日本转炉耐火材料的现状及发展趋势.pdf

才 墨 _：物，如I n(O R)。(R 为c i。的直链或支链 塑 饱 和 或不 饱 和 烷烃)、S (C。H)。等。这 些 化 合 物 通常 起 着 辅助 作用。出现在这些专利 中的有机溶剂，主要 有 醇、酮、酸几类。用得较多的醇是艺薛 和异 丙醇 翻 则 以丙酮和甲基乙基 甲酮较常见。专 利中所用的酸多为氟代羧酸或 氟代羧酸酯，如三氟 乙酸、三氟乙酸 乙酯等。此外，氟代 醛、氟代醇、氟代醚、氟代酮、氯代或氟代 烃也 有应 刷。采用 恰 当的 溶剂 系 统，组 成 最佳 的 涂 覆 液，便 于不 同 的工 艺实施，达 到 最好 的 涂 覆效果。因此，各专利发明者非常重视有机 溶剂 的选 择。利用添加剂提 高涂 层质量 在 笔者 所 查 的 专利 中，应 刖T 多种 形 式 的添 加剂，如无 机添 加 剂N H F、N H4 H F z、S i 02；有机 添加 剂 乙 溶 纤 素、酚 娄(甲 酚、儿 茶酚、问苯二酚)、苄醇、醌类(氢 醌、苯 并醌)等。这些 添 加剂 的加 入，减小 了金属氧化物膜粒予的粒径，调节丁膜的形 成速度。值得一提的是表面活性痢 在涂层工艺日 j 的应 用。有 专利 报 道，玻 璃 板经清 洁 后 用表 面 性剂处理，表面活性剂的亲水端向着玻 璃，形成单分子层结构，荐 用 含 有S n c1 或s h(O B u)的涂覆液涂溃、增 烧，得 到 很 均 匀的透 明导 电层。添加剂的应用或者促使溶质在溶剂E j 夯 散得 更均匀，或者使馀覆 料与基 的结合更 协调，从而实现涂层工艺的最佳化和保证导 电s n O 膜 的高 质量，其作用不容低估。笔后寄语 踱璃 表 面s h o 透 明导 电涂 层工 艺在 不断 更新。在现代高科技 中，s il o2 导 电涂层材料 f 7 j 不 失为 重要 的 功 能材料。充分 利 用该 材料 的 透 明性于搪 瓷制 品，以提 高产 品档 次，充 分 利用 其导 电功 能，叮以开发大 量 的无 导 线发 热体。这种 材料 在 电光 显 示、无霜 窗等 应用领域仍有广阔的前景。若此说能给需要 者 以某种 启 示，则 笔者 的 心 已足 矣。、，、J 1 日本转炉耐火材料的现状及发展趋势 傅绍漯(中国科技情报所重庆分所)当前世界炼钢工业主要 设备的发展趋势 是 氧气 炼 钢 转炉(特 别 是复 台吹 炼转 炉)和 高功率、超高功率 乜炉。现在 H本和西欧的 平 炉 已完全 被 淘汰。据 1 9 8 8 年 统计，美 国平 炉钢占5 2 平炉诵酋4 3 酌苏联 也 决 定在 本 世纪 末 取 消平 炉 而发 啶 氧气 转炉，现 有的平炉除继续服役外，一 般都 不 新 建 平 炉。为 此，当我们 考虑 炼 钢耐 火 材料 时，先要 解决好转炉祧电炉耐火材料。随着复合咴慷车 簟 护技术的 T 1 和发展，冶炼强度增大，钢水搅拌强度增加，钢水对 转炉炉衬的冲刷加剧，从而加速了炉衬的橱 蚀和 损坏。另 一方 面；由 手连 铸和 妒外 糟艨 的也用和发展 要求中间位或确包水 部分 的钢 水温 度 比钢 水凝 固 温度 高 约1 O 1 5 ；因而转炉出相温度应该比过去末采用连铸和 炉外精炼时酌钢水温度 宴高 所有这些因 素 葙藜泮 帮使禧转妒妒衬时主作坏 夏 口 峻，更需要使用优质耐火材料制品。j 前n本同内大 转炉炉龄平均水平已 5 维普资讯 http:/ ，达3 0 0 0 炉以上，个别公司如日新制钢公司吴 r 8 5 t 复合咚炼母炉的炉龄 已 达5 1 1 3 炉。