耐火材料的最新技术动向

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72/∽耐火材料的最新技术一

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6f]摘要厶 本文介绍了定形和不定形耐火材料的最新发展趋势，从定形耐火材料向不定形耐火材料的转换过程，以段篪工技术的改进和自动化操作。

关词动键向1绪言

尊术、巧

形向材卡 f耐戈 十予震f材料； 1料，其共同点都是石墨扮演主角。日本的耐火砖总产量近 1问减少一半，尤其是到 18 O年 92年显著减少 ( 1。对于减少的理由已经谈图 )过了，主要有：①向不定形化过渡；②捷用拄术提高；③耐火砖质量的提高尤其是耐火砖质量的提高 .促使从氧化物系耐火材料向含石

耐火材料产业以钢铁为主，长期作为高温工业不可缺少的产业材料而得到发展。最近 1 O年间，日本的耐火材料生产量显著减少， 另外伴随着日元比值的增高，进口品增加，耐火材料产业的情况日益严重。近年来，耐火村

料的主要动态为①向以石墨为中心的含碳系耐火材料方向发展；②向作为功能材料的连铸用耐火材料发展；◎向各种不定形耐火材料发展等。本文尤其根据耐火材料技术的发展，阐述了现状和最近的动向。 2定形耐火材料的动向、

墨的含碳系耐火材料的转变。在材质方面，粘土质砖显著减少，铅质砖及镁铬质砖没有较大的跌落 ( 1。应该说镁铬砖在内容上有了图 )变化 ( 2。战后.镁铬砖从不烧砖开始.图 ) 随着炼钢条件等的苛刻化，向高温烧成砖 (直接结合 )变化。在 19 9 2年逐渐取消不烧砖。

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l『耐^砖产量

、 l产、 I’ 牯土砖 I.

◇圉 2镶铬质砖生产内容的比较{据耐火材科协会资科 )根

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高悟砖

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2 1含碳耐火材料 .

含碳耐火材料的典型是 Mg C质耐火砖。 O. 在 17 9 0年左右开发 .披作为水冷电炉侧墙砖试用，其后用于转炉，被确认效果良好，于是迅速普及。 Mg -质砖的特点

是：①耐炉渣 OC侵入和②耐热震性均良好。以前镁铬质及白云石质砖的缺点是吸收炉渣成分，产生所谓的结

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圉 1日本耐火砖生产量的变化{根据耐出材科协会资科)

定形耐火材料最近大的变化是含碳系耐火材料的发展。含碳系耐火材料分为：类似转炉、混铁车内衬等结构体的耐火砖；具有滑阀、气密管、浸入水口等功能的连铸用耐火材

构剥落。 Mg C质砖通过使用石墨，消除了 O.这一缺点，其特点是将反应层限定在工作面。

C质砖的开发也已经历了 2 0年。在这期间，研究了氧化镁原料的质量及使用粒度、石.

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墨的选择、垒属的应用等。现在已经是根据充分利用 Mg ) (一 C质砖的特性这一基础观点，再次进行研究的必要时期。转炉侧墙用长尺寸砖的组织概念图如图 3所示。工作面达到所规定的温度时，背面也有相当广泛的温度分布。此时 .根据碳结台的形成情况 .预测会在内部形成脆弱层，必须充分掌握各温度区域的特性。

为目的，开发了高铬质镁铬砖。图 5为砖中的c 2 3含量对低碱性炉渣的影响。 c 1 3含量 r0 ro

越高 .耐侵蚀性越好。一方面，砖中熔剂组成( t、F 2、C O、A )的增加，显示耐 S02 eo3 a k侵蚀性下降的倾向：为此，使用电熔镁铬质原

料及氧化铬的再接台砖对耐侵蚀性有效还有部分开始使用镁铬铁矿质原料的。另一方一

面，使用过的镁铬砖还存在污染环境等问题，考虑开发、使用无铬砖，在水泥回转窑中开始使用白l石砖和尖晶石质砖。云

睽占 l

图 3 Mg C质砖的组织概念图 O- 2. 2高铬质耐火砖

图 4在各种温度下饶成的镁铬耐火材料的强度

镁铬砖利用其特性，作钢铁工业的炼钢用炉材而被用于 RH炉、AOD炉、VOD炉等的 2次精炼炉及水泥回转窑等。镁铬质砖的使用是在战后从美国 GR公司引进技术后才真正开始使用的。特苣是由被作为“当

