第5章 氧化物-碳复合耐火材料-2MgO-C质,MgO-CaO-C质和Al2O3-C质

1、6/23/20211 铁水预处理铁水预处理 炉外精炼炉外精炼 连铸连铸 6/23/20212 问题七、生产镁碳砖的主要原料有哪些问题七、生产镁碳砖的主要原料有哪些? 6/23/20213 (2)原料对原料对MgO-C质耐火材料性能的影响质耐火材料性能的影响 生产MgO-C质耐火材料的原料有：镁砂、石墨、 结合剂和添加剂。原料的质量直接影响MgO-C砖的性 能和使用效果。 （I）镁砂）镁砂 镁砂是生产MgO-C质耐火材料的主要原料，镁砂 质量的优劣对MgO-C质耐火材料的性能有着极为重要 的影响，如何合理地选择镁砂是生产MgO-C质耐火材 料的关键。 镁砂有电熔镁砂和烧结镁砂，它们具有不同的特

2、点。 6/23/20214 生产生产MgO-C质耐火材料与普通镁质耐火材料质耐火材料与普通镁质耐火材料 对镁砂原料要求的区别。对镁砂原料要求的区别。 生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有 高温强度和耐侵蚀性能。因此注重镁砂的纯度纯度及化学 成分中的C/S比和B2O3含量。 对于MgO-C砖所用的镁砂，除了化学成分外，在 组织结构方面，还要求高密度和大结晶。因此生产 MgO-C质耐火材料用的镁砂质量应包括下列内容： MgO含量（纯度）； 杂质的种类特别是C/S和B2O3含量; 镁砂的体密,气孔孔径,气孔形状等（烧结性）。 6/23/20215 镁砂中的杂质主要有以下几个方面的不利影响：镁

3、砂中的杂质主要有以下几个方面的不利影响： 降低方镁石的直接结合程度；降低方镁石的直接结合程度； 高温下与高温下与MgO形成低熔物；形成低熔物； Fe2O3、SiO2等杂质在等杂质在15001800时，先时，先 于于MgO与与C反应，留下气孔使制品的抗渣性变差。反应，留下气孔使制品的抗渣性变差。 除了杂质的总量以外，杂质的种类及相对含量 对镁砂的性能也有重大影响。其中的C/S比和B2O3 含量的影响最为明显。 一般要求镁砂原料的C/S比为多少？为什 么？ 6/23/20216 镁砂中的SiO2含量低，可减少MgO与C的高温反 应；C/S比高的镁砂，在高温下与石墨共存的稳定性 好，C/S比越高，方

4、镁石直接结合直接结合程度亦高。 镁砂的烧结性烧结性越好,其体密越高，封闭气孔越少， 则镁砂向熔渣中溶解的溶解度越小。 镁砂熔损的重要过程之一是熔渣侵蚀方镁石晶界 内,促使MgO与熔渣反应。当熔渣和存在于方镁石晶 界中的SiO2和CaO等杂质反应之后，方镁石晶体不断 向熔渣中分离。 体积密度高的镁砂可以减少熔渣的侵入，从而提 高了MgO-C砖的耐蚀能力。所以生产MgO-C的镁砂 一般要求体积密度3.34 g/cm3, 最好大于3.45g/cm3。 6/23/20217 方镁石的晶粒尺寸晶粒尺寸和体积密度体积密度决定着MgO同熔渣反应 的比表面积，从而影响其蚀损程度。 方镁石的晶粒尺寸晶粒尺寸越大

5、，则方镁石的比表面越小，熔 渣与方镁石反应的面积越小，因而抗渣能力越强。 方镁石直接结合程度越大，则晶界晶界越少，晶界面积晶界面积亦 小，因而熔渣向晶界处渗透越难。 一般情况下，电熔镁砂电熔镁砂的抗侵蚀性比烧结镁砂好。其 原因就在于电熔镁砂的晶粒尺寸大、晶粒间的直接结合程 度比烧结砂要大。 因此，要生产高质量的MgO-C砖，须选择高纯镁砂 （MgO 97），C/S 2,CaO+SiO2量低，体积密度 3.34g/cm3,结晶发育良好，气孔率3%,最好小于1%。 6/23/20218 石墨的质量指标质量指标如固定碳含量（fixed carbon）,粒度、 灰分组成（ash）,形状及挥发份（vol

