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耐材常用知识1. 减性炉渣和酸性炉渣的定义炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指标。尽管组成炉渣的氧化物种类很多，但对炉渣性能影响较大和炉渣中含量最多的是氧化镁等氧化物，因此通常用其中的碱性氧化物和酸性所化物的质量分数之比来表示炉渣碱度。炉渣碱度分为二元碱度，三元碱度和四元碱度。渣的碱度在一定程度上决定了其熔化温度、熔化性温度、粘度、稳定性以及其脱硫和排碱能力等性质。因此碱度是非常重要的代表炉渣成分的实用性很强的参数。炉渣成分可分为碱性氧化物和酸性氧化物两 大类。现代炉渣结构理论认为熔融炉是由离子组成的。熔融炉渣中能提供氧离子的氧化物称为碱性氧化物，反之，能吸收氧离子的氧化物称为酸性氧化物，有些既能提供又能吸收氧离子的氧化物则称为中性氧化物或两性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称为碱性炉渣，以 酸性氧化物为主的炉渣称为酸性炉渣。生产中常把二元碱度R1的叫碱性，把R1的叫酸性渣2. 蜡石在耐火材料中的突出表现一般蜡石含Al2O315%30%，SiO270%85%，其他杂质成分很少，是良好的半硅质耐火原料。很早以前美国就将大块蜡石凿成砖块，砌筑烟囱和炉底，俗称耐火石或炉石。以蜡石为原料制造耐火材料，日本已有百年历史，至今仍然大量生产蜡石质耐火材料。我国蜡石砖从半工业试验开始基本上是采用蜡石生料制砖，加入10%结合粘土配料，为了减少Fe2O3、K2O、Na2O等杂志成分，有的制品加入5%结合粘土，或者采用全部蜡石配料。蜡石硬度小，采用轮碾机或反击式破碎机组成，就可以配料制转。轮碾机破碎的蜡石颗粒呈圆形、表面光滑，制砖泥料容易达到紧密堆积，使制品的气孔率较低。蜡石可以直接作为耐火混凝土骨料，轻烧或煅烧后的蜡石作耐火混凝土骨料更好些。因为蜡石煅烧后，硬度增加、容量减小，具有良好的热震稳定性及较高的强度。从施工机械化，接生劳动力，节省能源的观点出发，盛钢桶内衬从投资成型开始，以及捣打、喷补修理等，向不定化发展。蜡石可以作为散状的投射料、捣打料和喷补料，含碱亮较高，烧结性好的绢云母质蜡石，可以用来制造高致密的特殊耐火材料，用于炉窑磨损较大的低温部位。蜡石在硅砖性质有比较明显的影响。硅砖配料中引入1%叶蜡石和3%英石叶蜡石时，硅砖中的石英几乎完全转化，石英的鳞石英化过程明显停滞，形成方石英结构，制品有较高的性能指标。如变型温度为1650，如果加入叶蜡石超过1%时，变形温度降低到1630。在磷酸盐结合的刚玉混凝土中，加入蜡石后，能使凝固温度降低到室温。在适当的温度下(937以下)能提高温度，可是大大降低软化温度，但制品的热震稳定性提高。蜡石与结构粘土共同磨细制成耐火泥浆或耐火涂料，奕可以在蜡石粉中添加无机及有机粘结剂制成泥浆或涂料。由于蜡石在高温下略有膨胀性，蜡石泥3. 连铸耐火材料的应用连铸耐火材料与连铸技术的发展有着密切的关系，是保证连铸生产的关键材料之一，两者是互为促进、相辅相成、共同发展的。连铸用耐火材料所包括的范围，一般认为应从钢包用耐火材料算起，包括中间包和中间包至结晶器之间用的耐火材料。钢包用关键材料为工作衬用耐火材料，主要有高铝砖和铝镁碳砖，用于砌筑包壁。还有镁碳砖，主要用于钢包渣线部位。目前一些钢厂还使用铝镁浇注料和铝镁尖晶石浇注料作为钢包衬。钢包用透气砖，其材质主要为刚玉质。其作用主要为：调整钢包内钢水温度、成分均匀化和净化钢水。要求其使用寿命与钢包同步，吹开率大于80%。钢包至中间包用长水口，其上口与钢包滑动水口相连，下端插入中间钢包水中。其作用为防止从钢包进入中间包的钢水的二次氧化，提高钢水的清洁度。中间包关键材料为其工作层用耐火材料，主要有涂料，其材质主要有镁铬质和镁质涂料。其特点为：维修方便，更换迅速，提高中间包作业率;延长砖衬使用寿命;可以使用普通耐火材料做包衬，降低造价，便于清理残钢和残渣，减轻清包劳动强度;涂料耐侵蚀性较好，有利于提高钢水质量。另一种工作层材料为绝热板，其主要材料有硅质，镁质和镁橄榄石质绝热板。采用绝热板后，中间包可以实现冷包浇注，其优点是可以节能;加快中间包周转，提高作业率;绝热效果好，钢水在中间包内温降较小，有利于中间包作业。硅质绝热板适用于普钢连铸，镁质绝热板适用于特钢连铸，而镁橄榄石质绝热板则介于上述两者之间。中间包滑动水口通常由三层式滑板组成，滑板材质于包钢滑板材质相仿，但目前主要铝锆碳质滑板，其使用安全可靠，使用寿命较高。中间包整体塞棒，主要用于中间包至结晶器的钢水流量控制。亦可由塞棒向中间包水口吹氩，防止水口堵塞。其材质为铝碳质，为了提高其使用寿命，可在其头部复合镁质或锆质材料。水平连铸用关键耐火材料主要是分离环，其材质主要为氮化硼基、氮化硅基材料。其特点为耐热冲击性好，不与钢水浸润和易加工性好。浆和涂料不易产生裂纹，砖缝体积稳定。对于含铁较高的蜡石可以用做耐火泥浆。4. 结合剂对耐火喷涂料性能的影响高炉炉顶直立段、升管、重力除尘装置中设计使用耐火喷涂料，由于交货时间和工期紧张，根据耐火喷涂料指标要求，着重考虑耐火喷涂料的强度和施工性能，经多次实际喷涂模拟实验，最终找出了结合剂和添加剂的有效组合方法。