，转炉耐火材料的发展现状 耐必材料耐剥落性差 客易吸_收炉渣之类的 缺 点，所以M粤 9一 砖在 钢铁工 业 中，特 别 是在 炼 钢 转炉 中使用 量正在 逐年 增 加，应 用 范围逐年扩大 近年来转炉炉衬材料在材质、工艺、质 转妒耐火材料的使用量 根据日本有 量 品种上都有很大变化。镁碳砖(Ms O-C 关统计 资料，1 9 8 6 和1 9 8 7 两年中转炉寿命与 砖)和镁白云石碳砖的开发和使用，使转炉 耐火材料单耗的全国平均值如表 1 所示。从 炉龄有了明显提高。现代大型转炉炉衬主要 表 1 可知，在1 9 8 6-,1 9 8 7 年间转炉平均寿命 采用Mg O C 砖。由于Mg O-C砖保 持 了碱性 从2 1 2 0 炉提高到2 3 4 7 炉，提高了1 1 (提高 耐 火 材 料 的优点，同时又彻底克服了碱性 率为1 1 1)。另外，转炉耐火材 料 单 耗 从 裹1 转炉寿命与耐火材料的单耗C k g t 钢，()内表示)转炉寿 年度 命，炉 内 衬 j 一-一 一 广 一一 瘳 成 至 竺 堕 一 不 定 形；共 计l 材 料I M 窖 其 它 材料 0 7 0 7 修 补 永久支撑 j 总 喷 涂 烧 结 共计 定 形不 定 形 共 计 计 材料 材料 材料 j 材料 e 8 0,5 j I I f f f o o ：；：；。o ；l。8 。：；：1。3。4 0 麻 _ -_ _ 一 1 6 2 k g t 钢下降到1 3 4 k g t 钢，下 降 了1 7 (下降率为8 3 呖)。一般来说，转炉寿命和 转炉耐火材料单耗 是倒数关 系。转炉寿命提 高率的倒数约为9 1，这说明转 炉 寿 命 越 长，转炉耐火材料单耗下降就越多。由于复合吹炼法的确定和转炉前后工序 的变化，转炉耐火材料的使用条 件 更 加 苛 刻，从而扩大了转炉不同部位炉衬的损耗速 度的等级差别。另外，Mg O C耐火材料 质 量 改进的进展也很迅速，材质的选 择 范，围 扩 大，Mg O C耐火砖的形状 也正在 向 大 型 化 方向发展，采用一块砖按需要长 度进行筑炉 成为可 能。由于采取上述措施，在适合转炉 操作条件下和在 转炉适 当位置上采用适 当的 耐火材料，所 以正在实现均匀损耗型的筑炉 方法。、表 2 介绍了日本转炉耐火材料的构成酉 分比的变化。从表中可知，内衬用耐火材料 正在逐年增加，修补和永久吏撑用耐火材料 正在逐年下 降 采用与操作条件相吻合的特 殊部位砖衬(即有特殊要求部位的砖衬，如 6 C 裹2转妒耐火材 料构成百分比的变化()炉缸、炉腹砖衬等)，即使减少喷涂材 或烘 焙材的使用，也可以获得提高转炉寿命的结 果。目前，转炉耐火材料的局部损耗依然存 在，虽说转炉耐火材料质量得到改善，但是 内衬材料质量、施工厚度仍然存 在 一 些 问 题，有待今后进一步研究解决。表3 示出了转炉 内衬材不同种类的 百 分 率。从表 中可知，Mg O-C 耐火材料 用 量 正 在逐年增加，这正好说明 了Mg O-C耐 火 材 _ 裹3转炉内衬材不同种类的百分宰()来烧成材 年度 烧成材 不定形材 总计 MK 0-4 2 其他 1 9 8 6 6 1 7 4 7 1 6 2 3 O 1 O O ，1 9 8 7 4 8 S 4 5 8 3 2 4 I O O r|”1 一 O 一 一 4 一 1 型 维普资讯 http:/ 表4 M g O c 随笔度变化在定形耐火材料中所占 百分率(万t，)内袅呆 t 年度 1 9 8 O 1 9 8 1 1 9 8 2 1 9 8 3 1 9 8 4 1 9 8 5 l 9 8 曼 一1 9 8 7 一 J_+一-1一 M g O-C(a)5 2 0 657 7 40 9 81 1 I 87 1 I 5 6 r 1 O 31 1 1 82 百分率(a b)(3 I)(4 4)(5 8)(8 9)(1 o I)(I o 2)(I o 7)(1 3 O)定形耐火 材料(b)I 6 9 2 7 1 5 O 0 7 1 2 7 5 4 1 1 O 2 5 1 1 7 2 5 1 I 2 9 1 9 6 I 9 9 1 2 4 料适用于复合吹炼 转炉。