較大的變化。 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。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℃ 。2—中間包 。 為防止?jié)茶T高 Al含量的鋼種時造成的堵塞，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。 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。 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。 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)過再精整工藝處理。 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。 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。 20世紀(jì) 80年代末開發(fā)不吹氬、無堵塞新一代侵入式水口，據(jù)報道以 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。上世紀(jì) 90年代以來主要采用 鋁碳質(zhì)、鋁碳－鋯碳復(fù)合式水口 。 （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)。 長水口的材質(zhì)： 良好的抗熱震性能，并能采取吹氬保護(hù)措施。 （四）長水口用耐火材料 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，無須預(yù)熱可直接澆鑄，但冷至1000℃ 以下時會出現(xiàn)裂紋，鋁碳質(zhì)長水口的渣線部位常采用耐侵蝕性強(qiáng)的鋯碳質(zhì)材料，使用效果良好。上圖為中間包滑動水口，它安裝在中間包底部，通過液壓缸 8帶動活動滑板 2移動，從而使它與上下固定滑板 3進(jìn)行相對錯位來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鋼流。 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)過程中的機(jī)械損傷等。同時，過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。 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 陶瓷過濾器 ，過濾器有泡沫式、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 122 其 優(yōu)越性 在于降低中間包的熱損耗，使用過程中無需烘烤，且易于清渣和拆底。 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 開始采用高鋁磚、鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)涂抹料或噴涂料。 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。 目前較新的發(fā)展趨勢是在盛鋼桶內(nèi)使用 預(yù)制件 ，在盛鋼桶的桶底和包壁使用效果令人滿意，壽命超過傳統(tǒng)使用的耐火材料。渣線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（除特殊要求）都使用鎂碳磚作為盛鋼桶渣線用耐火材料。 開發(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。 在盛鋼桶上也用過 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，勞動強(qiáng)度大。 鋼包用耐材需滿足的條件： 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，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。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。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)的停留時間、渣量及其堿度有關(guān)。 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 桶底和渣線部位 損毀嚴(yán)重。 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)。盛鋼桶有 塞棒式和滑動水口式 兩種，目前普通采用滑動水口式盛鋼桶。 連鑄用功能耐火材料 包括 整體塞棒 、滑動水口、 長水口 、 浸入式水口 、定徑水口等其特點(diǎn)是材質(zhì)優(yōu)異，形狀復(fù)雜，尺寸精確，性能優(yōu)良及制造工藝先進(jìn)，為耐火材料行業(yè)中技術(shù)最密集的環(huán)節(jié)之一。 常用各種磚的損毀原因 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 111 主要包括： 盛鋼桶、中間包以及與之配套的整體塞棒、滑動水口、長水口、浸入式水口、定徑水口等用耐火材料。 鎂白云石磚 含有適量的 MgO和 CaO，其損毀狀況以熔損為主，較少發(fā)生結(jié)構(gòu)剝落。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 110 焦油結(jié)合的白云石磚 的熔化層中形成 C2F、 MF等低熔點(diǎn)相?？偟膩碚f， 渣線附近及出鋼口的下部損毀劇烈，頂?shù)讖?fù)合吹煉條件下由于鋼水劇烈攪動，熔池?fù)p毀也較嚴(yán)重。 爐襯的維護(hù) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 108 1）爐渣及鋼水在高溫下的化學(xué)侵蝕； 2）爐內(nèi)溫度變化以及局部過熱導(dǎo)致爐襯脹縮不一致， 產(chǎn)生應(yīng)力，發(fā)生剝落現(xiàn)象； 3）因加入廢鋼及熔池攪拌引起機(jī)械磨損，加上由于爐渣及鋼水的化學(xué)侵蝕使?fàn)t襯強(qiáng)度降低而加劇磨損； 4）對鎂碳磚而言，由于氧化性爐渣，高溫氧化氣氛及 MgO在高溫下氣化等因素的影響，使鎂碳磚嚴(yán)重脫碳，是損毀的重要原因。