6、atile content）、水 分等影响着MgO-C砖的性能和使用效果。 固定碳是指石墨中除去挥发分、灰分以外的组成部 分，挥发分是由低熔点物质组成的有机及无机物。 石墨按固定碳含量的高低可分为: 低纯石墨：（F.C：9495%)； 高纯石墨（F.C：9598%）； 超高纯石墨（F.C98）。 6/23/20219 （III）结合剂）结合剂 结合剂起着连结基质和颗粒的作用。 生产和使用过程中，基质和结合剂是耐火材料的两个 薄弱环节。 耐火材料厂常用哪些结合剂？耐火材料厂常用哪些结合剂？ 生产生产MgO-C质耐火材料对结合剂的要求：质耐火材料对结合剂的要求： 1、对石墨和镁砂有良好的润湿性，粘

7、度及流动性。、对石墨和镁砂有良好的润湿性，粘度及流动性。 2、热处理时能缩合，确保制品具有足够的强度；同、热处理时能缩合，确保制品具有足够的强度；同 时不使制品产生过大的膨胀与收缩。时不使制品产生过大的膨胀与收缩。 3、固定碳含量要高，焦化处理后的碳素聚合体有良、固定碳含量要高，焦化处理后的碳素聚合体有良 好的高温强度。好的高温强度。 4、污染小或无污染。、污染小或无污染。 哪些结合剂能满足上述要求？哪些结合剂能满足上述要求？ 6/23/202110 生产生产MgO-C质耐火材料的结合剂种类：质耐火材料的结合剂种类： 煤沥青、煤焦油、特殊碳质树脂、多元醇、沥青煤沥青、煤焦油、特殊碳质树脂、多元

8、醇、沥青 变性酚醛树脂、合成酚醛树脂、糠醛树脂等。变性酚醛树脂、合成酚醛树脂、糠醛树脂等。 煤沥青煤沥青 固体树脂固体树脂 液体树脂液体树脂 6/23/202111 沥青沥青 沥青(Pitch)是煤焦油或石油经蒸馏蒸馏处理或催催 化裂化化裂化提取沸点不同的各种馏分后的残留物残留物。 煤焦油沥青(煤沥青)、石油沥青。煤沥青芳香烃含量 比石油沥青多，耐火材料常用煤焦油沥青作为结合剂。煤 焦油沥青在常温下是固体，无严格的固定熔化温度，常用 软化点软化点来表示其由固态转变为液态时的温度。 按软化点(环球法测定)的不同可分为低温沥青低温沥青(软沥青， 软化点60)、中温沥青中温沥青(中沥青，软化点608

9、0)和高高 温沥青温沥青(硬沥青，软化点90140)等，在耐火材料领域， 中温沥青应用最多，其次是高温沥青。 6/23/202112 碳素结合剂的残碳率（碳素结合剂的残碳率（800） 沥青残碳率/%酚醛树脂残碳率/% 中温沥青 （88） 50.10热塑性树脂46.70 高温沥青 （138） 56.57热固性树脂46.60 改性沥青 （114） 52.03沥青改性树脂29.90 沥青虽有一定污染，但仍作为碳复合耐火材料的 结合剂之一，是因为其残碳量高、价格便宜、使用可 靠。同时沥青碳化后得到的碳的结晶状况、真密度和 抗氧化能力都比树脂碳好。 6/23/202113 树脂树脂 酚醛树脂是碳复合耐火