表 4列出了 日本Mg O C 耐火 材 料 产 量 随年度的变化情况。由表可知，日本Mg O-C 耐火材料 的产 量 由1 9 8 0 年 的5 2 7 t 增 加 到 1 9 8 7 年的1 2 万t，八年期间增加了1 倍 多。这 正说 明了 日本炼钢转炉从1 9 8 0 年开始采用复 合吹炼技术后，为使与复合吹炼 转炉 同步发 展，日本耐 火材料 工业部门正在 寻 求 增 加 Mg O-C生产量的有效途径。经过 八 年 的 努 力，Mg O C耐火材料工业发展迅 速，Mg O C(a)在定形耐火材料 中所 占百分率 由1 9 8 0 年的3 1 增加到1 9 8 7 年的1 3，八年期间增 加了3 倍多。M g O-C耐火材料 的 制 造 技 术 经过 八年的努力，Mg O C 耐火材料的 质 量 有 了 明显的提高。实 践 证 明，提 高Mg O-C耐火 材料质量的关键在 于提 高Mg O-C制 造 技 术 水平。下面就Mg O c制造技术 的 有 关 问 题 加以简要介绍。1 氧化镁原料。六十年代镁 白云石耐火 材料处于盛行时期，当时在 研究和讨论海水 镁砂 中B。O。含量对镁白云 石耐火材料质量的 影响时，发现B。O s 影响很大。所 以，必须积 极开发硼含量较低的海水镁砂。同样发现，硼含量对Mg O c 耐火材料质量 影 响 很 大，所 以制造Mg O-C 耐火材料所需原 料 的 研 究 发展趋势也是朝硼 含量极低的海水镁砂方向 发展。另外，S i O。、F e。0 3 等杂 质 容 易在方 镁石(Mg O)晶界上浓 缩，从 而 促 使Mg O 。C耐火材料质量下 降。所 以，目 前 正在开 发Mg O含量为9 9 5 的海水镁砂。还研究了方镁石晶体 粒径、杂质含量与 Ms o-c 火材料酌耐用性的关系。发现，如 果配合有杂质含量低、晶体粒径粗大的电熔 氧化镁(电熔镁砂)，能极 大地 改善Mg O-C 耐火材料的质量，能充分发 挥M g O-C 耐火 材料应有的效果。所以，对海水镁砂粗大晶 粒进行了大量的研究和开发工作。发现，粗 大晶粒的海水镁砂 已成为 当前耐火材料工业 最时兴的生产优质Mg O-C质耐火 制 品 的 重 要原料，而且多用于制 作碱性氧气炼钢转炉 炉衬砖 当前在耐火材料工业 中，原料 的高级化 过程，仍然使用天 然的氧化镁，特别是 日本 进 口中国产的海水镁砂，每年都在增加进口 量。2 鳞片状石墨。鳞片状石墨的润滑性、可 塑性、耐热性和导 电性均比其它石墨好，而 且 鳞片愈大，经济价值愈高。鳞片状石墨主要 用作提取 高纯石墨制品的原料，所 以研究石 墨纯度对Mg O-C 耐火材料 质量 的 影 响极为 重要。当初采用纯度为9 O 左右的石墨制造 的Mg O-C 耐火材料制品是极为 普 通 的，但 是，为适应 目前钢铁工业的发展，要求提高 Mg O C耐火制 品的耐用性，原有的 石 墨 纯 度满足不了当前钢铁工业 对Mg O C耐 火 材 料提出的质量要求。当前，为了生产高级的 Mg O-C耐火材料，对石墨纯度提出 了 很 高 的要求，一般要求石墨高纯化到9 9 采用 粉碎 法和选矿法可使石 墨粒子微细化和高纯 化。