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 106 制作透氣磚時，可選用 鎂質(zhì)及鎂碳質(zhì)原料， 內(nèi)鑲一定數(shù)量的不銹鋼管，用等靜壓成型，其外形可制成圓形或方形，其理化性能舉例如下： 體積密度 ，顯氣孔率 %，耐壓強(qiáng)度為 40MPa， 高溫抗折強(qiáng)度 11MPa，MgO≧ 74％， C≧ 17％ 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 107 在轉(zhuǎn)爐的正常冶煉過程中，爐襯的某些部位必須實(shí)行熱態(tài)修補(bǔ)，否則會因該部位的過早損壞而被迫停爐。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 103 定向狹縫型爐外精煉用底吹氬透氣磚 采用SiN 燒結(jié)SiC彌散微孔透氣磚 狹縫型和直通孔型 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 104 圖、 鋼包 吹氬透氣磚 鹽城豐東熱處理有限公司） 圖、 鋼包 吹透氣座磚 河南竹林耐材有限公司） 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 105 復(fù)合吹煉過程中，供氣元件承受鋼水和爐渣的化學(xué)侵蝕和強(qiáng)烈攪拌作用，頻繁的溫度聚變，以及供氣的氧化作用，其工作條件及其苛刻，要求透氣磚具有 耐高溫、耐侵蝕、抗沖刷、抗剝落和抗氧化性強(qiáng)的能力。 透氣磚分為彌散型、夾縫型及直通孔型等，有的采用上述三種的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。目的是使惰性氣體（氬氣、氮?dú)猓┚鶆虻貜臓t底通入熔池。 提高出鋼口質(zhì)量的途徑是 采用優(yōu)質(zhì)原料并添加特殊抗氧化劑的鎂碳磚， 并采用等靜壓成型以增加制品的致密度與均勻度。 依轉(zhuǎn)爐使用不同部位，選用 相應(yīng)性能的鎂碳磚是提高轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的有效方法。 （ 5）爐缸、爐底： 與其它部位相比侵蝕較輕，可選用普通鎂碳磚，采用頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)時，尤其是底吹 CO O2等氣體時，損毀更為嚴(yán)重。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 100 （ 4）裝料側(cè)： 吹氧時爐渣和鋼水及裝入廢鋼和鐵水的直接撞擊和沖蝕。應(yīng)砌筑 抗渣性優(yōu)良、抗氧化性能好的優(yōu)質(zhì)鎂碳磚。 （ 1）爐口、爐帽部位： 溫度變化劇烈，受渣蝕較嚴(yán)重，應(yīng)選用 抗熱震性強(qiáng)的鎂碳磚 。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 99 鎂碳磚的使用情況及對材質(zhì)的要求 在冶煉過程中，因轉(zhuǎn)爐各部位的使用條件和損毀情況各不相同。 根據(jù)爐襯各部位的損毀特點(diǎn)，選用不同等級和質(zhì)量的襯磚進(jìn)行綜合砌爐，使 損毀達(dá)到基本均衡 。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 (FeO，SiO2 MnO) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及整個爐內(nèi)。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 97 轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。使用電爐煉鋼可以煉出優(yōu)質(zhì)的合金鋼。反應(yīng)所需的熱量是由燃燒氣體燃料（高爐煤氣，發(fā)生爐煤氣）或液體燃料（重油）所提供。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。 六、轉(zhuǎn)爐用耐火材料 (Refractories for converter) 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 96 煉鋼的方法，一般可分為 轉(zhuǎn)爐煉鋼 、 平爐煉鋼 和電爐煉鋼 三種方法。它是高能耗的陳舊的煉鋼設(shè)備，目前國外基本消除了平爐。根據(jù)氣體吹入爐內(nèi)的部位，分為底吹、頂吹、側(cè)吹和頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐。采用上述磚綜合砌筑的鐵水罐，使用壽命可達(dá)到 400余次（其中脫磷處理率約占三分之一），比單一采用高鋁襯磚約提高 70％。因此， 罐壁和罐底采用含蠟石 10％～ 20％的氧化鋁－碳化硅－碳質(zhì)磚 砌筑，取得了較好效果。但多因剝落而損毀。 80％的石灰通過浸入式噴槍噴入鐵水內(nèi)，其余的石灰螢石和鐵鱗均從上部加入。 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 85 鐵水罐的工作環(huán)境 ?高溫 ?熱沖擊 ?機(jī)械磨損 ?鐵的化學(xué)侵蝕 ?渣的侵蝕 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 86 鐵水罐內(nèi)襯耐火材料的選擇 ?抗侵蝕 ?高強(qiáng)度 ?熱震穩(wěn)定性好 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 87 國內(nèi)，不進(jìn)行脫硫、脫硅及脫磷處理的鐵水罐 ?粘土磚 ?高鋁磚 ?Al2O3SiCC不燒磚（渣線） 2022/5/24 材料科學(xué)與工程學(xué)院 88 進(jìn)行鐵水預(yù)處理的鐵水罐 在敞口式鐵水罐中進(jìn)行 脫磷和脫硫 。 目前廣泛使用的是： Al2O3SiCC磚 作為魚雷罐車的工作內(nèi)襯，歐洲一些鋼廠仍然在使用 高鋁磚 作為工作內(nèi)襯，同時定期對工作襯進(jìn)行噴補(bǔ)維護(hù) , 這種維護(hù)模式大大延長了魚雷罐內(nèi)襯的服務(wù)壽命，較傳統(tǒng)方式提高了一倍