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耐火材料种类、性能及检测目前，工业上使用的耐火材料种类繁多，性能各异，涉及工业生产的各个领域。
生产水泥使用的耐火材料应满足水泥生产工艺的要求，本文针对水泥回转窑系统使用耐火材料的种类及性能，从耐火砖和耐火浇注料二个方面进行介绍。
第一节回转窑工艺特性对耐火材料的要求一、简介回转窑的工艺特性：1．窑温高，对耐火材料的损坏加剧，水泥熟料熔体中的C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等侵蚀程度加大，窑内过热导致热应力破坏加剧。
2．窑速快，单位产量加大，机械应力和疲劳破坏加大。
3．碱、氯、硫等组分侵蚀严重，硫酸盐和氯化物等挥发、凝聚、反复循环富集，加剧结构剥落损坏。
4．窑径大，窑皮的稳定性差。
5．窑系统结构复杂，机械电气设备故障增加，频繁开停窑导致热震破坏加剧。
二、预分解窑对耐火材料的要求1．常温力学强度和高温结构强度要高，窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度在10000C以上，要求耐火砖荷重软化温度高。
2．热震稳定性要好，即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。
在停窑，开窑以及窑运转状态不稳定的情况下，窑内的温度变化较大，要求窑衬在温度剧烈变化的情况下，不能有龟裂或者剥落，要求在操作时尽量使窑温稳定。
3．抗化学侵蚀性要强，在窑内烧成时，所形成的灰分、熔渣、蒸气会对窑衬产生侵蚀。
4．耐磨及力学强度要高，窑内生料的滑动及气流中粉尘的磨擦，对窑衬造成磨损。
尤其是开窑的初期，窑内还没有窑皮保护时更是如此。
窑衬还要承受高温时的膨胀应力及窑筒体椭圆变形所造成的应力。
要求窑衬要有一定的力学强度。
5．窑衬具有良好的挂窑皮性能，窑皮挂在衬砖上，对衬砖有保护作用，如果衬砖具有良好的挂窑皮性能并且窑皮也能够维持较长时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。
6．气孔率要低，如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗透入衬砖中凝结，毁坏衬砖，特别是碱性气体。
7．热膨胀安定性能要好，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数。
但是窑筒体温度一般都在280-450度左右，而窑衬砖的温度一般都在800度以上，在烧成带温度有1500度，窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容易受压力造成剥落。
转炉用砖的说明及综合砌炉目前转炉的砌筑主要为永久层采用镁砖、工作层采用镁—碳砖的砌筑方法，下面介绍耐火材料的各种性能，以了解和选择材料，对综合砌炉中如何选择砖做一初步说明。
一、耐火材料中主要物理指标的说明：（1）耐火度：是指耐火材料在高温下软化的性能。
因耐火材料是多种矿物的组合体，在受热过程中，熔点低的矿物首先软化，进而熔化；随着温度的升高，熔点高的矿物接着逐渐软化并熔化。
因此耐火材料的熔化温度不是一个固定的数值。
所以规定：当耐火材料受热软化到一定程度时的温度就是该耐火材料的耐火度。
根据GB7322标准规定对各种耐火材料的耐火度进行测定：将待测耐火材料依照规定做成锥体试样，与标准试样一起按要求加热，锥体试样受高温作用软化而弯倒，当其弯倒至锥体的尖端接触底盘时的温度，即为所测耐火材料的耐火度。
（2）气孔率：耐火制品中气孔的体积占耐火制品总体积的百分比称为气孔率，反映的是耐火砖的致密程度。
气孔与大气相通的称为开口气孔，其中贯穿的气孔称为连通气孔；不与大气相通的气孔称为闭口气孔。
开口气孔与贯通气孔的体积占耐火制品总体积的百分比称为显气孔率。
