RH 炉真空管的耐材、八、亠前言RH真空处理技术是一种操作简单,能有效提高钢质量而又十分经济的 二次精炼方法，该技术的实施要求相关耐火材料必须能够经受急冷急热、钢水湍 流冲刷、高真空条件及各种碱度的渣、合金成份的强烈化学作用。1插入管 由于其特殊的使用功能(长时间浸渍钢水及渣液中),对内衬耐材要求更为苛刻。 目前,插管内衬大都采用优质镁铬砖,镁铬砖与外壳及通气管道的固定依赖于浇 注料,而该浇注料的寿命直接影响到插入管的使用寿命。武钢二炼钢厂由于新炼品种钢居大多数,尤其炼高牌号硅钢时,脱硫 剂加入量较大,渣的碱度提高,对耐材侵蚀加剧,再加之插入管中浇注管尺寸较 小,插入管大多数因为浇注料结构剥落、侵蚀而损毁,鉴于此,我们针对上述问 题,做了大量实验工作,力图提高浇注料的抗结构剥落能力,研制了刚玉-尖晶石 浇注料,经现场试用结果表明,该产品基本满足现场使用需求。2 试验过程2.1 试验原料本试验采用的主要原料有电熔白刚玉、电熔致密刚玉、电熔镁砂、尖 晶石A、尖晶石B、硅微粉、钢纤维等。所用主要原材料的理化指标如表1。表1 主要原材料的理化指标原料名称 Al2O3(w)/% SiO2(w)/% Fe2O3(w)/% MgO(w)/% 体密/kg。m-3显气孔率/%电熔白刚玉 98.90 0.56 0.25 3.70X 103 4.5电熔致密刚玉 98.50 0.72 0.28 3.89X 103 3.0电熔镁砂 0.95 97.50 3.45X103uf-SiO2 92.302.2 材质系统的选择刚玉-莫来石质、铬刚玉质等高档浇注料的性能。全面考察各类浇注 料在不同温度处理(110CX24h,1100CX3h,1500CX3h)后的常温强度、线膨 胀、气孔率、体密等常规指标。结果表明,几种浇注料上述指标都相当好,又进 一步考察热震稳定性及抗渣性。热震稳定性是通过检测1100C水冷后试样抗折强度残余率作比较。其 结果见图1 。图 1 热震稳定性实验1. 刚玉浇注料 2. 刚玉 - 尖晶石浇注料3.刚玉-莫来石浇注料 4.铬刚玉浇注料显然,刚玉浇注料热震稳定性最差,其它 3种浇注料相当,其中以刚玉 莫来石质热震稳定性稍优。抗渣性实验是采用坩埚法进行,准确称量磨碎的 50g 钢包渣放入25/0 30X25mm的圆台形坩埚中，1500CX3h烧后，切开分析其变质层及侵蚀 层厚度。钢包渣的主要化学成分见表 2(以下抗渣实验均用此渣)。表 2 钢包渣化学成分%成分 CaO MgO SiO2 Al2O3 C/S钢包渣 43.10 7.32 12.84 25.73 3.36结果表明:抗侵蚀性：、(1)(3) 抗渗透性： X2)(1)、因此初步选定铬刚玉质、刚玉尖晶石质， 但考虑到环保(6 价铬污染) 及市场价格因素， 最终选定刚玉-尖晶石质浇注料。2.3 基本配比的确定2.3.1 结合系统的确定刚玉-尖晶石浇注料， 一般有两种结合系统: 低水泥结合系统、MgO-SiO2-H2O结合系统。针对两种结合系统，主要对比浇注料的强度指标及抗渣 性能。结果表明,MgO-SiO2-H2O系统结合的浇注料,不但中温烧后强度比低水泥 结合系统浇注料要高，而且抗渣侵蚀性能明显比后者强，抗渣渗透能力相当。因 此选定MgO-SiO2-H2O结合系统浇注料,浇注料作深入研究。2.3.2 镁砂及硅微粉加入量的确定 镁砂及硅微粉的加入量对浇注料的各项性能影响较为显著,尤其对高温体积稳定性的影响较大,而高温体积稳定性是插入管安全使用的重要保障之 一。因此, 我们较为详细地比较二者不同加入量下材料的线变化及组织均一性 (高、中温烧后强度比),实验结果见图2、 3。图2试样线变化与MgO加入量关系图 3 试样线变化与 uf-SiO2 加入量关系由线变化结果，我们初步选定w（MgO）加入量为2a%、a%,uf-SiO2加入 量为2b%、3b%（线变化均在0.5%之间），进一步考察试样高中温 1100CX3h,1500CX3h烧后强度比。结果如表3。表 3 试样高中温烧后强度比w(MgO)/% 2a 3a 2a 3aw(uf-SiO2)% 2b 2b 3b 3b高中温烧后耐压强度比 1.32 1.13 1.43 1.56高中温烧后抗折强度比 1.54 1.21 1.92 1.82综合考虑线变化及组织均一性，最终选定w（MgO）加入量为 3a%,uf-SiO2 加入量为 2b%。