耐火磚在冶金行業的應用

來源：本站      發布日期：2020-12-08

      耐火磚是一種可以抵抗高溫效果的固體材料，廣泛應用于冶金工業。根據其化學性質和成份的不一樣，耐火磚一般可分為：酸性耐火磚(石英、硅磚)；半酸性耐火磚(半硅磚)；中性耐火磚(鉻磚、粘土磚、高鋁磚)；堿性耐火磚(鎂磚、鉻鎂磚、鎂鋁磚、白云石磚、鎂砂、白云石及鎂質耐火泥)等。

     鋼鐵冶金用耐火磚

     堿性耐火磚因為具有耐火度高、熱穩定性好、抗渣性好等特性，現在被廣泛應用于鍛造設備中。在轉爐與電爐煉鋼過程中，鋼水對爐襯耐火磚會發生機械沖刷，與此同時構成耐火磚的構成元素溶解到鋼水中并與鋼水之間發生化學反應。鋼水對爐襯的機械沖刷以及二者之間的化學反應：一方面致使爐襯耐火磚的受損與腐蝕；另一方面會對鋼水及鋼材的質量產生影響。在鋼的鍛造過程中，爐襯耐火磚與熔池中鋼水的彼此效果以及因此而導致對鋼水及鋼材質量的影響首要有以下幾方面：

1、耐火磚掉落使鋼水及鋼材中發生非金屬攙雜

 在煉鋼過程中，爐襯耐火磚受到腐蝕后，磚的脫碳層和反應層發生構造改動導致松懈。受熔融鋼水、爐渣、爐氣以及兌入鐵水和參加散料、廢鋼時的機械沖刷，使得耐火磚掉落并卷進鋼溶液中，構成非金屬攙雜。鋼材中的非金屬攙雜物與鋼材自身的功能有很大不同。從力學角度剖析，非金屬攙雜物的存在部位是鋼材的應力集中點，對鋼材的強度、剛度以及耐久極限等力學功能都有很大影響。因而，非金屬攙雜是影響鋼材質量的嚴重缺點之一。

 2、耐火磚的構成元素與鋼水中非金屬元素之間彼此反應發生非金屬攙雜物

 構成耐火磚的一些元素，直接溶解到鋼水中，使得熔池中的氧、碳及別的非金屬元素添加。在一定條件下，鋼水中非金屬元素之間彼此反應生成非金屬攙雜物。同理也會對鋼水及鋼材質量構成產生影響。

 3、耐火磚的增碳對鋼水及鋼材質量的影響

    現在國內外廣泛應用于轉爐、電爐、連鑄、爐外精粹以及鋼包中的耐火磚，是20世紀80年代發展起來的一類較為新式的堿性耐火磚——碳復合耐火磚。碳復合耐火磚中一般富含3%～30%的碳。在煉鋼過程中，碳的氧化反應是鍛造過程的首要反應。把鋼水中的含碳量氧化下降到所煉鋼號的規格內，是煉鋼的首要任務之一。而耐火磚的脫碳會導致鋼水中碳的含量增加，改變鋼的構成，尤其在鍛造純凈鋼、超純凈鋼時，耐火磚的脫碳會對鋼水及鋼材質量發生較大的影響。耐火磚的脫碳機理為：當鍛造進行到一定程度后，鋼與耐火磚之間存在一定的液相隔離層。反應物在耐火磚外表構成一個固相產品層，耐火磚中的構成元素穿過該層分散到鋼水中。而鋼水中的一些元素和氧化物，首要是鋼渣中的(FeO)穿過耐火磚的反應層到達脫碳層反應界面，二者在相會處發生脫碳反應。因而，影響鋼水的成分。其化學反應式為：

(FeO)+C(固)=[CO]+Fe爐渣

 O2+2C(固)=2[CO]爐氣

     其次，轉爐和電爐在鍛造過程中，要向爐內進行吹氧脫碳。氧氣[O2]使熔池中的原子鐵[Fe]很多氧化成[FeO]，溶解于鋼水中的碳[C]與[FeO]觸摸發生氧化反應。碳被氧化后生成CO氣泡兼并長大后上浮，經過渣層排出。碳被氧化會影響鋼水中氧等別的組分的含量。因而也會對鋼水及鋼材質量發生一些的影響。但是，[CO]氣泡的上浮與排出，對金屬熔池有一種劇烈的攪拌效果，對均勻鋼水的成分與溫度，改進鋼水的化學反應動力條件也有一定的好處。

 4、耐火材料的脫硫效果有利于提高鋼水及鋼材質量

    硫在鋼中多以硫化物的方式存在，對絕大多數鋼而言，硫[S]是有害元素。它對鋼材功能的首要影響：使鋼材發生熱脆、減低鋼的力學功能及焊接功能等。因而，減小和操控鋼中硫的含量，對于提高鋼材質量具有很大好處。試驗研討標明，在高溫下，耐火磚的內部有一定的液相生成。介于鋼水熔液與耐火磚之間的液相層，一般為硅酸鹽熔體，它的構成、構造與熔渣十分相似。因而，也具有熔渣的氧化復原；脫硫、磷以及吸附鋼液中攙雜物的效果。

   耐火材料對熔池中鋼水的脫硫原理為：進入耐火材料液相隔離層中的硫離子經過液相向耐火磚內分散，與耐火材料中的[CaO]顆粒反應，在[CaO]顆粒外表生成CaS層。其化學反應式為：(CaO)+[S]=(CaS)+[O]這標明CaO具有較強的脫硫效果。因而，在富含MgO-CaO系列的耐火磚具有較強的脫硫效果。