显气孔率高，说明耐火砖中与大气相通的气孔多，在使用过程中耐火砖易受蚀损和水化作用。
（3）荷重软化温度（也叫荷重软化点）：耐火材料在常温下耐压强度很高，但在高温下承受载荷后，就会发生变形，显著降低了耐压强度。
荷重软化点是指耐火制品在高温、承受恒定压载荷的条件下，产生一定变形时的温度，测定的标准为YB370—75。
荷重软化温度也是衡量耐火制品高温结构强度的指标。
耐火制品实际能够承受的温度要稍高于荷重软化温度，其原因为：其一在实际使用中耐火制品承受的载荷比测定时的压载荷要低；其二砌筑在炉子内的耐火砖是单面受热，而测定是多面受热。
（4）耐压强度：耐火材料在单位面积上所承受的极限载荷称为该耐火材料的耐压强度，其单位为N/mm 2或MPa 。
在室温下测定的数值为常温耐压强度，在高温下测定的数值为高温耐压强度。
铸造用耐火材料对熔铸质量的贡献一、耐火材料在铸造工业中的作用铸造工业是制造业的基础，而耐火材料在铸造过程中起着至关重要的作用。
耐火材料不仅能够承受高温熔融金属的冲击，还能保证铸造过程的稳定性和安全性。
耐火材料的选用直接影响到铸件的质量，包括其尺寸精度、表面光洁度以及内部结构的致密性。
1.1 耐火材料的基本特性耐火材料是一类具有高温稳定性和化学稳定性的无机非金属材料。
它们通常具备以下特性：- 高熔点：耐火材料的熔点远高于铸造金属的熔点，保证了在高温环境下不会熔化。
- 良好的热稳定性：耐火材料在温度变化下体积变化小，能够保持形状和结构的稳定。
- 低热导率：耐火材料的热导率较低，有助于减少热损失，提高热效率。
- 良好的化学稳定性：在与熔融金属接触时，耐火材料不易发生化学反应，从而保证铸件的纯净度。
1.2 耐火材料的分类耐火材料根据其化学成分和矿物组成，可以分为不同的类型，主要包括：- 硅酸盐类耐火材料：如硅砖、粘土砖等，具有较好的抗酸性渣侵蚀能力。
- 碱性耐火材料：如镁砖、白云石砖等，具有较好的抗碱性渣侵蚀能力。
- 氧化物耐火材料：如氧化铝砖、氧化镁砖等，具有较高的机械强度和耐磨性。
- 非氧化物耐火材料：如碳化硅、氮化硅等，具有优异的高温强度和抗氧化性。
1.3 耐火材料在铸造过程中的应用耐火材料在铸造过程中的应用非常广泛，包括：- 炉衬材料：用于铸造炉的内衬，保护炉体不受熔融金属的侵蚀。
- 浇注系统：包括浇口杯、浇道、浇注管等，保证金属液的平稳流动和充型。
- 模具材料：用于制造砂型或金属型，直接影响铸件的形状和尺寸。
- 保温材料：用于保持熔融金属的温度，减少热损失。
二、铸造用耐火材料的性能要求铸造用耐火材料的性能要求是确保熔铸质量的关键。
不同的铸造工艺和金属类型对耐火材料的性能有不同的要求。
2.1 耐火度和高温稳定性耐火材料的耐火度是其在高温下不发生软化或熔化的能力。
铸造过程中，耐火材料需要承受长时间的高温作用，因此耐火度和高温稳定性是其基本的性能要求。
收稿日期:2010-09-19; 修订日期:2010-10-20作者简介:李致远(1985- ),河南三门峡人,硕士生.研究方向:冶金物理化学.V ol .31N o .12Dec .2010铸造技术F O UN D RY T ECH NO LOG Y镁钙系耐火材料抗渣性的研究进展李致远,杨 军,刘 薇,张拓燕(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘要:镁钙系耐火材料作为碱性耐火材料,其显著特点是耐火度高,抗碱性渣能力强,是一种重要的高级耐火材料.介绍了镁钙系耐火材料国内外发展情况,分析了镁钙系耐火材料损毁机理,重点介绍镁钙系耐火材料抗渣性方面的研究进展,并提出相应的技术对策。