10、材料最常用的结合剂。 酚醛树脂是由酚类化合物（如苯酚、甲酚、二甲酚、 间苯二酚、叔丁酚、双酚A等）与醛类化合物（如甲醛、 乙醛、多聚甲醛、糠醛等）在碱性或酸性催化剂作用下， 经加成缩聚反应加成缩聚反应制得的树脂统称为酚醛树脂。 OH 苯酚 H C H O 甲醛 苯酚与甲醛的结构式苯酚与甲醛的结构式 （phenol）（formaldehyde） 6/23/202114 酚醛树脂的分类酚醛树脂的分类 按其加热性状和结构形态分： 热塑性 热固性 按产品的形态分： 液态酚醛树脂 固态酚醛树脂 水溶性 醇溶性 块状 粒状 粉末状 按固化温度分类 高温固化型（固化温度130150） 中温固化型（固化温度1

11、05l10） 常温固化型（固化温度2030） 6/23/202115 酚醛树脂的性质酚醛树脂的性质 5055606570 0.1 1 10 100 二甘醇 乙二醇 乙醇 25C时 熔体的粘度/Pas 酚 醛清漆含量/% 酚 醛清漆C 甲 醇 熔体粘度与温度的关系熔体粘度与温度的关系 溶剂种类对熔体粘度的影响溶剂种类对熔体粘度的影响 140160180200220240 0.1 1 10 100 酚 醛清漆 C 酚 醛清漆 B 熔体粘度/Pa.s 温度/ 酚 醛清漆 A 高分 子 量 低分 子 量 粘度粘度 做耐火材料结合剂时，一般要求其具有高浓度和 低粘度。 6/23/202116 碳化率碳化

12、率 碳化率（或残碳率）的高低直接影响到含碳耐 火材料的性能，不同有机结合剂的碳化率如下表。 种类碳化率/%种类碳化率/% 焦油沥青52.5密胺树脂10.2 酚醛树脂52.1环氧树脂10.1 呋喃树脂49.1尿素树脂8.2 聚丙烯腈44.3天然橡胶0.6 醋酸纤维素11.7聚脂树脂0.3 有机结合剂的碳化率有机结合剂的碳化率 6/23/202117 沥青与酚醛树脂碳化产物比较沥青与酚醛树脂碳化产物比较 不同的结合剂，碳化后具有不同的碳化结构，从而 影响到碳复合耐火材料的抗氧化性和抗侵蚀性等使用性 能。 80010001200140016001800 40 45 50 55 60 65 70 75

13、 在Ar气中 结晶度/% 热处理温度/ 树脂碳 沥青碳 沥青碳和树脂碳的沥青碳和树脂碳的结晶度结晶度 结结 晶晶 度度 比比 较较 6/23/202118 8001700 沥青碳1.47 g/cm32.13 g/cm3 树脂碳1.23 g/cm31.54 g/cm3 真密度比较真密度比较 氧氧 化化 行行 为为 80010001200140016001800 500 550 600 650 700 750 800 树脂碳 氧化峰值（Y，Z） 热处理温度/ 沥青碳 X Y Z 80010001200140016001800 450 500 550 600 650 700 树脂碳 氧化开始温度/

14、热处理温度/ 沥青碳 6/23/202119 酚醛树脂的碳化组织被认为是玻璃状结构，韧性不 够，而沥青的碳化组织为镶嵌结构，所以有时为提高制 品的性能，将煤沥青与酚醛树脂混合使用。 酚醛树脂在生产酚醛树脂在生产MgO-C砖时的优点砖时的优点 混练与成型性能好，在室温下可直接混练与成型； 在热处理时可进一步缩合，使成品强度进一步提高； 在高温下能使MgO-C砖保持较高的热态强度。 固定碳高，在还原气氛下能形成牢固的碳结合； 砖坯强度高； 6/23/202120 （IV）添加剂）添加剂 为抑制碳在使用过程中的氧化，在生产为抑制碳在使用过程中的氧化，在生产MgO-C 质耐火材料时常加入一定量的添加剂

