钢包耐火材料的要求
王剑锋
[摘 要]钢包是冶炼（熔炼）、特别在精练过程中必不可少的的设备之一。人们越来越关注它们。但是，人们在选择包衬材料上却比较随意，而且耐火材料向钢水传氧能力的加强就会使钢中增加很多的氧，包衬耐火材料的氧在钢水降温中就使合金中的钢合金元素氧化，并生成相应的夹杂物。包衬的基体组织就会有大量的孔洞存在，钢水热损失通量就会加大，钢水的温降也加速了。基于此本文对钢包耐火材料对钢水质量和温降的影响进行详细分析，以供参考。
[关键词]钢包；耐火材料；二次氧化；温降
中图分类号：TF341；TQ175.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0099-01
1 钢包用耐火材料
1.1 铝镁（碳）质钢包耐火材料
我国的炼钢工业在20世纪80年代开始，已经进入了快速发展的阶段，钢包耐火材料的使用条件变得非常恶劣，这是由于炉外精炼以及连铸等现代炼钢技术不断地应用推广，洁净钢产量不断增加。由于钢水温度不断升高，钢水就在钢包内延长了停留时间，钢水以及熔渣就冲刷钢包耐火材料，熔渣对钢包耐火材料造成化学侵蚀变得严重，现代的炼钢生产中之前的钢包耐火材料不能满足其需要。所以，国家陆续已经开发了很多铝镁（碳）质的钢包用耐火材料。铝镁（碳）质耐火材料在使用中，Al2O3以及MgO在高温下反应生成镁铝尖晶石，这比较耐高温，是的矿物，而且耐火材料的耐侵蚀提高，抗剥落性能得到提高。所以，使用铝镁（碳）质钢包耐火材料使钢包的使用寿命得到有效延长。
1.2 硅酸铝质钢包耐火材料
1.2.1高铝质捣打料
20世纪70年代末，我国有些钢厂的钢包内衬使用高铝捣打料，取得了良好的使用效果。高铝捣打料是以优质高铝矾土熟料为原料（骨料和细粉），以工业磷酸做结合剂，经过配料、混料而配制成的一种可塑性良好的不定形耐火材料。采用整体捣打技术，制成整体式包衬，获得了较长的使用寿命。
1.2.2蜡石砖
蜡石砖及时将叶蜡石作为主要原料继而生产的烧成制品。20世纪70年代初，福建的某耐火材料厂生产蜡石钢包砖就在鞍钢、马钢、上钢三厂以及三明钢厂等钢铁企业，进行不同类型的钢包上试用。结果显示，蜡石砖使用性能和当时使用的粘土砖以及三等高铝砖相比，比较有优势。
2 包衬耐火材料概述
在钢液降温、钢质量和冶炼过程，包衬耐火材料的材质以及绝热性能对此有着重要影响。第一，针对大中型钢铁企业用钢包和铸造企业用钢包的结构做一个比较（见表1、表2），两者有着明显的不同。
根据表1我们可以得到，在钢包中利用微孔绝热材料，显著使钢板温度降低，也就是热损失通量得到减少，钢液温降速度也变得缓慢。但有些单位的烘包“热工曲线制度”确是不尽人意之处。从表2可得到，钢包仅有工作层非常薄，直接用不定型的耐火材料同时在选择材质上存在随意性大，没有用绝热材料。耐火材料基体组织中的毛细孔道和大型钢包相比，增加不少。热损失通量就变得加大，加快了钢液的温降速度，增高了钢板的温度。一些生产大件的铸造企业同样利用与大型钢铁企业类似的钢包，但是处理绝热层以及烤包的热工曲线上等因素还是没有全面考虑。根据钢包的构成得到，单纯地凭借钢包绝热层使钢液热散失得到减少是不够的。
关于包衬耐火材料的性能，尤其是绝热层耐火材料的热导率影响着钢包的温降。铸造的企业通常利用的钢包很多都是以小型包为主，包括选择材料、粒度配比都是非常随意，一般都没有将包衬耐火材料的氧势指数考虑进去，包衬耐火材料向钢液传氧能力就会加大，钢中就会增加氧，钢液在降温中就会和合金元素进行反应，样化钢中的合金元素，就会生成相应的夹杂物。因为包衬的基体已经形成很多的孔洞，热损失的通量就会增加，钢液的温降就会变得很快。当在具体生产中产生因为钢液中有夹杂物，而且钢液的温度下降使浇注温度得到降低，特别在浇注的后期，从而铸件的质量就会下降。
3 对钢液质量和产生温降的影响因素
3.1 包衬耐火材料的选择
钢包的耐火材料的材质由一开始的碱性向中性转变，到现在的酸性变化，而且温度随之升高，耐火材料的氧势指数也在不断增大，由耐火材料向钢中的传氧能力就会增加。钢中增加氧，当钢液在降温过程中就会进而合金元素反应，氧化钢中的合金元素氧化，有相应的夹杂物生成。所以，在包衬耐火材料选择时，一定在耐火材料的氧势指数进行严格地控制，而且耐火材料的粒度组成也要得到有效控制。
3.2 材料的粒度级配不合理
应该根据烧结工艺以及具体的使用条件对包衬的耐火材料的粒度配比进行选择。粗、中以及细三种粒度如果配合不合理，钢液的温度就会降低。表3就是包衬由于砂料配比不合理对钢液温度的影响（以碱性材料为例）。
3.3 烤包过程中温度升温曲线不合理
大中型的钢铁企业一般生产中还能重视钢包的烘烤，一般的铸造企业就不会对钢包进行烘烤。虽然是烘烤，但升温的曲线设置就不会合理。
由于水在常压的状态下沸点是100摄氏度，水在达到沸点时水就会变成蒸气。此时水蒸气就很快地从相对致密的包衬基体组织中去寻找机会缝隙逸出。因为蒸气的急速逸出，包衬基体组织就会有一定量的毛细孔道形成。这个过程会给包衬基体组织留下隐患，产生—定量的毛细孔道，使包衬散热的速度加快。
包衬的耐火材料中的水分主要源于砂料吸附的水、结晶水、添加剂分解释放出的水分、采用“湿打”过程中为加入的水。水分一定要在800℃以下进行所以排除。不然就会留在包衬基体组织中由于水、蒸气来不及排出就会让形成的蜂窝状孔洞以及因水、蒸气快速排出，影响到包衬基体组织拱起的部位，早期就会形成裂纹。所以在此区间应对升温速度进行控制。以免水蒸气急速地从砂料中逸出，钢包容量越大就要促使升温速率得到降低。
4 结束语
伴随着钢包耐火材料材质由碱性向中性转变，直到酸性的顺序变化，随着温度升高，耐火材料氧势指数就会增大，由耐火材料向钢中的传氧能力就会增加。通过绝热性能良好的耐火材料（碱性耐火材料）的运用，可以看出钢液的热损失降低明显，钢液温降也会减少。
参考文献
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