1不加黏土时，用手甩料时无黏结性能，随着黏土加入量的增加，黏结性能逐渐变好;当加入量为3%时，喷涂料具有非常好的黏结性能，考虑到黏土加入量对高温线变化有较大的负面影响，最终选择加入3%的黏土量。2外加剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。随着减水剂加入量的增大，耐火喷涂料所需加水量具有逐渐下降的趋势，但减水剂在降低加水量的同时，也会降低耐火喷涂料的黏结性能;当减水剂加入达到一定量，在进行小实验时，耐火喷涂料无法黏结于简易铁板上;在模拟喷补时，即产生喷涂坍塌坠落现象。3缓凝剂和促凝剂加入量对耐火喷涂料性能的影响。缓凝剂和促凝剂的主要作用是控制耐火喷涂料的硬化时间，即喷涂后表面可修补时间和最终硬化时间与强度。在模拟喷涂实验中，喷涂表面具有5个小时左右进行喷涂后的表面平整，并且最终硬化时间一般在10个小时左右，强度效果良好，用锤子击打喷涂表面时，感觉材料强度比较好。其他组合，在缓凝剂不加或加入量过少时，材料硬化太快，容易丧失表面修补性能，同时喷涂料快速硬化后，水泥无法进一步水化，影响最终强度。根据耐火喷涂料的指标要求，研究得出以下结论：采取水泥和黏土的复合，当水泥和黏土加入量均为3%时，耐火喷涂料可以获得比较符合实际要求的强度和喷涂黏结性能。采用聚合磷酸盐可以适当降低材料的加水量，但加入量过大容易使材料产生喷涂坍塌。经研究认为，聚合磷酸盐加入量为0.2%比较合适。缓凝剂和促凝剂复合，可以控制耐火喷涂料的表面修补时间、最终硬化时间及最终硬化强度，当缓凝剂加入量为0.3%、促凝剂加入量为0.02%复合时，可以获得满意的喷涂施工控制效果。由于耐火喷涂料实际模拟喷涂试验工作量非常庞大，而通过小型实验可以判断模拟喷涂试验的可行性，确定出一种高炉耐火喷涂料的研究方法，从而极大地提高耐火喷涂料产品的研究开发效率。5. 耐火材料对炼钢产业的影响自八十年代以来，由于世界各国在国防、交通、石油及汽车等行业的发展与技术进步，对钢材性能的要求日益苛刻。实践证明，钢材的纯净度越高，其性能越高，使用寿命也越长。钢中杂质含量降到一定水平时，钢材的性能将发生质变。随着社会需求的不断提高和工业技术的发展，预计未来对钢的洁净度将提出更高的要求。高纯净钢的生产除了需要在冶炼技术上采取相应的新工艺、新技术外，还与相关耐火材料的技术与质量密切相关。从某种程度上讲，耐火材料产品质量的优劣，决定了高纯净钢生产的成败。冶炼过程中，若耐火材料使用不当，钢水会与耐火材料反应，从而导致钢水增碳、增氧、增夹杂等不良后果。钢水的洁净度难以达到高纯净钢的要求。而若采用合适的耐火材料，不仅可以防止耐火材料对钢水的二次污染，而且还可以吸收钢水中的P、S等杂质，起到净化钢水的作用。目前连铸用耐火材料主要还是含碳材料。碳的存在显然对高纯净钢的浇铸是不利的。因此，通过材质的改进，开发无碳或低碳连铸用耐火材质体系，以尽可能降低碳对钢水的污染，同时也达到提高其使用寿命的目的。20世纪80年代前后,含碳耐火材料在钢铁冶炼炉衬中使用取得了巨大成功。几十年来,炼钢转炉、电炉、钢包等炉衬用耐火材料,如镁碳砖、铝镁碳砖,以及连铸系统用功能耐火材料,如铝碳质、铝锆碳质水口、滑板、塞棒等含碳耐火材料在炼钢工艺过程中一直发挥着重要作用。但随着我国对各种优质钢种需求的不断增加,如汽车工业的迅速发展对低碳高强钢板的需求的急剧增加,钢铁冶炼技术人员对各种耐火材料在冶金工艺过程中对钢中的增碳愈加重视起来,要求在冶炼低碳优质钢种工艺过程中尽量减少含碳耐火材料的使用对钢水降碳所带来的不利影响。随着连铸的发展和钢材市场的需要，国内外将会进一步研究改进连铸用耐火材料，以开发长寿命的无碳浸入式水口和长水口、长寿命和洁净效果较好的镁钙质中间包工作衬、镁钙质挡渣堰，以及长寿命的无碳滑板、滑动水口和钢包无碳渣线等耐火材料。这些问题的解决，需要耐火材料行业和钢铁行业紧密合作，共同努力才能实现。6. 长水口和滑动水口的研究进展长水口对于防止钢水从大包注入中间包时的飞溅和二次氧化、避免炉渣卷入中间包内、提高铸坯质量和钢材收得率具有极为重要的作用。长水口已经由石英质发展到铝碳质长水口，以及无碳复合长水口。最近有报道采取内插浇注料或整体成型的无碳长水口，来减少碳熔出量的例子。滑动水口和滑板由高铝质发展到现在的铝碳质、铝锆碳质、A-MA质、镁碳质和ZrO2陶瓷环等多品种，以满足不同钢种和使用要求。现在滑动水口和滑板向无碳、高寿命、高热态强度、好的抗氧化性和高抗热震性方向发展。其中无碳材质滑板的开发是今后滑板研究的主要方向之一。除滑板控制钢流量之外，还有塞棒。目前塞棒主要是等静压成型的整体塞棒和组装的塞棒，他们的使用寿命基本上都是在10h以内。整体塞棒一般为铝碳质，而组合塞棒是由高铝袖砖和铝碳塞头组装起来的。为提高使用寿命，当浇注镇静钢时，塞头用ZrO2-C材料，当浇铸处理钢时，塞头用镁碳材料。目前，市场还开发使用了一种塞棒为铝碳质，塞头为锆碳质，并在塞头内安设吹气嵌入件的整体塞棒，效果也非常不错。但是塞棒的使用寿命还不能满足高寿命中间包的要求，开发使用寿命在20h至30h以上的无碳塞棒是耐火材料科技工作者的研究方向之一。7. 浸入式水口的研究进展随着钢铁连铸工业几十年的发展历史，作为连铸三大件的重要组成部分浸入式水口经历了几代产品的更新。