15、。质耐火材料时常加入一定量的添加剂。 常用的添加剂有：金属铝粉、硅粉、铝镁合金常用的添加剂有：金属铝粉、硅粉、铝镁合金 粉、粉、SiC粉等。粉等。 粒度：粒度：100目。目。 加入硅粉或SiC粉抗氧化机理： 原砖层内的硅粉或SiC粉与CO反应生成SiO等气 体，向外扩散至脱碳层，被氧化生成SiO2，沉积在 气孔内，堵塞了气孔，降低了扩散流量，从而提高了 含碳耐火材料的抗氧化性； 存在于脱碳层中的抗氧化剂，在反应过程中生成 的活性氧化物促进了脱碳层的烧结，提高了脱碳层的 强度，降低了气孔率，同时起到了保护层的作用。 6/23/202121 0200400600800 1000 1200 1400

16、 40 60 80 100 120 140 160 180 b/9.8cm-1 t/ oC Al+Mg Al+Si Al None 不同金属添加剂对不同金属添加剂对MgO-C砖抗弯强度的影响砖抗弯强度的影响 6/23/202122 (3) MgO-C砖的生产砖的生产 按照所用结合剂的不同，MgO-C砖的生产工艺流程 有以下两种： 树脂作结合剂 镁砂 碳素原料 固体树脂 液体树脂 破粉碎筛分 配料混练成型热处理 质检包装入库 6/23/202123 焦 油 沥 青 结 合 剂 镁砂石墨沥青 颗粒料细粉 配料 熔炼 加热 热混练 热成型 热处理 检验 包装入库 6/23/202124 3.2MgO

17、-C砖生产工艺要点砖生产工艺要点 1.1. 镁砂临界粒度的选择镁砂临界粒度的选择 通常MgO-C砖的熔损是通过工作面上的镁砂同 熔渣反应进行的，熔损速度的大小除与镁砂本身的 性质有关外，还取决于镁砂颗粒的大小。较大的颗 粒会有较高的耐蚀性能，但其脱离MgO-C砖工作面 浮游至熔渣中去的可能性也大，一旦发生这种情况， 就会加快MgO-C砖的损毁速度。 镁砂大颗粒的绝对膨胀量比小颗粒要大，再加 上镁砂膨胀系数比石墨大得多，所以在MgO-C砖中 镁砂大颗粒与石墨界面比镁砂小颗粒与石墨界面产 生的应力大，因而产生的裂纹也大，这说明MgO-C 砖中的镁砂临界粒度尺寸小时，会具有缓解热应力 的作用。 6/

18、23/202125 从制品性能方面考虑，临界粒度变小，制品的开 口气孔下降，气孔孔径变小，有利于制品抗氧化性的 提高，同时物料间的内磨擦力增大，成型困难，造成 密度下降。 因此，在生产MgO-C砖时，要概括地确定镁砂的 临界粒度是非常困难的。通常需要根据MgO-C砖的特 定使用条件来确定镁砂的临界粒度尺寸。 一般而言，在温度梯度大、热冲击激烈的部位使 用的MgO-C砖需选择较小的临界粒度；而要求耐蚀性 高的部位，则需要的临界粒度尺寸要大。例如风眼砖、 转炉耳轴、渣线用MgO-C砖，镁砂的临界粒度选用 1mm,而一般转炉、电炉用MgO-C砖的临界粒度选用 3mm；另外转炉不同部位的MgO-C，由

19、于使用条件的 不同，临界粒度尺寸也有所区别。 6/23/202126 为了提高制品的体积密度，对于成型设备吨位 小的生产厂家，临界粒度可选大些。 2. 2. 基质部分镁砂细粉的细度基质部分镁砂细粉的细度 为使MgO-C砖中颗粒与基质部分的热膨胀能保 持整体均匀性，基质部分需配入一定数量的镁砂细 粉，另外也有利于基质部分氧化后结构保持一定的 完整性。 但若配入的镁砂细粉太细，则会加快MgO的还 原速度，从而加快MgO-C砖的损毁。小于0.01mm的 镁砂很易石墨反应，所以在生产MgO-C砖时最好不 配入这种太细的镁砂。 6/23/202127 为了获得性能优良的MgO-C砖，MgO-C砖中 0.