研究发现，微细化和高纯化的石墨制品 与普通石墨制品相比，在 生 产Mg O -C耐 火 砖时即使减少石墨配合比例，也并不损 害石 墨应有的效果。所 以，目前 生 产Mg O-C 耐 火砖时都采用微细化和高纯化石墨。当然，以往生产的Mg O-C耐火制品，虽然 石 墨 纯；维普资讯 http:/ 度不高，但是由于成本低和应用范 围广而 被 采用。这样一米就扩大了材质的选择范围，即既有用禹 纯石墨生产Ug O-C耐 火制品，也有用成本低的普通石墨 生 产 的Mg O C耐 火制 品。3 醛树胪。它具有耐酸、耐碱、耐热等 性锥，主雾用_于制备涂料、粘合剂和酚醛塑料 等。在生一g O -C耐火砖过 程 中，酚 醛 树 脂萎 较为理想的粘合剂。由于酚醛树脂 与 结翕具有许多优点，所 以 目 前 正 在积报 行黔醛树脂与Mg o c 结 台 的研究 与开发。当前主要研究了酚醛 清 漆 型 树 脂 和甲阶 酚醛 型 树脂的特性，以及树脂的添 加时期和混炼方法。研究开发了气孔率 低、密度高-的耐火制品。树脂的质量和使用技术 均很 好，不 过还 有 不少 问题 尚未弄 清 楚。今 后应对这些存在 问题积极进行研究开发和情 报交流，以期达到 实现进 一 步 改 善Mg O-C 耐火制 品质量的目的。4 碳氧 化 的控 制。Mg O-C耐 火材 料生 产 过程 中的主要缺点是，由于配入有一定数量 的石墨，而石墨在生产过程中容易氧化，所以 引起Mg O-C耐火材料脆 化和机械强度下降。为此，采取添加 各 种 金 J=西，以控制石墨氧 化。与 此同 时，止在 积 极 进行 旨在 降低 气 率和提高机械 强度的研究。外，目前也 人提出添加含有p C或B N等硼 化合物 的办 法 以减少气相氧化。不过，到 日前为止控制高 温下Mg 9与C的氧化还原反应的对策并 朱 完 全解决，有待今后进一步研究开发。5 长件成形。高压下具有脱气功能的成 形机 已经 实用化。采用长件成形法能实现生 产细微密化质量的耐火材料长件 制 的 日 的。过 去，由 于炉底 和 炉 壁是 双层 结构，所 以 砌合砖的连接部位发生脱落现象而大大加快 耐火砖的损耗速度。目前，由于采用长件成形 法，可使耐火砖撇密化，从而改善了耐火材 料的润滑性和磨耗性 另外，由于采用单层 结构，可 以防止耐火砖脱落，从而延长了转 棼 售 毒 8 长件成形耐火砖的研制成功促进T转炉 自动渤砖机开发，对缩短筑炉工程时间和减 轻 劳 动强 度作 l 了很 大 贡 献。从 L 述可 知，由 于改 善 了 制 造 Mg Q C 耐火材料的各种原料以及采用大型成型机，所 以不仅提稿 了Mg O C 耐火材料制 品 的 质 量，而 且还 向市 场提供 了具 有 多种 特性 和 低 成本 的Mg O-C 耐 火 材料，从而 扩 大 丁 用 户 的选择 范 周。可 以说这 些 是Mg O-C耐 火 材 料 飞跃发 展 的基 本 原 冈。操作条件的变化对耐火材料的影响，J 采 用铁 水 预处 理 法可 以降 低生铁 I 】S i、P、S 的含越。转炉钢水炉外精炼工程发展很 快。另外，转炉 由顶吹 法 向顶底 吹 炼 法(复 合吹 炼法)方向发展。这蝗操作条件的改善 给转炉耐火材料损耗机理；特来很大变化。面就铁 水 预处 理、复 合吹 炼、炉外 精炼 对 耐 火材料 的影 向 加 以简要介绍。铁水预处理 为了制造纯净铡和降低 制造成本，日本各炼铁厂确立了铁水预处理 法，它 对 转炉 耐 火材料 的损 耗 也 给 予 _ r 很 大 的影 响。1 炉渣碱度的影 向。转炉吹炼仞期，铁 水中s i 优先被氧化，生成大量的S i O z。