最初使用的是石英质水口，由于石英质水口耐侵蚀性较差，后来发展了铝碳质水口。铝碳浸入式水口的优点是在抗侵蚀、抗热震性等性能上有了很大的提高，对钢种的适应性强，几乎适用所有钢种。但缺点是由于水口中含有大量的碳和硅成分，在浇铸过程中会使钢液增碳增硅，使钢液夹杂物量增大，影响钢的质量，尤其对于连铸高品质钢影响更大。水口的结瘤不但堵塞钢水从中间包流向结晶器，影响其使用寿命，同时它还影响钢水的流向，从而影响钢水的质量。为解决这一问题，不少研究工作者做了大量的工作，同时也取得了很大的进展。据介绍，采用浇注料的方法制作了不含碳的浸入式水口，国外某钢厂通过使用上述无碳浸入式水口,避免了由水口堵塞引起的操作和质量事故,减少了由降低吹入Ar气流量引起的产品缺陷，其连浇次数为5炉。国内也开始了无碳浸入式水口的研究。提高浸入式水口使用寿命除了避免内孔结瘤外，其渣线部位的抗侵蚀性能也是影响其寿命的一个重要因素。目前在渣线处普遍采用ZrO2-C材料,与以往的Al2O3-C材料相比,抗侵蚀性得到了明显的提高。考虑ZrO2-C材料的抗热震性不如Al2O3-C材料，也有在渣线部位采用三层结构，外层采用普通ZrO2-C材质是为了保证在最初与钢水接触时材料有足够的抗热震性,中间层采用的低碳ZrO2-C材质保证材料具有优良的抗侵蚀性能,内层材料为本体材料。随着高效连铸的发展，如何提高渣线部位的抗侵蚀性能是获得长寿浸入式水口的关键。薄板坯连铸作为新一代的连铸技术在过去十几年得到了飞速发展。但薄板坯连铸用浸入式水口由于受到使用条件的限制，其使用寿命受到严峻的考验。随着我国钢铁工业向高效连铸方向发展,薄板坯连铸近两年在我国得到快速发展,但是所用浸入式水口基本全部依赖进口。因此,研究长寿无碳薄板坯连铸用浸入式水口无论在我国还是在世界上均是连铸耐火材料的一个重要课题。8. 我国非金属矿资源现状我国非金属矿产资源的特点是：东部地区探明储量增幅减缓，大部分矿山进入中晚期，储量和产量逐年降低，接替资源勘探不足，但东部地区对非金属矿资源的需求量较大;西部地区资源储量丰富，地质工作程度浅、推断储量大，开发利用的自然条件差，市场需求量少;东北部地区部分资源储量丰富，品位好，开发利用起步早，具有较大的发展空间。我国非金属矿资源具有一定优势：1、种类比较齐全已发现的91种资源，涵盖了冶金辅料、化工原料、建材原料和其他非矿品种。部分非金属矿资源储量在世界占有较大比重：硅灰石43%、石墨32%、菱镁矿30%、重晶石20%、硼矿物16%。2、资源总量较大，资源有一定保证程度9. 竖炉用耐火材料(一)燃烧室燃烧室是竖炉的主要砌体，一般采用粘土砖或高铝砖砌筑。如杭钢两个燃烧室砌砖量大约120t左右。砌缝要求小于2mm，拱顶等重要部位均采用701灰浆，炉底及其他部位采用一般泥浆。在砌砖过程中，由于工作面大，砖的数量多，如有一处达不到砌砖质量要求(如砖缝大、泥浆不饱满等)，赤热的气体就会从这些薄弱处穿透并沿炉壳内壁窜动，从金属炉壳不严密处漏出。膨胀问题主要靠砌体外部的保温砖、鸡毛灰等填料，以便缓冲耐火砖砌体的膨胀或收缩。燃烧室采用半圆拱顶矩形燃烧室，其优点是结构简单，配制紧凑，密封性好，燃烧室压力低。为了保证其气密性，每层砖都采用磷酸盐泥浆砌筑，砖缝不大于2 m m。整个燃烧室砌体采用周边膨胀缝。此外，在燃烧室底部设置若干组多向滑动支座。一方面用以补偿热膨胀造成的位移，另一方面可减少捣固燃烧室也很简单可靠。(二)导风墙竖炉采用导风墙技术，是我国的一个创新，它的存在，是炉内有了通道，有效地缩短了冷却风所通过的料层，使阻力大大减小，冷却风量相对增加，冷却效果得到改善，同时也使主风机电耗大大降低。导风墙工作条件恶劣，它不仅承受高温气流的冲刷，而且也受到球团矿巨大的侧压力及磨损。所以，要求导风墙用砖性能优异，一般采用优质粘土砖或高铝砖。10. 延长出钢口使用寿命的办法出钢口收到钢水的冲刷和许多材料的侵蚀,造成寿命短的问题,是困扰许多钢厂的难题,为此,巩义市奇特耐材有限公司经过实践总结出延长出钢口使用寿命的办法：(一)改进材质：1.镁砂2.出钢口砖采用轻烧油浸工艺3.采用烧成油浸砖4.采用镁碳砖5.采用等静压成型的套管复合出钢口砖。(二)造粘渣：较高渣碱度和氧化镁含量，较低的氧化铁含量，减少萤石加入量，在保证操作顺行的前提下造粘渣，减少渣对出钢口的浸蚀。(三)控制好出钢温度：减少高温钢，防止用吹低碳来提高温度，减少钢水对出钢口的浸蚀。(四)挡渣出钢：可采用挡渣球、挡渣器等机械挡渣方式将炉渣用机械挡在出钢口外，只要出钢口不出渣或少出渣，出钢口就会减少或免于炉渣的浸蚀，而有效地提高出钢口寿命。(五)定期更换出钢口砖：这也是国外已普遍采用的办法，用简单的机械将旧砖消除，然后安放新的出钢口砖。11. 耐火材料在加热炉上的应用轧钢加热炉的炉顶形式分拱顶和平顶两种。拱顶用耐火砖砌筑，一般内层是232mm或300mm厚的耐火砖层，外铺保温层，这种型式只在炉膛宽度小于3m的小炉子上使用。大型炉子都采取平炉顶。早先的平顶是用异形耐火砖吊挂，但自从不定形耐火材料推广使用以来，轧钢加热炉的炉顶就几乎全部使用耐火浇注料或耐火可塑料制作了，典型的耐火浇注料炉顶结构有两种。一种为整体浇注结构，施工时，先支好模板，并把锚固转固定到炉顶钢结构上，然后浇注耐火层，注意留好膨胀缝;耐火层上面的保温层使用轻质浇注料。