组织”来管适理的粒度所构成的砖。镁铬砖的研究一贯多以烧成的结合形态进行研究，称作直接接台，主要是防止使用时因吸收熔渣等杂质而造成结构剥落。镁铬质砖的结合形态大致可分成硅酸质组成为中心的液相结合和由铬镁构成的直接接合。直接接合分为由所用原料生成的 Mg O C 2系结合和 2次生成的结合。对于镁铬质 r0,砖来说， 2次尖晶石的生成基本上是与 Mg O和 03( 2、F 2、cr 3的反应，对 Al e03 2 ) 0此有各种研究。图 4为镁铬质砖的强度，根据各烧成条件的不同，高温强度也不同。这些都与组织形态相对应，耐火材料是通过选择组织凰 s在低碱性炉渣中 C a含量 hO和侵蚀指数之间的关系

2.无硅及 C O— r系耐火材料 3 a Z

长水口、浸入水口多使用硅碳系材铅

质。 s (融 So )是对耐热震性有利的原 i熔 j2料，但是与炉渣和锕水中的 Mn e系氧化物、F反应生成低熔点物质 .耐侵蚀性差。为了既不

来决定特性的最近以提高耐熔融还原炉及 AOD炉等的低碱性炉渣的侵蚀性和耐磨损性

降低耐热震性，叉可除去硅成分，通过①采用最佳的鳞片状石墨量；②应用氧化铝微粉原料

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强化基质组织；③改进结合剂等，开发了改善

耐侵蚀性的无硅质材料其用量由于与最近提高耐用性的要求相对应而不断增加。另一方面，铸造 Al静钢时 .在水 g内壁表面生成镇 l的非金属杂质降低了铸造速度，造成放出钢水流偏流，使操作不稳定：与此同时，一部分附着氧化铝随着钢水流脱落，进入结晶器内 .凝

的价格上涨等问题，故转向开发在氧化铝质浇注料中添加了铝尖晶石质料，并逐渐成为主流。而且，为控制炉渣浸润，研究了尖晶石原料的使用粒度或高铅质尖晶石砂的使用方法， 并达到实用化。

固成壳体，形成杂质缺陷。为了降低浸入水口 的 Al 2 03附着，扶结构及村质两方面研究

了各种解决办法。在结构方面 .已实用化的有畋气

水『阶梯式水口；在材质方面，报道了应用]和 B N、AI N、S等氯化物的材质或 Z B、赛 t N4 r2隆菩对防止附着有效：但是，由于耐蚀损性或价格方面的原匪而不能达到正常使用。这一 (—r一材质缺点较少 .一部分可以稳定 j O,C Z使用： 3不定形耐火材料在耐火材料生产量中，不定形耐火材料所占的比例逐年增加 ( 6,与其说不定形耐图 )火材料生产量的增加，倒不如说是因耐火砖产量降低而形成的表面上的增加；在钢铁工业中，不定形化率也逐年增加， 1 9年达到 94 5%。不定形耐火材料按不同施工类别的生产 8量如图 6所示质量好、且施工易于自动化的浇注料及喷补料在增加。不定形耐火材料的最近动向是：①低水泥浇注料的开发和使用研究；②喷补修补法的改进研究；③施工法的机械『、自动化：七 3.低水泥浇注料的开发 1

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图 6

定形耐火材料比率及除施

工品种外生产量的变化

以往浇注料的缺点是：高铝水泥加入量多、水分量高、充填性低=为了改进这一电， 抟近大幅度地降低高铝水泥的添加量，在使用以微米为单位的超微粉的同时，使用分散剂，

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