LF炉用耐火材料.ppt

LF炉用耐火材料,主讲人： 组员：,一、前言 二、LF炉的发展 三、LF炉简介 四、LF炉用耐火材料 五、总结,一、前言 LF(Ladle Furnace)被称为钢包精炼炉，属于二次精炼炉，LF精炼是炼钢工业中使用较多的炉外精炼设备之一。近几年来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。LF精炼纯净钢的研究近年来受到多方面的关注，不同的炉衬耐火材料对精炼效果有不同的影响。下面主要介绍一下LF炉及其所用的耐火材料。,二、LF炉的发展 LF钢包精炼炉是由日本大同钢铁公司1971年率先开发使用的。该公司用LF炉冶炼取代了电弧炉，减轻了电弧炉的精炼负担，提高了电弧炉的生产率。LF炉发展初期仅用于生产高级钢，随着冶金、连铸及相关控制技术的发展，扩大了LF炉的应用范围。 由于LF炉具有投资少、用途广、精炼效果好等优点，近年来，国内外己将LF炉作为主要的炉外精炼手段。,三、LF炉简介,LF钢包精炼炉定义 LF钢包精炼炉是将电炉内还原熔炼的钢水送入钢包，在将电极插入钢包钢水上部炉渣内并产生电弧，边加入合成渣，边用氩气搅拌，使钢包内保持还原性气氛，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备，钢包炉是炉外精炼的主要设备。目前,已将此法与转炉配合使用，对钢水进行脱氧、脱硫及调整成分。,LF炉的机械设备 LF炉的机械设备包括钢包、钢包车、精炼炉变压器、短网、底吹气系统、冷却水系统、精炼炉炉盖、气动系统、合金加料装置、排烟除尘系统。LF装置示意图如图1,1石墨电极；2合金料仓；3底吹气透气砖；4钢包滑板,图1 LF装置示意,LF钢包精炼炉的生产流程和功能,图2 钢包精炼法生产流程图,1、真空脱气功能。 2、使钢液具有升温和保温功能。 3、氩气搅拌功能。,四、LF炉用耐火材料,LF的耐火材料主要指钢包的耐火材料。钢包的耐火材料包括钢包内衬耐火材料、透气砖、滑板、出钢口填料（即引流砂）等。,对钢包耐火材料的主要要求： *耐高温，能经受高温钢水长时间作用而不熔融软化； *耐热冲击，能反复承受钢水的高温和钢水浇铸以后的高温向低温转变而不剥落； *耐熔渣的侵蚀，能承受熔渣和熔渣碱度变化对内衬的侵蚀作用； *具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅拌和冲刷作用； *内衬具有一定的膨胀性，在高温钢水作用下，使内1 衬之间紧密接触而成为一个整体。,钢包内衬用耐火材料 钢包内衬由于不同精炼方式而要求不同，总体来讲，钢水在钢包精炼时，包衬的工作条件十分苛刻，主要有以下几个特点：高温，一般精炼温度高达16001800；炉渣成分和碱度变化大（碱度从0.5会增加到4左右）；高温下真空，真空度可达到66Pa，有些耐火材料会发生分解；急冷急热温度变化大，造成耐火材料的侵蚀剥落；钢渣在钢包内停留时间长，对钢包耐火材料的热负荷强度较大。,吹氩搅拌造成的钢液和炉渣对炉衬的强烈冲刷、电弧的高温辐射作用，超洁净钢长时间的精炼、间歇作业造成温度波动等，造成耐火材料的侵蚀和剥落比较严重。据国外资料报道，LF炉的精炼操作费用的70%消耗在耐材上。因此，耐火材料的选择就非常重要。,我国LF钢包渣线部位自从采用MgO-C砖代替镁铬砖后，综合使用效果明显，使用寿命大幅提高，上钢五厂（宝钢集团上海五钢有限公司）40吨LF钢包渣线部位应用洛阳耐火材料厂生产的MgO-C砖，并与电熔再结合镁铬砖进行了比较，使用结果表明，其侵蚀速度为1.28mm/炉，远优于镁铬砖的1.67mm/炉，使用39炉后发现，渣线MgO-C砖侵蚀均匀，不像镁铬砖那样局部蚀损严重、不均匀。,1、渣线部位用耐火材料 渣线部位可选用MgO-Cr2O3砖、MgO-C砖、MgO-CaO-C砖等碱性耐火材料来提高其使用寿命。 早期钢包渣线部位使用的耐火材料是直接结合镁铬砖、电熔再结合镁铬砖等优质碱性砖，但其伴有严重的六价铬污染。随着技术的发展，MgO-C砖成功在转炉上使用后，LF钢包渣线部位也开始使用MgO-C砖，并取得了良好的使用效果。目前，我国和日本一般都使用含碳量为12%20%的以树脂结合的MgO-C砖，而欧洲多采用沥青结合的MgO-C砖,含碳量一般在10%左右。