第二种为预制块结构，这种结构出现于不定形耐火材料使用的初期，其优点是便于施工与检修，但用料多，炉顶保温不好，已逐步被整体浇注结构所替代。90年代后期以来，加热炉用快干浇注料、快干自流浇注料和快干抗渣浇注料。这类材料既保证了低水泥、超低水泥和无水泥浇注料的优良使用性能，还可以快速施工，特别是可以快速烘烤，使整体浇注料的炉体在35天以内完成烘烤，而快干抗渣浇注料除了上述特点外，还具有优良的抗氧化铁皮侵蚀特性。蓄热式加热炉是近年来发展起来的一种新式加热炉。蓄热式加热炉最大的特点是高效节能，平均节能率在现有的基础上再提高30%，而且降低了污染物排放量，尤其是NOx排放量，因此，这类加热炉受到了冶金行业的极大重视。蓄热式加热炉主要有通道式加热炉、外置式蓄热式加热炉和烧嘴式加热炉三种。同一般的加热炉相比，蓄热式加热炉的燃烧方式、换热方式、换热介质等方面都发生了重大的变化，炉型结构也发生了变化。12. 使用硅砖应注意的问题在硅砖生产时，Al2O3的存在不仅会增加在高温下硅石液体形成的趋势，而且会延缓硅石的分解，当它与普通催化剂混合时，还会降低其活性。从Al2O3-SiO2的系的二元相图可见，当Al2O3含量达到5.5%时，将与SiO2形成低共熔混合物，共熔温度仅为1545。硅石中的TiO2在量不是很大的的情况下不仅不影响石英的转化，而且还可改进制品的热震稳定性。但含量过高则会严重影响制品的高温性质。碱类物质将严重影响制品的耐火度，而Fe2O3和CaO虽然也是熔剂，但如果它们呈分散状态存在，可视为有益组成。硅石中的杂质成分主要是由硅石表面自然存在在粘土物质带入的，而大多数硅石中的Al2O3和碱类物质以水云母的形式存在。为了降低硅石原料中的Al2O3的含量，原料使用前要经过拣选，水洗涤。因为硅石原料中Al2O3的来源，多是硅石表面的粘土附着物，通过冲洗可除去三分之一的Al2O3和粘结在石英裂纹中的残留物。此外对硅石的块度应有一定的要求，块度越小引进的杂质越 多，尤其是Al2O3。13. 炉渣的主要成分炉渣成分来自以下几个方面。1. 矿石中的脉石2. 焦炭灰分3. 熔剂氧化物4. 被浸的炉衬5. 熑渣中含有大量矿石中的氧化物对炉渣性质起决定性作用的是前三项。脉石和灰分的主要成分是SiO2和 Al2O3，称酸性氧化物;熔剂氧化物主要是CaO和 MgO，称碱性氧化物。当这些氧化物单独存在时，其熔点都是很高，高炉条件下不能熔化。只有它们之间相互作用形成低熔点化合物，才能熔化成具有良好流动性熔渣。原料中加入熔剂的目的就是为了中和脉石和灰分中的酸性氧化物，形成高炉条件下能熔化并自由流动的低熔点化合物。炉渣的主要成分就是上述四种氧化物。用特殊矿石冶炼时，根据不同的矿石种类，炉还会有MnO等氧化物。另外，炉渣中总是含有少量的硫化物。14. 浸入式水口的工艺效果浸入式水口对钢水质量的影响有正反两方面，一方面浸入式水口对钢流的保护作用，防止钢水的二次执化而洁睁钢水;另一方面同钢水发生化学反应并侵蚀而污染钢水。浸入式水口的材质对钢中人型夹杂物的影响见表1。出口角度减小，夹杂物个数少，Al2O3-C质夹杂物大大小于石英质。有关数据表明：Al2O3质造成的夹杂物尺寸仅为石英质夹杂物尺寸的一半。通过实践得出以下结论：l 不同材质水口的热稳定性、耐腐蚀性、使用寿命等有所不同，其材质影响钢水的清洁度。l 石英质浸入式水口适用于浇注一般钢种，铝碳质浸入式水口适用于浇注优质钢种。铝碳质浸入式水口对钢种的适应性强于石英质浸入式水口。15. 浸入式水口的堵塞原因及措施1 浸入式水口的堵塞原因(1)水口中的SiO2与钢水中的Al、Ti生成网络状的Al2O3沉淀。(2)耐火材料中的Al2O3被铝碳质中的C还原为Al，与钢中O反应生成Al2O3沉积。(3)石墨良好的导热性使水口内壁及钢水界面温度降低，导致Al2O3沉积。(4)铝碳中石果先期脱碳，造成水口壁凹凸不平，利于钢水中的Al2O3沉积。2 防止水口堵塞措施(1)采取在界面上形成低熔点物质的水口材质，可以有效控制水口附着Al2O3，如采ZrO2-CaO-C质，由于CaO、ZrO2分解生成了CaO、ZrO2、Al2O3低熔物相，并随钢水的流动而消失，故有效地抑制Al2O3的附若生长。(2)句浸入式水口内吹氢气，减少脱执产物附若频率。(3)在中间包控制温度下降，使用带狭缝的绝热水口，减少脱执产物的附若频率。(4)优化水口的几何形状，并使水口壁光滑，不易被钢水润湿等。16. 浸入式水口的应用1 浸入式水口使用寿命及效果的影响因素1.1定径水口或快换水口的安装足否垂直，若不垂直，从定径水口下到浸入式水口的钢流直接冲击水口壁，使局部冲刷而降低使用寿命。1.2定径水口足否对中，对中误差大，钢流在结晶器中的回流不均衡，既影响洁睁不平衡，又使浸入式水口熔损不均匀。1.3钢水温度对浸入式水口影响极大，温度低，易堵塞水口;温度高，对结晶器及浸入式水口的熔损严重。1.4钢水成分对浸入式水口熔损影响最大，钢水中S增多，熔损量大;0增多，熔损量增大，尤其足Al2O3高于O含量时，ZrO2熔损严重;低于O含量时，SiO2熔损严重;Mn对熔融石英质水口的熔损量极大，随着Mn的增多，熔损量急剧提高。2 浸入式水口对工艺质量的影响2.1浸入式水口的插入深度对结晶器液面的波动值有一定程度的影响。随着插入深度的增大，结晶器上部钢液滞留程度增大，抑制夹杂物的充分上浮。