20、074 mm的镁砂与石墨的比值应小于0.5，而超过1时， 则会使基质部分的气孔率急剧增大。 3. 3. 石墨加入量石墨加入量 石墨的加入量应与不同砖种及不同的使用部位结 合在一起考虑。 一般情况下，若石墨加入量10，则制品中难 于形成连续的碳网，不能有效地发挥碳的优势；石墨 加入量20，生产时成型困难，易产生裂纹，制品 易氧化，所以石墨的加入量一般在1020%之间，根据 不同的部位，选择不同的石墨加入量。 6/23/202128 MgO-C砖的熔损受石墨的氧 化和MgO向熔渣中的溶解这两个 过程的支配，增加石墨量虽能减 轻熔渣的侵蚀速度，但却增大了 气相和液相氧化造成的损毁。因 此当两者平衡时

21、的石墨加入量可 显示出最小的熔损值。 4. 4. 混练混练 泥混练设备：石墨比重轻，混练时易浮于混合料的顶部， 使之不完全与配方中的其它组分接触。一般采用高速搅拌机 或行星式混料机。 混练时正确的加料次序:镁砂(粗、中) 结合剂 石墨 镁砂细粉和添加剂的混合粉。 abcde 熔损深度 碳含量/% 氧化速度 侵蚀速度 熔损速度 6/23/202129 5. 5. 混练时间混练时间 视不同的混练设备,混练时间略有差异。若在行星式 混练机中混练，首先将粗、中颗粒混合35min,然后加 入树脂混碾35 min,再加入石墨，混碾45min,再加入镁 砂粉及添加剂的混合粉，混合35min,使总的混合时间

22、在2030min左右。若混合时间 太长，则易使镁砂周围的石墨 与细粉脱落，且泥料因结合剂 中的溶剂大量挥发而发干;若 太短，混合料不均匀，且可塑 性差，不利于成型。理想的泥 料模型： 6/23/202130 6. 6. 成型成型 成型是提高填充密度，使制品组织结构致密化的重要 途径，因此需要高压成型，同时严格按照先轻后重、多次 加压的操作规程进行压制，由于MgO-C砖的膨胀，模具需 要缩尺（一般为1）。 生产MgO-C砖时，常用砖坯密度来控制成型工艺，一 般压力机的吨位越高，则砖坯的密度越高，同时混合料所 需的结合剂越少（不然因颗粒间距离的缩短，液膜变薄使 结合剂局部集中，造成制品结构不均匀，

23、影响制品的性能 同时也会产生弹性后效而造成砖坯开裂）。 成型设备的选择应根据实际生产的制品尺寸加以具体 选择，一般情况下成型设备的选择规则如下表： 加压面积 115230300160400200600200700200900200 摩擦机30040060080010001500 液压机6008001200160020003000 6/23/202131 7. 7. 硬化处理硬化处理 用酚醛树脂结合的MgO-C砖，可在150250 的温度 下进行热处理，树脂可直或间接地硬化，使制品具有较 高的强度。 硬化处理升温制度： 5060 树脂软化 保温 100110 溶剂大量挥发 保温 200或250

24、结合剂缩合硬化 保温 MgO-C砖牌号MT10A MT10B MT10C MT14AMT14BMT14CMT18AMT18AMT18A MgO/%807876767474727070 C,%101010141414181818 显气孔率,456456345 体密，g/cm32.92.852.82.92.822.772.92.82.77 常温耐压,Mpa403530403525403525 高温抗折,Mpa6541085974 (140030min) 抗氧化性提供实测数据 附附:MgO-C质量指标质量指标 6/23/202132 5.4MgO-CaO-C质耐火材料质耐火材料 CaO又具有独特的化

25、学稳定性，并具有又具有独特的化学稳定性，并具有净化钢液净化钢液的作用，的作用， 在冶炼不锈钢、纯净钢、及低硫钢等优质钢种领域的作用在冶炼不锈钢、纯净钢、及低硫钢等优质钢种领域的作用 日益受到人们的重视。日益受到人们的重视。 6/23/202133 1原料的种类 烧结白云石、合成镁白云石、电熔白云石、电熔CaO 熟料。这些原料与C所制得的砖分别称为白云石碳砖、镁 白云石碳砖等。 2含游离CaO原料的显微结构特点 各种含游离CaO的原料，若CaO30%时，则CaO(方钙石)成为连续晶相， 方镁石则被方钙石晶相所包围。 电熔原料比烧结原料有更大的晶体尺寸。 含游离含游离CaO的碱性耐火材料原料与性能