关键词:镁钙系耐火材料;抗渣性;研究进展中图分类号:TG244 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2010)12-1625-03Development and Application of the Magnesia -DolomiteRefractories MaterialsLI Zhi -yuan ,YANG Jun ,LIU Wei ,ZHANG Tuo -yan(Xi 'an University of Architecture &Technology Institute of Metallurgy ,Xian 710055,C hina )Abstra ct :As the basic refractory materials the excellent characteristics of the Magnesia -Dolomiterefractory materials are discu ssed ,especially for ou tstandin g feature high refractoriness and high capability of basic sla g resistance .The domestic and foreign development a nd application of these materials are introduced concernin g wear mechanism of th e materials .The developm ent and research of th e slag resistance of materials are mainly in trodu ced and the correspondin g technique coun termeasures are put forward .Key words :Magnesia -dolomite refractory materials ;Slag resistance ;Developm ent1 镁钙系耐火材料的性能优势镁钙系耐火材料的主要化学成分为Mg O 和CaO ,主要物相为方镁石和方钙石,它汇集了M gO 和CaO 各自的优点,表1为几种常见的氧化物耐火材料的热力学性质。
耐火材料的主要性能指标耐火材料的主要性能指标有：1.耐火度：耐火度是耐火材料在高温下抵抗熔化的性能。
耐火度主要取决于耐火材料的化学成份和材料中的易熔杂质（如FeO、NaO等)的含量。
耐火度并不代表耐火材料的实际使用温度，因为在高温载负作用下耐火材料的软化变形温度会降低，所以耐火材料的实际允许最高使用温度比耐火度低。
耐火度一般通过试验测定。
耐火度大于1580℃的材料方可称为耐火材料。
2.高温结构强度：高温结构强度是指耐火制品在高温下承受压力而不发生变形的抗力。
常以负重软化温度来评定。
所谓负重软化温度是指耐火制品在0.2压力下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形的温度和压缩变形达4%或40%的温度。
前者的温度叫负重软化开始湿度，后者叫负重软化4%或40%的软化点。
3.热稳定性：热稳定性是指抵抗温度急剧变化而不破裂或剥落的能力，有时也称之为耐急冷急热性。
它的测定是将耐火制品加热到一定温度（850℃）然后用流动的冷水冷却，直至进行到因制品破裂而部分剥落的重量为原重量的20%时，所经爱冷热交替次数即为评定热稳定性的指标。
4.体积稳定性：体积稳定性是指耐火制品在一定温度下反复加的热、冷却的体积变化百分率。
一般在多次高温作用下，耐火制品内组成相会发生再结晶和进一歩烧结，会产生残余的膨胀或收缩现象。
一般允许的残余膨胀或收缩不应超过0.5-1.0%。
5. 高温化学稳定性：高温化学稳定性系指耐火制品在高温下，抗金属氧化物、熔盐和炉气侵蚀的能力。
常用抗渣性来评定，这种性质主要取决于耐火制品本身相组成物的化学特点和物理结构，如气孔率、体积密度等。
6.体积密度、气孔率、透气性：体积密度是指包括全部气孔在内的单位耐火制品的重量，其单位为g/cm3.气孔率（%）分显气孔率和真气孔率。
显气孔率是耐火制品上与大气相通的孔洞体积与总体积之比。
真气孔率是指不与大气相通的孔洞体积与总体积之比。