优良的结晶器浸入式水口应使结晶器液面平均波高值小，波动值稳定且最大波高值较小。一般的浸入式水口的插入深度对于板坯侧孔上檐到液面h=100mm;对于方坏h=50mm。2.2浸入式水口的形状在很大程度上支配着钢水在结晶器内的流动状况，也对非金属夹杂物上浮分离和凝固壳厚度的形成有重大影响。因此，它足影响铸坏内夹杂物分布及铸坯表面缺陷等质量状况的非常重要因素。对浸入式水口的通钢量要求一定的中孔流速，侧孔形状从水模试验及相关资料表明，矩形或椭圆效果好，且S侧孔2/S中孔=3为宜。17. 侵入式水口不同材质特性比较1 热震稳定性熔融石英的热膨胀率小，如含SiO299%的石英玻璃1000的热膨胀率为。0.O5%0.056%，而高铝质材料在1000是的热膨胀率为。0.55%。由于熔融石英的热膨胀率小，当温度急剧变化时产生的热应力就小，在使用前不需烘烤，铝碳质浸入式水口必须经过高温烘烤，否则易开裂。熔融石英质较铝碳质的热震稳定性好。2 洁净钢水性能随若钢中Mn含量的增加，熔融石英质的熔速是直线上升，如图1所示。渣线部位的融损足由于脱碳反应与熔渣作用，即钢中的Mn与Si02发生反应，并形成熔点为1250的低熔物，从而降低了水口中表面层粘度，引起剧烈的熔损，残熔物混杂到钢水中，易形成非金属夹杂。因此，当钢中的Mn含量超过。0.6%以上，铝碳质优于熔融石英质对钢水的洁净作用，使用熔融石英质浸入式水口足不适宜的。生产实践表明，用熔融石英质浸入式水口浇Q345，水口侵蚀速度达610mm/h，浇铸普碳钢则为11.5mm/h。3 保护渣的作用对于酸性保护渣，在高温钢水中，熔融石英质水口表面形成高粘度的玻璃层，并逐渐变成方石英，保护渣在一定的粘度和温度下不易渗入，熔融石英质比铝碳质对酸性保护渣的抗侵蚀性较强，但保护渣中碱金属执化物越多，对水口的熔损量越大，熔融石英质水口受保护渣融损影响显著高于铝碳质水口。18. 浸入式水口的性能要求1对于小方坏连铸，一般采用直通式喇叭形水口，钢流沿若结晶器中心线向下流动，冲击力较人。加之从上、下水口连接处的缝隙中吸入大量空气，造成流股在水口内极不稳定。这样的流股进入结晶器后，使结晶器上部液面产生激烈的搅动，对渣线的侵蚀严重。为此，浸入式水口应具备以下性能：(1) 热震稳定性好;(2) 耐钢水和熔渣的侵蚀和冲刷要强;(3) 不易与钢水和脱执产物反应而发生堵水口现象，适宜多炉连浇等。2 熔融石英浸入式水口抗热震性较好，但长时间使用存在稳定性差问题，并易形成硅酸盐夹杂，尤其足浇注高锰钢时，产生熔损大。铝碳质浸入式水口含碳量20%40%，但来源于脱执剂的Al2O3附在水口内壁而造成堵塞，导致偏流，致使附着物卷入，造成夹杂大型化的缺陷，添加到结晶器中的保护渣侵蚀产生的熔损大。单一的铝碳质浸入式水口尚不能满足日益发展的连铸生产要求，需在材质、结构方面有新的改进。3 在刚玉质耐火材料中外加6%的ZrO2，通过ZrO2晶粒周围微裂纹的增韧作用，可有效提高抗热震性，通过Zr02的补强作用，提高抗抑强度和耐扭强度。4 为了提高铝碳质浸入式水口渣线部位的抗侵蚀性，延长水口的使用寿命，在水口渣线部位复合一层ZrO2-C层。Zr02材料对高合金钢液有较强的抗侵蚀能力和抗冲刷能力，从而提高浸入式水口的使用寿命。5浸入式水口在结构上的改进，主要足在水口内部设置一层透气层，通过在水口内部的夹缝向透气层吹氩，可在水口内壁四周形成均匀气膜，防堵塞效果好。铝碳质浸入式水口在浇铸铝镇静钢和含钦及稀土元素的钢种时，会发生堵塞水口现象。经分析表明，粘附在水口内壁的聚集物，主要足Al2O3，Fe2O3和其它高熔点的执化物的混合物。狭缝型浸入式水口能够有效抑制堵塞水口现象。其常用的材质结构为：水口渣线部位为错碳质、水口本体为铝碳质，水口内壁为具有透气性的铝碳层，狄缝长度可达600mm，宽度12mm。19. 浸入式水口的主要材料连铸保护浇铸足改善铸坏质量的一项重要措施。用于连铸耐火材料的“四大件”，即浸入式水口、长水口、整体塞棒及滑板、定径水口，起到了输送钢水、隔断气体和控制钢流的作用。特别足浸入式水口在连铸中用于中间包与结晶器之间，使钢流得到保护，防止钢水二次执化，促进夹杂物上浮，防止敞开浇铸时钢水对结晶器液面的冲击，减少钢水卷渣。其材质主要有融熔石英质和铝碳质两大类，在生产中正确选用浸入式水口，对确保铸坏质量十分关键。1. 熔融石英质熔融石英质以Si02为主，SiO299%，常温耐压强度40MPa，显气孔率18%，体积密度约1.84g/cm左右。2.铝碳质铝碳质本体部位以Al2O3为主，C及Si02为辅，Al2O3占35% , C占20%，渣线部位C占20% , Zr02占70%，常温耐扭强度23.34MPa，显气孔率16%，体积密度2.5g/cm左右。20. 提高钢包引流砂自开率的方法钢包引流砂自开率低是困扰许多钢厂的问题，根据生产要求和不断实践，巩义市奇特耐材有限公司总结出一下几点来提高钢包引流砂的自开率。1.根据钢包大小，钢水停留时间等情况确定生产配方;2.确定原料规格和产地，水分控制及C的加入量，进一步优化配方;3.混料时间的控制和混和设备的选择对产品质量很重要;4.包装时要特别注意防止成品料颗粒的偏析；5.运输注意防潮;6.有条件的话钢厂现场使用要采用漏斗加入为最好.21. 镁碳砖生产工艺参数1.镁砂颗粒级别的确定镁砂颗粒级别配比是否合理，决定了物料的堆积密度，也直接影响镁碳砖的密度和强度。