26、的碱性耐火材料原料与性能 6/23/202134 3原料的水化性 含游离CaO的碱性耐火原料,一旦同外界的水分接 触,即发生水化作用,随之而发生V300,使原料粉化。 在选择原料时,一般用合成镁钙熟料，原因是其抗水化 性比较好，这是由于合成料中CaO的聚集体较少，CaO 和MgO均匀分布，CaO与外界的接触面较小。 6/23/202135 1)生产工艺流程 MgO-CaO-C 砖生产工艺流程随 结合剂的不同而有 所差异。 沥青结合剂 当用沥青作为 MgO-CaO-C砖的结 合剂时,其生产工艺 流程如右图所示： MgO-CaO-C砖的生产工艺要点砖的生产工艺要点 镁钙砂 热处理 热成型 热混碾

27、配料 加热 粗中颗粒 加热 沥青石墨电熔镁砂细粉 质检 6/23/202136 无水树脂结合剂 当用无水树脂结合剂时生产工艺流程同MgO-C砖。 2)MgO-CaO-C砖生产工艺要点砖生产工艺要点 1. 骨料与基质 为了提高MgO-CaO-C制品的抗水化性，一般采用 含游离CaO的原料为骨料，基质部分为电熔镁砂和石 墨，这样可提高制品的抗渣性能和抗水化性能。 2. 结合剂 由于CaO易水化，因此所用结合剂应尽量少含结 合水或游离水，可用的结合剂有：煤沥青、石油重质 沥青、高碳结合剂、无水树脂。 6/23/202137 3. 石墨加入量石墨加入量 根据实际用途及操作条件来确定石墨的加入量。 对于

28、低CaO/SiO2比、高总铁渣，石墨的加入量 不宜太多。这是由于除CaO与铁的氧化物反应生成 低熔物外，渣中铁的氧化物和石墨反应，使砖的损毁 增大； 对于低CaO/SiO2比、低总铁渣，石墨加入量越 高，则MgO-CaO-C砖的抗渣性越好，但这类砖的耐 磨性变差，不适应于钢水流动剧烈的部位； 对于高CaO/SiO2比、高总铁渣，石墨含量增大， 有利于制品熔损量的降低。 6/23/202138 4. 混练与成型混练与成型 当用无水树脂时与MgO-C砖相同； 当用沥青作为结合剂时，通常采用热态混练与热态成 型，另外为了提高制品的体积密度，增强碳结合，对已压 好的砖进一步经焦化处理后再用焦油沥青浸渍

29、，可明显提 高制品的性能。 5. 泥料配制泥料配制 6. 砖坯表面处理砖坯表面处理 对于成型好的砖坯，为了防止CaO的水化，同时 为了防滑，一般要进行表面处理，表面处理剂为稀释 后的无水树脂。 7. 热处理热处理 MgO-CaO-C砖的热处理同MgO-C砖。 6/23/202139 铝碳质耐火材料是指将氧化铝原料和碳素原料，同时加 入SiC、单质Si等添加剂，用沥青或树脂等有机结合剂粘结而 成的碳复合耐火材料。 5.5铝碳质耐火材料铝碳质耐火材料 铝碳质耐火材料大量 应用于钢铁生产工艺过程 中的连铸工序、高炉铁水 沟和铁水包等设备上。右 图是钢铁生产工序图及有 关设备名称。 6/23/2021

30、40 连铸用耐火材料，是指从钢包开始连铸工序所用的耐 火材料。近年来，由于对钢材质量要求的提高，对连铸用 耐火材料的质量也不断提高，连铸对耐火材料的要求连铸对耐火材料的要求: 耐高温；耐高温； 不与钢液或合金发生反应；抗渣性强；不与钢液或合金发生反应；抗渣性强； 抗高速钢流冲刷；抗高速钢流冲刷； 低气孔率，防止空气进入钢液；高的抗热冲击能力；低气孔率，防止空气进入钢液；高的抗热冲击能力； 精确的几何尺寸；精确的几何尺寸； 装置和使用简单，质量稳定，价格不能太高。装置和使用简单，质量稳定，价格不能太高。 连铸对耐火材料的要求连铸对耐火材料的要求 6/23/202141 连铸用耐火材料如下图所示，