透气性常以透气系数评定，透气系数是在9.8Pa的压差下，1h内通过厚1m，面雊1m2耐火制品的空气量。
耐⽕材料各性质耐⽕材料的⼒学性质耐⽕材料的⼒学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性、和塑性性质。
耐⽕材料在常温或⾼温的使⽤条件下，都要受到各种应⼒的作⽤⽽变形或损坏，各应⼒有压应⼒、拉应⼒、弯曲应⼒、剪应⼒、摩擦⼒、和撞击⼒等。
此外，耐⽕材料的⼒学性质，可间接反映其它的性质情况。
检验耐⽕材料的⼒学性质，研究其损毁机理和提⾼⼒学性能的途径，是耐⽕材料⽣产和使⽤中的⼀项重要⼯作内容。
4.1 常温⼒学性质4.1.1 常温耐压强度σ压定义；是指常温下耐⽕材料在单位⾯积上所能承受的最⼤压⼒，也即材料在压应⼒作⽤下被破坏的压⼒。
常温耐压强度σ压=P/A ，（pa）式中；P—试验受压破坏时的极限压⼒，（N）；A—试样的受压⾯积，（m2）。
⼀般情况下，国家标准对耐⽕材料制品性能指标的要求，视品种⽽定。
其中，对常温耐压强度σ压的数值要求为50Mpa左右(相当于500kg/cm2)；⽽耐⽕材料的体积密度⼀般为2.5g/cm3左右。
据此计算，因受上⽅砌筑体的重⼒作⽤，导致耐⽕材料砌筑体底部受重压破坏的砌筑⾼度，应⾼达2000m以上。
可见，对耐⽕材料常温耐压强度的要求，并不是针对其使⽤中的受压损坏。
⽽是通过该性质指标的⼤⼩，在⼀定程度上反映材料中的粒度级配、成型致密度、制品烧结程度、矿物组成和显微结构，以及其它性能指标的优劣。
体现材料性能质量优劣的性能指标的⼤⼩，不仅反映出来源于各种⽣产⼯艺因素与过程控制，⽽且反映过程产物⽓、固两相的组成和相结构状态以及相关性质指标间的⼀致性。
⼀般⽽⾔，这是⼀条普遍规律。
4.1.2 抗拉、抗折、和扭转强度与耐压强度类似，抗拉、抗折、和扭转强度是材料在拉应⼒、弯曲应⼒、剪应⼒的作⽤下，材料被破坏时单位⾯积所承受的最⼤外⼒。
与耐压强度不同，抗拉、抗折、和扭转强度，既反映了材料的制备⼯艺情况和相关性质指标间的⼀致性，也体现了材料在使⽤条件下的必须具备的强度性能。
抗折强度σ折按下式计算。
抗折强度σ折=3PL/2bh2，(pa)式中：P—试样断裂时的作⽤⼒，（N）；L—试样两⽀点的距离，（m）；b、h—分别为试样的宽度、厚度，（m）。
耐火材料一般检测项目
耐火材料是指能够在高温下保持结构和性能稳定的材料，主要用于各种高温设备中，如冶金、化工、玻璃、陶瓷等行业。
为了保证耐火材料的质量和使用效果，需要进行各种检测，以下是耐火材料一般检测项目：
1.化学成分分析：耐火材料的化学成分对其性能有很大影响，需要进行化学成分分析，包括主要元素、氧化物含量、杂质等。
2.物理性能测试：耐火材料的物理性能包括密度、孔隙率、抗压强度、弹性模量等，需要进行相应的测试。
3.耐火性能测试：耐火材料的耐火性能是其最重要的性能之一，需要进行高温下的耐火性能测试，如抗渣、抗侵蚀、抗热震等。
4.热膨胀性测试：耐火材料在高温下会发生热膨胀，需要进行热膨胀性测试，以确定其在高温下的变形情况。
5.热导率测试：耐火材料的热导率对其在高温下的热传递性能有很大影响，需要进行热导率测试。
6.耐磨性测试：耐火材料在使用过程中会受到磨损，需要进行耐磨性测试，以确
定其在长期使用中的耐久性。
7.化学稳定性测试：耐火材料在高温下会受到各种化学物质的侵蚀，需要进行化学稳定性测试，以确定其在特定环境下的使用效果。
以上是耐火材料一般的检测项目，这些测试可以确保耐火材料的质量和使用效果，保证其在高温环境下的安全稳定性。
耐火材料的力学性能、耐磨性、抗渣侵蚀性耐火材料的力学性能是指耐火材料在承受载荷时抵抗形变和断裂的能力。
耐火材料在承受载荷时，要产生形变。
这种形变随载荷的增加而增大，一般首先经弹性变形再塑性变形直至断裂。
根据作用于材料上的应力方向的不同，如压缩应力、拉应力、剪切应力、弯曲应力、摩擦力或掩击力等.相应地将材料的强度分为耐压强度、杭折强度、杭剪强度、耐磨性和杭摘击性等。