实践表明，采用多级配比、选用合适的细粉粒度生产出的镁碳砖具有较高的密度和强度，可以满足使用要求。2.泥料混练泥料混练的效果直接关系着制品的质量。因此对成型工序应采取以下技术措施:将镁砂颗粒预热至40左右，确保混练均匀;结合剂预热至3040，增加流动性;将固化剂与树脂预先混合再加人泥料中;严格控制树脂加人量，要确保其均匀的润湿泥料并防止结团，要保证捆料时间。加料顺序为:镁砂颗粒石墨结合剂筒磨细粉沥青，必须确保总混练时间。3. 成型成型工序首先要选择合适吨位的压力机。成型时要准确控制泥料重量、确保布料均匀，打击次数及轻重需满足要求。4. 热处理镁碳砖不需高温烧成，但需进行热处理。在150200环境下进行24h烘烤后，物料与结合剂固化，使制品的强度达到要求。22. 耐火材料对钢材质量的影响耐火材料是一种能够抵抗高温作用的固体材料，广泛应用于冶金工业。根据其化学性质和成份的不同，耐火材料通常可分为：酸性耐火材料(石英、硅砖);半酸性耐火材料(半硅砖);中性耐火材料(铬砖、粘土砖、高铝砖，铁沟料，浇注料);碱性耐火材料(镁碳砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥)等。碱性耐火材料由于具有耐火度高、热稳定性好、抗渣性好等优良特性，目前被广泛应用于冶炼设备中。在转炉与电炉炼钢过程中，钢水对炉衬耐火材料会产生机械冲刷，与此同时构成耐火材料的组成元素溶解到钢水中并与钢水之间发生化学反应。钢水对炉衬的机械冲刷以及二者之间的化学反应：一方面导致炉衬耐火材料的受损与侵蚀;另一方面会对钢水及钢材的质量产生影响。在钢的冶炼过程中，炉衬耐火材料与熔池中钢水的相互作用以及因此而引起对钢水及钢材质量的影响主要有以下几方面：耐火材料脱落使钢水及钢材中产生非金属夹杂物在炼钢过程中，炉衬耐火砖受到侵蚀后，砖的脱碳层和反应层发生结构变化引起松弛。受熔融钢水、炉渣、炉气以及兑入铁水和加入散料、废钢时的机械冲刷，使得耐火材料脱落并卷入钢溶液中，形成非金属夹杂。钢材中的非金属夹杂物与钢材本身的性能有很大差别。从力学角度分析，非金属夹杂物的存在部位是钢材的应力集中点，对钢材的强度、刚度以及持久极限等力学性能都有很大影响。因此，非金属夹杂是影响钢材质量的严重缺陷之一。耐火材料的构成元素与钢水中非金属元素之间相互反应产生非金属夹杂物构成耐火材料的一些元素，直接溶解到钢水中，使得熔池中的氧、碳及其他非金属元素增加。在一定条件下，钢水中非金属元素之间相互反应生成非金属夹杂物。同理也会对钢水及钢材质量造成不利影响。耐火材料的增碳对钢水及钢材质量的影响目前国内外广泛应用于转炉、电炉、连铸、炉外精炼以及钢包中的耐火材料，是20世纪80年代发展起来的一类较为新型的碱性耐火材料碳复合耐火材料。碳复合耐火材料中一般含有3%30%的碳。在炼钢过程中，碳的氧化反应是冶炼过程的重要反应。把钢水中的含碳量氧化降低到所炼钢号的规格内，是炼钢的重要任务之一。而耐火材料的脱碳会造成钢水中碳的含量增加改变钢的组成，尤其在冶炼纯净钢、超纯净钢时，耐火材料的脱碳会对钢水及钢材质量产生较大的影响。耐火材料的脱硫作用有利于提高钢水及钢材质量硫在钢中多以硫化物的形式存在，对绝大多数钢而言，硫S是有害元素。它对钢材性能的主要影响：使钢材产生热脆、减低钢的力学性能及焊接性能等。因此，减小和控制钢中硫的含量，对于提高钢材质量具有很大益处。实验研究表明，在高温下，耐火材料的内部有一定的液相生成。介于钢水熔液与耐火材料之间的液相层，通常为硅酸盐熔体，它的组成、结构与熔渣十分相似。因此，也具有熔渣的氧化还原;脱硫、磷以及吸附钢液中夹杂物的作用。耐火材料的脱磷作用有利于提高钢水及钢材的质量磷在钢中多以磷化铁的形式存在，对绝大多数钢而言，磷p是有害元素。它对钢材性能的主要影响：降低钢的塑性、韧性、耐焊接性能以及使钢材产生冷脆等。耐火材料的脱磷作用与熔渣脱磷作用相同。近年来，由于工业、国防以及航空航天工业的飞速发展，对优质钢材的需求愈来愈高。在冶炼纯净钢等优质钢材时就必须高度重视和深入研究23. 炉衬用耐火材料的要求电炉炉衬有碱性和酸性两种，目前大部分电炉都采用碱性炉衬，其特性为：1)应有足够的耐火度和荷重软化点。这是因为在电弧的作用下，炉衬不同部位的内表面温度可达15001800。2)应有较强的抗渣性。因为在炼钢过程中，炉渣、烟尘在高温下通过炉衬的孔隙向其内部渗透，使耐火材料熔损，发生组织分层，引起剥落。3)应有较好的抗热震性。这是因为在炼钢过程中，开启炉门、提升炉盖等会使炉衬用耐火材料的温度发生骤变而产生剥落和崩裂，使炉衬过早损坏。4)应有足够的强度。因为在电炉装料时，炉衬受冲击、倾动时受振动、沸腾时受金属、溶渣和气流的冲刷。5)热导率小，电导率要低。这样才能保证炉内钢水温度的恒定，节约能源、提高热效率。耐火材料与熔池中钢水之间的反应对钢质量造成的影响。同时也为研发能够对钢水起到净化作用的新型耐火材料提供依据。24. 不同刚玉的应用刚玉、红宝石和蓝宝石虽然名称各异，其形态、硬度、性质、用途也不相同，贵贱更是相距甚远，但是它们的化学成份却完全相同，皆是氧化铝.自然界天然存在的型氧化铝晶体叫做刚玉，常因含有不同的杂质而呈现不同的颜色.刚玉一般呈带蓝或带黄的灰色，有玻璃或金刚光泽，密度在3.9-4.1g/cm3，硬度8.8，仅次于金刚石和碳化硅，能耐高温.