31、其中用到碳复合耐 火材料的部位有：钢包的渣线，各种水口砖、各种滑 板及整体塞棒。 渣线MgO-C砖 Al2O3-MgO 质浇注料 水口砖 Al2O3-C滑板 铝碳质 浸入式水口 整体Al2O3 质塞棒 连铸用耐火材料连铸用耐火材料 6/23/202142 滑动水口用耐火材料滑动水口用耐火材料 滑动水口系统（包括上下水口、上下滑板）作为钢包 和中间包的钢水流量控制系统，因可控性好，能提高生产 率而得到迅速发展。 滑动水口系统优于传统的塞棒水口控制系统，它促进 了钢包精炼工艺和连铸技术的发展，同时，随着钢产量的 上升和钢质量的提高，与此同时多炉连铸技术的发展必须 要求滑动水口系统增加使用寿命，减少

32、操作费用。 6/23/202143 由于滑板（Sliding Plate）直接控制钢水的流量，所 以被认为是滑动水口系统中最重要的部分，为了获得较 长的使用寿命和稳定的操作，滑板砖作为滑动水口系统 的耐火材料和机械部件都要求具有优良的性能。 6/23/202144 滑板 滑板的类型及组成 往复式旋转式 从结构上分：按滑动 方式的不同，分为往复式 和旋转式； 从组成滑板的块数上 分：两层式和三层式； 从用途上分：由钢包 用和中间包用滑板。 图4.3滑板类型 6/23/202145 一般情况下，强度上升，热震稳定性下降，这是 铝碳质滑板存在的问题。 莫来石、锆莫来石、锆刚玉等材料比刚玉的膨胀 系数

33、小，因此这些材料适合于作为滑板的原料，以降 低制品的膨胀系数和提高其热震稳定性。 目前，作为一种膨胀率低适合于生产低膨胀、高 抗热震稳定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2-SiO2） 已被投入生产和使用。 AZTS的主要矿物组成为刚玉、斜锆石和莫来石 （monoclinc- ZrO2 ）。 刚玉中含有Al2O3-TiO2和m- ZrO2,这类材料由三种 以上矿相组成，矿相在材料中分布均匀。 6/23/202146 氧化铝原料（粗中细） 碳素(石墨,碳黑) 添加物(Si,Al,SiC) 结合剂 混混 合合 成型 还原烧成 油浸 热处理 机加工 成品 铝碳滑板的制造工艺流程如下图.

34、 图4.5滑板制造工艺流程 滑板的基本制造工艺滑板的基本制造工艺 烧成铝碳滑板烧成铝碳滑板 原料原料：烧结刚玉、电熔刚玉、烧结刚玉莫来石、 合成莫来石、鳞片石墨、碳黑、硬质沥青和添加剂。 6/23/202147 烧成铝碳滑板的结合系统烧成铝碳滑板的结合系统 在烧成铝碳滑板中，有机结合剂在烧成中 碳化结焦，形成碳结合； 加入物Si，在1300还原烧成时，与碳素 生成SiC,在砖体内形成陶瓷结合。 所以烧成铝碳滑板中存在着两种结合系统， 它使滑板的强度明显提高，而且就是在使用中 碳素燃尽之后，由于陶瓷结合系统的作用也能 保持足够的残余强度。 6/23/202148 滑板耐火材料的损毁滑板耐火材料的