,近几年来，随着我国洁净钢产量的不断增加和质量的不断提高，对 LF 精炼炉及其它炉外精炼设备用耐火材料提出了更高的要求。它不仅要求耐火材料的使用寿命长，而且还要对钢水有净化作用，至少不对钢水产生污染。 目前，为了满足 LF 精炼炉精炼帘线钢及其它高级钢种的需要，研制出了镁白云石碳砖。经过在某钢厂 90 t LF 精炼炉（精炼率100%）上多炉役使用，取得了良好的使用效果。镁白云石碳砖其中游离CaO 能够吸附钢水中的S、P等非金属夹杂物，反应生成C2S、C3S,使炉渣粘度变高，润湿角增大，阻碍炉渣向砖内渗透，具有良好的抗渣性和净化钢水的功能，从而提高其使用寿命。镁白云石碳砖含有较多游离CaO，在高温下，蠕变大，塑性好，可以缓冲因温度波动而产生的热应力，具有良好的抗热震性，适合于炉外精炼中温度变化剧烈的工作环境。,所以渣线部位采用的优质耐火材料具用高碱度、耐高温（MgO、CaO的熔点分别为2800和2500，它们是高熔点氧化物）、耐侵蚀、抗热震性好的的特性。,2、包壁用耐火材料 包壁通常采用锆质砖和结合Al2O375%90%的烧成或不烧Al2O3-C砖，近年来为生产洁净钢，流行采用高碱度精炼渣，大量配入萤石，以强化钢液搅拌等，使包壁衬侵蚀损坏特别严重。为此，包壁衬发展用增加Al2O3-C砖中的氧化镁含量，降低成本的镁橄榄石和镁碳砖。,3、包盖用耐火材料 目前包盖一般采用浇注料，对浇注料的要求：浇注料应具备良好的高温性能，以满足LF精炼炉操作中的高温作业和喷溅炉渣所引起的侵蚀；浇注料的抗热震性和耐剥落性均优，以适应LF精炼操作中的温度变化及间歇作业；有较好的初期强度和良好的施工性能。 高纯刚玉质浇注料采用整体浇注施工，它具有施工方便、强度高、使用寿命长、工人劳动强度低等特点。洛耐院西苑耐火材料厂生产的高铝质浇注料，使LF炉的使用寿命达500炉以上。,4、包底用耐火材料 大型LF炉包底用浇筑大砖，如日本Asshiglass公司开发的Al2O3-MgO-SiO2系浇筑大砖，抗渗透性好。LF炉包底用高钙质干式捣打料，如奥地利Veitsch镁砂公司开发的LF炉包底，用了含CaO16%高钙质干式捣打料。LF炉包底座砖用浇注料，例如日本开发的Cr2O3的超低水泥高铝浇注料。,透气砖用耐火材料 透气砖是精炼耐火材料中重要组成部分，在大多数炉外精炼设备中，都采用透气砖吹入惰性气体，以强化熔池搅拌，纯净钢液，并使温度、成分均匀。在LF炉工艺过程中，没有底吹透气砖的正常工作，以上工艺就不可能进行。因此，透气砖在LF炉外精炼中所起的作用很重要。,LF炉外精炼用的透气砖有弥散型、缝隙型、定向型三种。弥散型的缺点是强度低，使用寿命不高；缝隙型的缺点是吹入气体的可控性较差。定向型一般为圆锥形和矩形，定向型透气砖的寿命一般比不定向型高23倍。,透气砖的材质主要为烧结镁质、镁铬质、高铝质、刚玉质等。近年来，在LF精炼钢包中使用最普遍的是包铁皮的圆锥形透气砖，并与座砖配合，装在包底的砌砖内。为便于更换，还在透气砖和砖座之间加设套砖。随着定向型透气砖质量的提高，其使用寿命可达到与包底寿命相同，这样就有条件使用矩形透气砖，以提高透气砖安装砌筑的质量。,滑板用耐火材料 滑动水口主要安装在钢包底部，滑板（如图3）位于钢包滑动水口处，滑板部分是关键部件，它的好坏直接影响到滑动水口的使用寿命。 由于上、下滑板的滑动面承受高温钢水的侵蚀和冲刷作用。因此要求滑板具有耐高温、耐侵蚀、耐剥落、耐热震性和耐磨性的性能。目前滑板的选材主要有：高铝质、镁质、铝碳化硅质、铝碳质和铝锆碳质，这些材质可制成烧成或不烧的滑板砖。,图3 两层式滑动水口,出钢口填料（即引流砂）用耐火材料 打开钢包口的滑动水口时，钢包能否自开是使用滑动水口的关键，尤其对质量要求较高的钢种来讲，钢包能否自流，是影响钢种成本的基本保证，为此，引流砂的选取十分重要。引流砂的选取应满足以下要求：由于引流砂在钢包水口中长时间高温状态，要求烧结层的耐火度高；由于引流砂填入水口后直接与钢水接触，起始烧结温度不易过高；引流砂在使用过程中承受较大的钢水静压力，要求具有良好的流动性。,生产实际中使用的引流砂有镁橄榄石质、硅质、锆质等引流砂。镁橄榄石质的引流砂烧结层出现的温度较低，LF精炼炉长时间精炼，烧结层加厚，钢水上连铸浇铸时，自动开浇率低，但其价格低廉。石英质砂缺点在1200以上因为相变引起较大的体积膨胀，导致填砂与水口内壁的附着力增加，不利于开浇时填砂的自