含有铁的氧化物的刚玉砂叫金刚砂，呈暗灰色、暗黑色，常作研磨材料，用于制各种研磨纸、砂轮、研磨石，也用于加工光学仪器和某些金属制品.因天然刚玉产量供不应求，工业上常将纯型氧化铝粉末在高温电炉中烧结制成人造刚玉，也称电熔刚玉.它能耐1800以上的高温，是制造高级特殊耐火材料的原料，有高温下机械强度大，抗热震性好，抗侵蚀性强，热膨胀系数小等特点，用于制火箭发动机燃烧室内衬、喷咀，雷达天线保护罩，原子能反应堆材料，高级高频绝缘陶瓷，冶炼纯金属和合金的坩埚，高温发热原件，热电偶保护管，各种高温炉的炉衬等.人造刚玉还用于制精密仪表轴承和金属丝的拉丝模具.我国自1958年起就能产生人造刚玉了.混有少量不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石，是制作名贵首饰的材料，其微粒可制精密仪表和手表的轴承.25. 氧化铝的分类应用纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050、沸点2980，不溶于水，氧化铝主要有型和型两种变体，工业上可从铝土矿中提取.铝土矿是铝在自然界存在的主要矿物，将其粉碎后用高温氢氧化钠溶液浸渍，获得铝酸钠溶液;过滤去掉残渣，将滤液降温并加入氢氧化铝晶体，经长时间搅拌，铝酸钠溶液会分解析出氢氧化铝沉淀;将沉淀分离出来洗净，再在950-1200的温度下煅烧，就得到型氧化铝粉末，母液可循环利用.此法由奥地利科学家拜耳(K.J.Bayer)在1888年发明，时至今日仍是工业生产氧化铝的主要方法，人称“拜耳法”.在型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高.型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料;也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器;还可作研磨剂、阻燃剂、铁屑填充料等;高纯的型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料;还用于生产现代大规模集成电路的板基.型氧化铝是氢氧化铝在140-150的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶.其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中.型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200就全部转化为型氧化铝.型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强.工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好.在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体;在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析;在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175以下加热6-8h还能再生重复使用.目前世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的90%以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到10%.26. 浇注料的应用浇注料是目前生产与使用最广泛的一种定形耐火材料。主要用于构筑各种加热炉内衬等整体构筑物。某些优质品种也可用于冶炼炉。如铝酸盐水泥浇注料可广泛用于各种加热炉和其他无渣、无酸碱侵蚀的热工设备中。在受铁水、钢水和熔渣侵蚀而工作温度又较高的部位，如出钢槽、盛钢槽和高炉炉身、出铁沟等，可使用由低钙和纯净的高铝水泥结合的由含氧化铝较高而烧结良好的优质粒状和粉状料制成的烧注料。再如磷酸盐浇注料既可广泛用于加热炉和加热金属的均热炉中，也可用于炼焦炉，水泥窑中直接同物料接触的部位。在同熔渣和熔融金属直接接触的冶金炉和其他容器中的一些部位，使用优质磷酸盐浇注料进行修补也有良好效果。在一些工作温度不甚高而需要耐磨性较高的部位，使用优质磷酸盐浇注料更为适宜。若选用刚玉质耐火物料制成浇注料，在还原气氛下使用一般皆有较好的效果。作为热工设备的内料和炉体时，一般应在第一次使用前进行烘烤，以使其中的物理水和结晶水逐步排除，达到某种程度的烧结，使其体积和某些性能达到使用时的稳定状态。烘烤制度对使用寿命有很大影响。烘烤制度的基本原则应是升温速度与可能产生的脱水及其他物相变化和变形相应，在急剧产生上述变化的某些温度阶段内，应缓慢升温甚至保温相当时间。若烘烤不当或不经烘烤立即快速升温投入使用，极易产生严重裂纹，甚至松散倒塌，在特大特厚部位甚至可能发生爆炸27. 中间包耐材所需的条件中间包是钢包与结晶器之间用于钢水过渡的装置，其主要任务是：1 分流钢水;2 稳流;3 贮存钢水;4 净化钢水。