吹炼 初 期为 了 不使 辅助 原 料Ca O完全 渣 化，炉 渣 碱度(C a O S i Q 2)应控制 在1。0 或者1 0 以 下。具后，随着吹炼过程的进行，C a O 渣 化 加剧，到吹炼末期，炉渣碱度变为3 5 4 0，这意味着转炉耐火材料在 吹炼过程 中要与碱 吱为I-4 广范围的炉渣接触。所以，转炉必 须采用耐火度高、耐碱性渣 能力强的碱性耐 火材料作内辛 寸。一般来说，由于碱性耐火材 料不耐低碱度炉渣，所以转炉耐火材料在 吹 炼初期发生损耗。由于采用铁水豫处理法，可使铁水 中 i 含量降低，从而减 F S i 0 丑 的 生成量，使炉渣保持一定的碱度，这就起到 了降低转炉吹炼初期耐火材料损耗的目的。2 炉渣量的影响(熔化损耗)。当耐火 材料与熔融炉渣壕触时，炉渣中的特定成分 维普资讯 http:/ l 习 谭 装 冯 印 和耐火材料 中的 同成分如果有浓度差，耐火 材料发生熔化，直到炉渣 中特定成分到达饱 和时为止。由于转炉耐火材料是氧化镁系，所以炉渣 中氧化镁(Mg O)浓度如果在饱和 值以上时，转炉耐 火材料不 发 生 熔 化。为 此，在 炼钢过程 中向转炉中添加氧化镁粉和 耐火砖屑等Mg O源，以提高炉渣 中Mg O 浓度，这就是所谓 的“炉渣控制 法”。但是，如果采 用添Nl v i g o源使炉渣 中Mg O达到饱和浓度，不但增加 了Mg O的添加量，而 且 还 招 致能 源消耗 量增加和铁合格率下 降 的 后 果。所 以，实际上多数情况都 是在炉渣 中Mg O 浓度 未达到饱和的情况下进行吹炼操作。采取减 少转炉炉渣 量的办法可以在添加少量Mg O源 条件下也能使炉渣 中Mg O达到饱和浓度，这 同样起到降低转炉耐火材料熔化 损 耗 的 目 的。3。炉渣 量 的影 响(炉渣 涂 层)。在 转 炉耐 火材料工作面上涂覆一层炉渣，一方面避免 了工作面被直接加热，延缓 了转炉耐 火材料 发生剥落损耗，另一方面截断了熔融炉渣与 耐火材料直接接触，从而降低耐 火材料的熔 化 损耗 速 度。如果减少转炉 内炉渣量，就不可能充分 保 证炉渣涂覆层的厚度，容易造成转炉 内某 些 部位没有涂覆层，以及涂覆层在 吹炼过程 中熔化，耐 火材料往往容易露 出工作面，造 成 熔 化损耗。铁水预处理实施前，炉渣量 为 8 0-1 0 0 k g t 螭，但在铁水 预 处理实施后，炉渣量变 为2 0 k g t 以下。在这样低的炉 渣 量下，转 炉耐火砖发 生局部损伤，而且砌缝部位损耗 加剧。为此，日本一些炼钢广采用杉本等人 提出的方法，即在铁水预处理实施后适 当添 加一定数量的炉渣，使之达到4 0-6 0 k g 锅，这种转炉炉渣量即使在 转炉吹炼末期也能维 持一定厚度的炉渣 涂覆层，起到保护转炉耐 火材料免受熔化损耗的积极效果。日本某些 炼钢厂虽不采取添加炉渣的办法，但是在转 炉加料前，采取将熔融炉渣的一部分留在转 炉 内(即留渣操作)的方法，以确保转炉内 达到 最 佳的 炉 渣 鼍。复合吹炼 起始于酸性底吹转炉炼钢 法的转炉精炼法，当初是底吹法，不过底吹法 转炉炼钢炉底耐火材料的使用寿 命很短。自 从L D转炉 开发成功 以后，顶吹法最为 盛行。但是，由于发 明了采用碳化氢气体进行冷却 的套管风 口，底吹法(Q-B O P)又 重新开始 复兴 了。1 9 7 7 年，日本川崎钢铁公司千 叶钢铁厂 引进的Q-B O P 转炉，由于采用包括采取适用 的Mg O-C耐火材料在 内的改善措施 等成果，所以达到 了与L D转炉匹敌的 使 用 寿命。从 上述结果看出，人们已开始认识到顶吹转炉 的搅拌强度不足。所 以，日本各 钢铁公司同 时进行在顶吹转炉的基础上附加底吹的工业 试验操作，以谋求增加转炉搅拌强度、改善 冶金反应。