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在鋼鐵冶煉中，鋼包是煉鋼的重要熱工設(shè)備，承擔(dān)著鋼水運(yùn)輸以及精煉的雙重任務(wù)。因此，鋼包工作襯材料的選擇非常重要，其使用性能的優(yōu)劣不僅影響到耐火材料的噸鋼消耗及鋼鐵冶煉成本，而且對(duì)鋼材的產(chǎn)量與質(zhì)量也會(huì)造成很大影響。
鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了耐火材料的不斷改進(jìn)，鋼包用耐火材料的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下四個(gè)階段：
(1)20世紀(jì)70年代以前
我國(guó)鋼包的內(nèi)襯材料主要采用黏土磚、高鋁磚等。歐美各國(guó)因其黏土資源較為豐富，開(kāi)發(fā)了黏土磚、黏土結(jié)合的半硅質(zhì)磚。連鑄技術(shù)的應(yīng)用使得鋼包的工作條件也發(fā)生了變化，又發(fā)展了紅柱石磚、高鋁磚等。為了提高抗堿性渣侵蝕的能力，含碳耐火材料得以出現(xiàn)，前蘇聯(lián)和美國(guó)使用過(guò)低檔鋁鎂碳磚。但這段時(shí)期仍然以高鋁磚為主。
(2)70年代
我國(guó)研究開(kāi)發(fā)了磷酸結(jié)合的高鋁質(zhì)搗打料及高鋁質(zhì)澆注料，使小型鋼包壽命大幅提高，但多數(shù)廠家的內(nèi)襯仍然使用高鋁磚。80年代，我國(guó)先后研制了水玻璃結(jié)合的鋁鎂質(zhì)澆注料、礬土-尖晶石澆注料。70-80年代歐美各國(guó)則主要使用中、低檔的鋁鎂碳磚。采用二次精煉技術(shù)后，高鋁磚或高鋁澆注料難以滿足鋼包的使用要求，歐美各國(guó)開(kāi)始采用鎂磚、白云石磚等堿性材料。與此同時(shí)，日本研制了高硅酸質(zhì)磚，其主要是利用葉臘石磚中加入鋯英石來(lái)提高葉臘石磚的抗侵蝕性，一些鋼包渣線部位使用了鋯質(zhì)磚，效果很好。
(3)90年代初
我國(guó)耐材科研人員相繼開(kāi)展了礬土-尖晶石澆注料、礬土剛玉-尖晶石澆注料的研究和應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的成果。90年代后期武漢科技大學(xué)研制了高性能Al2O3-MgO澆注料，其具有不含碳、施工省力、耐侵蝕、高溫體積穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
(4)如今
鋼包襯用耐火材料的研究與應(yīng)用仍然主要集中在鋁鎂系，包括鋁鎂澆注料、剛玉-尖晶石澆注料以及鋁鎂尖晶石澆注料及其預(yù)制塊。通過(guò)添加超微粉或者采用高純?cè)系戎频玫母咝阅茕X鎂澆注料的各方面性能都得到很大改善，使?fàn)t外精煉鋼包壽命大幅度提高。
鋁鎂尖晶石澆注料
近年來(lái)，隨著建筑、機(jī)械制造等行業(yè)對(duì)高品質(zhì)鋼的需求量持續(xù)增長(zhǎng)，以及鋼水精煉和連鑄工藝的提升，鋼包內(nèi)襯的工作條件越趨惡劣，對(duì)所用耐火材料性能的要求也越來(lái)越高，見(jiàn)表1，這對(duì)耐火材料的發(fā)展提出了更加艱巨的挑戰(zhàn)。
表1鋼包精煉工藝改進(jìn)對(duì)耐火材料的要求
目前鋼包耐火材料較多使用鋁鎂系澆注料和鎂碳磚，因剛包不同部位所受鋼水侵蝕沖刷情況不同，它們常搭配使用，且應(yīng)該對(duì)包底、包壁、渣線使用的耐火材料綜合平衡，力求在考慮經(jīng)濟(jì)因素和精煉技術(shù)的基礎(chǔ)上達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。較為典型的鋼包內(nèi)襯用耐火材料設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表2。
表2鋼包內(nèi)襯設(shè)計(jì)典型方案
其中，鎂碳磚中碳含量一般在10～15%之間;高鋁磚中Al2O3含量一般為65%~85%，鋁碳磚中的Al2O3含量為65%~91%。日本目前廣泛采用剛玉-尖晶石澆注料作為鋼包側(cè)壁襯。另外，有研究認(rèn)為鋁鎂澆注料比剛玉-尖晶石澆注料具有更為良好的抗渣侵蝕滲透性能和抗熱震性能。
新一代高性能鋁鎂系澆注料，以特級(jí)礬土、電熔剛玉、板狀剛玉或電熔尖晶石為原料，優(yōu)化了基質(zhì)，以高純水泥作為結(jié)合劑，并且加入α-Al2O3微粉和高效減水劑，澆注料的施工性能得到改善，高溫性能和耐剝落性能也得到了提高。
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