连铸技术的发展对耐火材料的要求越来越苛刻，中间包耐材一般应该具备以下条件：一耐钢水和熔渣的侵蚀;二 良好的热震稳定性;三 较低的热传导热率和微小的热膨胀性;四 对钢水的污染小;五 便于砌筑和解体。镁质涂料由于其优越的性能在中间包工作衬取得了广泛的应用，其施工方法有两种：手工涂抹和机械喷涂。镁质涂料由于其价格便宜而且具有以下几个优点：1 便于施工和解体，快速烘烤时不开裂、抗剥落性好;2 良好的抗钢水和熔渣的侵蚀性，钢水与镁质工作衬一般不发生化学反应，钢水对镁质材料的侵蚀主要为单纯的溶解作用;3 不污染钢水，有利于提高钢水的纯净度，耐材对钢水纯净度的污染主要有两方面：a 机械冲蚀作用：高温钢水使耐火材料因软化而被冲蚀到钢水中。b 溶解在钢水中元素与耐火材料中的氧化物发生还原反应生成氧化物;并与其他夹杂物形成复合夹杂物。由于镁质材料属于碱性材料，不会与钢水中的Al、Mn等元素发生还原反应，保证了钢水的纯净度；4 隔热性好;5 使用寿命长，成本低。28. 氧化锆的应用领域因二氧化锆具有耐高温、耐化学腐蚀、抗氧化性、耐磨、热膨胀系数大，小的比热和导热系数等特性及稳定化后的增韧特性，稳定氧化锆已成为耐火材料行业与特种陶瓷领域不容忽视的重要材料。1) 稳定氧化锆制作的泡沫陶瓷可用于高温合金的过滤， 泡沫陶瓷应用于钢水连铸的过滤并取得了良好的净化效果，有效地去除非金属夹杂。2) 稳定型二氧化锆可用作特种耐火材料铸口，用作熔炼铂、钯、铑等贵金属的坩埚，还可作盛钢桶，流钢槽的内衬,在连续铸钢中作注口砖(定径水口，浸入式水口、长水口渣线材料和滑板内锆环)，以适应钢铁冶炼技术发展的要求。3)由于稳定型二氧化锆硬度高，可制成冷成形工具、整形模、拉丝模、切削工具、研磨介质、鱼刀、剪刀、高尔夫球棍头等。4)稳定型二氧化锆强度高、韧性好， 因此，可用来制造发动机构件，如推杆、连杆、轴承气缸内衬、活塞帽等。5) 稳定氧化锆强,还具备半导体性和敏感特性，可制成高温燃料电池固体电解质隔膜,钢水测氧的探测头和气体中氧的浓度传感器等。6) 由于稳定氧化锆的惰性， 抗腐蚀、抗热震性能好，可用于制作电子陶瓷烧制过程的高性能承烧窑具，即电子承烧板。7) 由于稳定氧化锆有良好的化学稳定性、高的硬度和韧性， 还可作为生物陶瓷广泛用于人造牙、骨骼等人体构件。29. 中包水口快速技术的优势连铸中包水口快速更换技术起源于国内九十年代中期，实际上是对中包滑动水口技术的变革，简单地说就是在中包使用浇注料的过程中，水口可以在线更换几次，从而提高中包连浇炉数，延长中包使用寿命。此项技术主要应用于方坯连铸，特别是小断面方坯连铸，国内已有不少钢厂使用了该项技术。连铸中包水口快速更换技术产生的原动力与连铸技术和中间包耐材的发展是直接相关的，连铸的发展要求中包有良好的冶金条件和高的寿命，中包的冶金环境与连铸质量密不可分，而较高的中包寿命是提高连铸作业率和降低成本的必由之路。如果不考虑生产组织方面等人为因素的影响，中包连浇炉数主要受中包耐材及品种的影响，特别是中包耐材影响大。以前提高中包连浇炉数主要靠提升中包系统的耐火材料档次，由最初中包内衬的提升到目前的中包水口的改型换代，中包锆质水口的ZrO2已升至94%左右，但是由于水口的特殊性，一般要加一定量的稳定剂，这使得ZrO2的上限基本在95%，所以中包连浇炉数也无法再进一步增加，中包水口快速更换技术的出现彻底突破了这一瓶颈，使中包的寿命得到了大幅度的提升。连铸中包水口快换技术能在国内出现和迅猛发展，主要是因为其有鲜明的特点和优势：1. 大幅度提高中包连浇炉数采用中包水口快换技术，将影响中包寿命的水口材质方面的限制型环节彻底消除。2. 提高铸机作业率，有效发挥高效连铸的优势连铸高效化是连铸发展的方向，采用中包水口快换技术可以提高连铸机作业率，减少生产准备时间及停浇处理时间。3. 降低吨钢比较成本采用中包水口快换技术，虽然增加了快换机构和相应的耐材成本，但可以通过提高中包连浇炉数，提高铸坯收得率，减少每组中包产生得切头、切尾和余钢等中包钢水损失，同时吨钢耐材也可以减少或控制在一定程度内。4. 减少铸机操作故障众所周知，连铸的操作事故一般在开浇阶段发生的比较大，如开浇漏钢、溢钢等，这些事故严重影响后续操作的稳定运行，而采用中包水口快换后，随着连浇炉数大幅增加将大幅度减少中包开浇次数，因此可以减少一些操作事故。30. 碳化硅制品制造方法生产碳化硅制品，首先要有碳化硅原料。碳化硅的工业生产方法是将石英(56%)、煤焦(35%)、锯末(7%)和食盐(2%)混合在一起，在电阻炉中加热到2200左右，食盐的作用是除去石英砂和煤焦中的杂质，而锯末的作用是产生气孔，使生成的气体容易逸出。电炉中间用石墨或碳颗粒堆积成柱状电阻发热体，所配原料紧密填充在发热体四周。烧成的块状晶体经破碎，酸、碱洗涤，然后磁选去除微量的铁，干燥即得碳化硅原料。碳化硅制品可用反应烧结法制造。将粒度配比合适的-SiC粉与胶体石墨在瓷球磨筒中均匀混合20h，加入结合剂羧甲基纤维素或聚乙烯醇的酒精溶液，在钢模中成型，压力为5070Mpa。石墨加入量与素坯密度的关系为：d素=3.21(1+x)/(1+3.33x)(x为石墨占碳化硅重量的百分数)。素坯先于40下缓慢干燥，再于100干燥，然后进行烧结。在大气压力下碳管炉内，硅粉装在石墨坩埚内，以产生硅蒸气。硅粉颗粒为4.71.0mm，硅化温度在2000以上。如果在66.6Pa的真