检验不同条件下耐火材料的力学性能，对于了解耐火材料抵杭破坏的能力、掌握材料的受损机理和研究开发高质贫耐火制品都有着十分重要的意义。
耐火材料的耐磨性是指耐火材料抵抗固体、液体和含尘气流对其表面的机械磨损作用的能力。
在多数情况下，耐火材料表面由机械磨损作用而造成的危害很严重。
机械磨损常常是耐火材料工作表面损耗的直接原因。
有时，机械磨损比化学侵蚀危害还大，或者由化学侵蚀作用引起的危害，因机械作用而加剧。
如高沪上部耐火材料内衬和铁水沟常因耐磨性不足而损耗。
焦炉碳化室耐火材料也易受焦炭磨损，炼钢转炉口、出钢口以及其他受气流冲刷和各种熔融液流经之处，都常因材料耐磨性不足而损耗。
因此，耐磨性是耐火材料的一项重要性能指标。
耐火材料的耐磨性取决于材料的组成与结构。
当材料为单一晶体构成的致密多晶时，其耐磨性主要取决于组成材料的矿物晶相的硬度。
硬度越高，材料的耐磨性越好。
当矿相为非同向性晶体时，晶粒越细小，材料的耐磨性越好。
当材料由多相构成时，其耐磨性还与材料的体积密度或气孔率有直接关系，也与各组分间的结合强度有关。
因此，对常温下某一耐火材料而言，其耐磨性能与耐压强度成正比.烧结良好的制品的耐磨性也较好。
耐火材料的耐磨性与温度有关。
有的耐火材料(如铝硅系耐火制品)，一般认为它在一定温度下(如700一400℃以内的弹性范围内)，温度愈高耐磨性愈差，即可认为当温度提高后随着弹性模址的增加，耐磨性有所降低。
当温度继续升高，弹性模鱼达到最大值以后，随着弹性模量的降低，耐磨性又有所提高。
抗渣性和耐火材料的关联作者：Andy关键词：炉衬抗渣性炉渣熔渣耐火材料侵蚀危害在冶金过程中，抗渣性通常是指耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀的能力。
炉渣的成分主要为CaO，SiO2，FeO，MnO,ZnO,BaO等，当炉渣碱度偏低时，对以CaO，MgO为主要成分的炉衬耐火材料侵蚀严重，炉衬寿命降低；相反，当炉渣碱度较高时，对炉衬的侵蚀则较轻微，炉衬寿命也相对有所提高。
这导致炼钢工艺中造渣技术的变革，采用轻烧白云石造渣，结果炉衬寿命有较大幅度的提高。
炉渣中含有氟离子、金属锰离子等时，或者熔池温度升高到l700℃以上，溶液的粘度会急骤下降，炉衬的损毁速度加快，寿命大幅度降低。
所以转炉钢水温度偏高，会使炉衬寿命相应降低。
溶液渗入耐火材料内部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；钢液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至还包括金属蒸气、CO气体等。
这些渗入成分沉集在耐火材料的毛细孔道中，造成耐火材料工作面的物理化学性能与原耐火材料基体的不连续性，在转炉操作的温度急变下，出现裂纹、剥落和结构疏松，严格地说这个损毁过程要比溶解损毁过程严重得多。
因此，要降低溶液对耐火材料的渗透，措施有：a.应降低炉衬耐火材料的气孔率和气孔的孔径；b.在耐火材料中加入与溶液不易润湿的材料，如石墨、碳素等；c.严格控制溶液的粘度，即控制冶炼强度、控制出钢温度等。
熔渣侵蚀破坏耐火材料的机理十分复杂，一般包括有浸透、溶解和熔体冲刷等物理化学作用。
抗渣性的表示方法可用熔渣侵蚀量mm或％表示。
熔渣侵蚀是耐火材料在使用过程中最常见的一种损坏形式。
耐火材料抗渣性的优劣主要与其自身的化学成分、矿物组成和组织结构等有关，还与熔渣的性质及其相互作用的条件(如温度、时间、流速等)有关。
抗渣性是评价耐火材料的重要指标之一。
炉渣侵蚀耐火材料的过程可以分为：1. 单纯溶解，耐火材料与熔渣不发生化学反应的物理溶解过程2. 反应溶解，耐火材料与熔渣在其界面处发生化学反应，使耐火材料的工作面部分转变为低熔点物，而溶于渣中，同时改变了溶液和制品的化学组成。
3. 侵入变质溶解，高温溶液或熔渣通过气孔侵入材料内部深处，或者通过耐火材料的液相扩散和向耐火材料的固相中扩散，使制品的组织结构发生质变而溶解。