2.3.3 尖晶石的加入浇注料中仅仅依赖MgO与A12O3形成MA对性能的改善还远远不够（因 为MgO的加入量是有限的），因此，我们为进一步提高浇注料的性能，直接加入预 合成尖晶石细粉。尖晶石的加入不但可以产生一定的高温收缩，抑制MgO的异常 膨胀,而且预合成尖晶石的加入可以降低MgO生成的MA的温度。尖晶石的品位和牌号较多， 化学成分区别较大， 而尖晶石的牌号及加 入量直接影响基质中MA/M及A/M，据文献2报导合适的MA/M,A/M比对浇注料 性能的影响,最终选A、B两种尖晶石细粉复合加入，总加入量为6%10%（质量百 分数）。2.3.4 钢纤维的加入实验结果表明，添加适量的不锈钢纤维，不但可以增加浇注料各温度 下的强度，而且还可以降低热应力，提高材料的热震稳定性及抗剥落性能。2.4 施工性能调整插入管内部结构较复杂,武钢二炼钢厂RH插入管中浇注料尺寸较小 （ 见图 4） 。图 4 插入管横断面示意图I处浇注料平均厚度仅25mm, 一旦安装过程中造成镁铬组合砖偏心误 差,最小厚度仅为10mm左右。浇注料的流动性能好坏直接关系到浇注质量及使 用寿命，而且浇注料的临界颗粒亦不宜太大，否则I处是无法打结得致密，势必 导致镁铬组合砖松动而造成插入管损毁。因此,最终选定浇注料临界粒度为8mm,选择复合减水剂，减少浇注料 的加水量, 并且对不同产地的硅微粉进行比较, 对颗粒级配比进一步调整, 确定 浇注料的最终配比。该浇注料加水量在4.2%4.5%之间，用跳桌法检测其流动值 时, 跳动 10 次流动值可达到 190mm, 跳动 15 次即可达到 210mm。3 工业试验研制的刚玉一尖晶石质浇注料于1999年4月在武钢二炼钢RH上进行 工业试验。工艺条件为:环流速度为 30t/min, 环流气流量为 600L/min, 真空度为 66.7Pa(以上均为设计值，实际操作中，有少量出入)。钢液温度为16001700C, 处理时间为835min,其中无取向钢等品种钢处理时间一般在2535min。试验结果如下:试验每对插入管的平均寿命为41次;平均总处理时间 为968min;处理钢种50%以上是无取向硅钢,另外还有一部分咼牌号品种钢。4 结 论(1) 通过调整浇注料中MgO粉、uf-SiO2、MA的加入量,研制开发了用 于插入管的微粉凝聚结合的刚玉尖晶石浇注料。(2) 在浇注料中加入适量的钢纤维,其热稳定性能优良、组织均一性 好、抗渣性能良好。(3) 研制出的刚玉一尖晶石浇注料用于RH插入管的平均使用寿命为 41次，平均总处理时间为968min,可处理各种牌号的钢种,满足了 RH插入管的使 用需求。联系人： 无锡 179190784回复信息 第 8 条发表时间：2008-5-28 13:30:59内容：另外可尝试使用镁错共晶料使用镁错共晶料的作用是：1 、使用镁错共晶料替代镁砂细粉，可防止镁砂细 粉的水化反应，避免制品在升温时开裂。由于镁错共晶料中 ZrO ：大多分布在MgO晶体周围，MgO和ZrO :之间的相互溶解，可以有效抑制MgO的活性。使 MgO 与 HZO 发生反应的趋势受到抑制。 2 、 ZrO ：的引入，使制品的抗热震稳 定性提高。由于ZrO :在不同温度条件下会发生不同程度的晶形转变，在单斜 晶系一四方晶系一立方晶系之间发生晶形转变，在制品内部产生微裂纹，当温 度变化时，这些微裂纹会吸收膨胀，从而使制品的抗热震性能提高。3 、ZrO ： 可以减少钢液、钢渣对制品的润湿，提高制品的抗渣渗透性能。使用镁铝尖晶石可以提高 制品的抗渣侵蚀性能，尤其是炼钢碱性渣的侵蚀。也可防止在 A12o ：质浇注料中引入较 多 MgO 而引起的恶性膨胀。容：不含硅灰的低水泥结合铝尖晶石浇注料，通常基质中不加镁砂;如果加镁砂2%,而同时不加硅灰，烘烤时极易出现开裂情况。普通 RH 浸渍管用铝尖晶石浇注料基质通常采用尖晶石细粉，白刚玉细粉，氧化铝微粉，3左右的纯铝酸钙水泥，颗粒采用电熔刚玉，1550度烧后线变化性能更好的应采取如下方式：10采用高档富铝尖晶石、基质采用尖晶石粉、尖晶石微粉、超低水泥11.5%.、铝凝胶粉3%。