35、损毁 滑板耐火材料的损毁形式因使用条件而异。 下表列出滑板用耐火材料损毁的主要原因及损毁形 式的关系，这些原因一般不是单独存在的，而是相互影 响，成倍加剧损毁，因此对于滑板用耐火材料来说，掌 握其使用条件、损毁形式、考虑其应具备的性能平衡是 必不可少的。 滑动表面剥落 蚀损因素蚀损形式 铸口直径扩大 铸口周围磨损 滑板的蚀损形式 滑动表面剥落 铸口堵塞 钢水流的磨损与蚀损 热震 钢渣粘附在滑板的表面 Al2O3附着 滑动表面蚀损 放射状裂纹 铸口周围掉渣 6/23/202149 1 长水口 连铸用长水口和浸入式水口一般是在较大的热震条 件下使用，所以过去用熔融SiO2材质，但随着连铸技 术的发

36、展，长水口和浸入式水口的使用条件变得日益 苛刻，因此耐蚀性和热震性更好的等静压成型的铝碳 质和锆碳质水口已成为主体。 连铸用水口的使用目的是为了保证钢包中间包 之间或中间包结晶器之间的钢水顺利通过，同时具 有重要的气密功能以防钢水的二次氧化和渣的卷入。 这些连铸用水口的使用寿命和稳定性对连铸机的生产 率以及板坯的质量有很大的影响。 铝碳质长水口、整体塞棒和浸入式水口铝碳质长水口、整体塞棒和浸入式水口 6/23/202150 水口安装在滑板或整体塞棒下方， 上部用夹持器固定，下部自然下垂， 用于控制钢水的流量。连铸用水口承 受注钢初期的强烈热震强烈热震和由钢水流动 所造成的振动机械力。因此在长水

37、口 夹持器夹持部分部位（颈部）易造成 折损及裂纹。 中间包和结晶器的钢水被流出的 渣的保护渣保护渣所覆盖，连铸用水口的外 壁被渣蚀损，特别是浸入式水口由于 浸渍在碱和氟成分高的蚀损性强的保 护渣中，所以保护渣线的蚀损是影响 浸入式水口寿命的主要因素。 长水口长水口 6/23/202151 长水口的损毁原因长水口的损毁原因 长水口在钢水从钢包向中间包浇注过程中，具有长水口在钢水从钢包向中间包浇注过程中，具有 重要的气密功能。其损毁原因：重要的气密功能。其损毁原因： 浇注初期因耐热剥落性差而发生纵向开裂；浇注初期因耐热剥落性差而发生纵向开裂； 由于机械强度差，耐热应力能力低而导致颈由于机械强度差，

38、耐热应力能力低而导致颈 部裂缝；部裂缝； 渣线及内表面的侵蚀；渣线及内表面的侵蚀； 连接处的氧化或氧气清洗造成的变质。连接处的氧化或氧气清洗造成的变质。 6/23/202152 浸入式水口是连铸用耐火材料 的薄弱环节，它的寿命决定着连铸 的炉数。 浸入式水口的损毁浸入式水口的损毁 浸入式水口比钢包水口短，预 热后使用，故通常不会产生裂纹。 浸入式水口的主要损毁是发生在保 护渣与浸入式水口材料相接触的渣 线上的侵蚀。 保护渣线部位的侵蚀受保护渣 的性质和结晶器表面流体流动的影 响，通常在高速浇铸或电磁搅拌的 情况下侵蚀大，保护渣中氟含量高 和碱度低加速了渣线部位的侵蚀。 浸入式水口浸入式水口 6

39、/23/202153 Al2O3堵塞堵塞是Al2O3在浸入式水口中积累造成的现 象，是铝镇静钢浇注中最主要的问题。沉积的Al2O3 一般是指由Al2O3凝块和凝固的钢水所组成，堵塞受钢 的种类、密封条件和钢水的热损失的影响。 渣线部位的侵蚀和Al2O3堵塞是影响浸入式水口寿 命的两个最致命的因素。 6/23/202154 防防Al2O3堵塞的方法与措施堵塞的方法与措施 使用材质及 防止方法 切断氧源使用无硅材料 采用不与Al2O3湿 润的材料 SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g) 3SiO(g)+2(Al)= Al2O3+3Si 抑制钢水温度降低使用氮化物和锆质材料 抑制钢水在水口表 面的滞留 使用低导热率的低碳或无碳材料 形成低共熔