炉衬耐火材料的损毁机理与耐火材料的化学成分、矿物结构，炼钢工艺过程等一些十分复杂的因素有密切关系，因此要在理论上完全说清楚几乎是不可能的。
几十年来，人们对炼钢熔体与耐火材料之间的高温物理化学反应做过大量的研究，但是现在所能作出的结论，也还只是宏观的或是经验性的。
归纳起来炉衬损毁的原因大致分成四类：①机械冲击和磨损；②耐火材料高温溶解；③高温溶液渗透；④高温下气相挥发；其中以②，③两项被认为是最基本的损毁原因，所做的研究工作也最多。
由炉衬材料的抗渣侵蚀性试验，可得出镁碳砖的渣浸蚀过程为：石墨氧化→方镁石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蚀→反应生成的低熔物被熔失。
在含碳炉衬的耐火材料中，随着碳含量的增加抗渣侵蚀性会有提高，但不是碳含量越高越好，因为碳含量越高，氧化失碳后炉衬耐火材料的结构越疏松，使用效果会变差。
通过从大量的抗渣试验研究和转炉实际操作可以得出一些炉衬耐火材料抗侵蚀性的认识：(1)铁水成分对炉衬耐火材料寿命有显著影响，特别是硅、磷、硫的含量。
(2)转炉终点温度过高将导致炉衬寿命降低，特别是当终点温度在1700℃以上，每提高10℃，炉衬耐火材料的侵蚀速率都会有显著增加。
(3)提高炉渣碱度有利于降低炉渣对碱性耐火材料的侵蚀。
(4)提高渣中MgO含量，可以降低炉渣对炉衬耐火材料的侵蚀。
(5)提高渣中FeO含量会导致炉衬耐火材料侵蚀加剧。
(6)转炉吹炼初期，渣碱度比较低，对炉衬侵蚀严重，应采用白云石造渣，使渣中MgO含量接近饱和状态。
(7)萤石对炉衬也有侵蚀，因此应尽量降低萤石的加入量。
(8)白云石、镁白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蚀性要优于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材料的高温热塑性和抗渣渗透性。
(9)要求炉衬耐火材料的原料有较高的纯度，如镁白云石砂要求杂质总量SiO2+A12O3+FeO小于3％；其他如电熔镁砂、石墨等也有类似要求。
耐火材料有一个重要的性质就是耐火度，耐火度是指在1580℃以上的无机非金属材料。
包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品。
具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料。
通常情况下，耐火材料按酸碱性分为酸性材料制品：以石英（SiO2)为主晶相。
硅砖（SiO2≥93%）；60％≤SiO2≤80％，半酸性材料。
(焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉)碱性材料制品：以MgO、CaO为主晶相。
它们的熔点高，抗碱性渣侵蚀能力很强。
镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖。
(碱性炼钢炉及有色金属冶炼炉)中性材料制品：以Al2O3、ZrO2为主晶相。
黏土砖、高铝砖、莫来石砖、锆英石制品。
(高温炉衬材料,石油、化工的高压釜内衬)耐火材料一旦被炉渣侵蚀后就把Si，Mn，Ba，Mg，Al等杂质元素带进铁水钢液之中，给冶金过程带来极大地不便。
轻则加长冶炼周期，增加冶炼成本，重则损耗冶金设备，造成安全事故。
而且，耐火材料中部分金属元素是对人体有害的，硅微粉吸入肺部后可致人肺痨，楼上说的硅质纤维类确实对人体也有很大危害，其实其它象无机纤维类在吸入气管或肺部后同样危害人体，另外，氧化铬在碱性高温环境中有毒，沥青、沥青结合耐火材料及干馏后耐火材料在加热后散发的气体有毒炉外精炼是减少炉渣侵蚀最根本最有效的方法之一。
炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。
炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:1)可以改变冶金反应条件。
炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。
2)可以加快熔池的传质速度。
液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。
3)可以增大渣钢反应的面积。
各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。
微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。
发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向炉外精炼技术已经应用40年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。
但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。
1)实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。
精炼工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。
2)炉外处理设备将实现“多功能化”。
在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。
3)开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以适应不同精炼炉的需要,注重产品质量的稳定性。
耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适应,最大限度地降低侵蚀速度。
要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配套材料,研究开发保温和修补技术,提高炉衬的使用寿命。
4)减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标准后再排放,加强环境保护意识。
炉外精炼技术是一项提高产品质量,降低生产成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。
只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。
其次，保证和提高原料的纯度，改善制品的化学矿物组成。
耐火材料制品通常多为多晶组成体，单一相间熔体速度不同，如主晶体周围的基质多为耐火性质低的矿物或含量较多的低熔物，使其稳定性低于主晶溶解速度，在高温熔渣的作用下，常成为整个制品的薄弱环节，因而改变基质部分化学矿物组成，尽量减少其中低熔物和杂质的含量，能够有效地提高制品的抗渣性。
还有，选择适宜的方法减产，获得具有致密而且均匀的组织结构的制品。
通常熔渣侵蚀过程是各种复杂因素综合作用的最终结果，在实验条件下可以通过适量的减产来保证炉衬耐火材料的抗渣性。
另外常见的减少炉渣的侵蚀方法还有提高炉渣碱度,改善炉渣流动性,缩短出炉时间,减少出铁口受到的机械冲刷侵蚀及空气氧化机率。
炉渣碱度低,黏度大,流动性差,排渣不畅,须增加人工用圆钢带渣操作,延长出炉时间,加剧了出铁口手机械冲刷及空气氧化的程度,在生产工艺上,炉渣碱度低,不利于MnO的还原,Mn回收率低。
因此,提高炉渣碱度改善炉渣流动性,可减少出铁口受到侵蚀,提高Mn回收率,改善各项技术经济指标。
近年来,我们在配足焦炭,改善炉况方面做了很大的努力,使SiO2还原率增加,渣中SiO2含量由原来的34-36%下降至30-31%,炉渣碱度由0.35-0.4提高至0.5以上,大大改善了炉渣流动性,出炉时间有18-20分钟缩短到13分钟以内,大幅度减少了出铁口受到的机械冲刷和空气氧化侵蚀。