迄今，日本钢铁工业全部转炉都 改成 了既有底吹功能又有顶吹功能的复合吹 炼转炉。炼钢工业采用复合吹炼法极大地改 变了耐火材料的损耗，成了转炉耐火材料损 耗的主要原 因，对Mg O-C耐 火 材 料飞跃发 展起了巨大的促进作用。下面就影响复合吹 炼转炉耐火材料 的主要 因素加 以简介。1 炉渣组成的影响。由于顶 吹转炉中熔池搅 拌不够充分，所 以在吹炼末期炉渣 中总铁含 量增加。同时，在该时 期 内 炉 渣温度也很 高。这样的高 温、高总铁 含量的炉渣对耐火 材料 的熔 损很严蘑，而且过去一直是冶金工 作者研究的课题。自从采用复合吹炼转炉之 后 炉渣 中总铁含量下降，炉渣对耐火材料 的熔损速度下降。根据克拉格斯提供的数据得知，德国蒂 森公司在未采用复合吹炼法时，转炉渣总铁 含量为l 5，采用复合吹炼法后，转炉渣总铁 含量下降到l O；复合吹炼转炉采用自云石 贡耐火材料作 内衬后，转炉寿命由炉渣总铁 含量为1 5 的2 2 0 炉增加到炉渣总 铁 含置为 1 O 的4 4 0-v 5 0 0 炉。由此可 见，炉渣组成对转 炉耐火材料熔损的影响很大。9。维普资讯 http:/ 日本钢铁工业采用复合吹炼法提高转炉 使用寿命和降低耐火材料单耗的例子是很多 的，例如 日新钢铁公司吴 厂的1 8 5 t 顶 康复合 吹炼转炉，采用各种类型的 M g O-C耐火砖 综合砌筑，在提高Mg O-C耐火 材 料 质量和 增 加 品种 的 同时，也对 转炉 操 作作 了适 当改 进，从而使转炉炉龄达到5 2 3 8 炉，转炉耐火 材料 单耗下 降到0 6 8 k g t 。2 热应力的影响。复合吹炼转炉的炉底设有 吹入气体的风 口。风 口与风 口附近的耐火材 料受到上面钢水加热 和俱 4 面气体的冷却，由 此而产生热应力。该热应力可使耐火材料发 生剥落和龟裂 因此，在设计复合吹炼转炉风 口和风 口附近绗耐火材料时，需要特别重视 耐剥落性和耐龟裂性。风 口部位的耐火材料 损耗速度往往成为控制 转炉寿命的关键。为 此，采用 吹补风 口部位损耗用的耐火材料、拨 出和插入风 口交替进行、采取与其它部位 耐 火材料损耗速度保持平衡 等措施，以减少 耐火材料 的剥落和龟裂。在缓和热应力操作 技术得以改善的同时，进一步 改 进 Mg O C 耐火材料的质量，可提高 Mg O-C耐 火材料 的耐剥落性和耐 龟裂性。3 搅拌强度的影响。由于复合 吹炼转炉熔池 钢水搅拌强度的增大，炉底和下部颈缩部位 因剧烈摩擦而损耗。另外，该部位还受到由 于炉与炉腹连接部位的复杂应力的影响。因 此，该部 位的耐火材料必须具备如下特性：耐剥落性、耐磨损性和高强度。采取的对策是 1)使用 电熔 氧化镁；2)金属的添加及添 加量的最佳化；3)使用高纯石墨 及其最佳 化配比以生产 Mg O-C耐火材料 等。但是，该部位耐火材料的损伤机理，目前尚未完全 查明。与耐火材料高级化的同时，耐火材料 损 伤机理的进一步查明，仍是今后重要的研 究课题。炉外精炼 以提高钢材质量和操作稳 定化为 目的，开发和推广应用 了各种炉外精 炼技术。炉外精炼的主要功能是：钢水温度 控制、钢液成分调整、非金属杂质的去除、脱气、脱碳、脱硫、脱磷等。炉外精炼技术 的引进对转炉耐火材料带来 了有利的效果，对延长转炉寿 命和降低耐火材料 单耗都作出 了很大的贡献。在炉外精炼的上述功能中，对改善转炉耐火材料损耗 带来特别有利效果 的是钢水温度控制和脱碳处理。1 钢水温度控制。在提高连铸 比 和采用炉 外精炼时，由于盛钢桶 内钢水 滞 留 时 间延 长，所 以转炉出钢后的钢水温度下降很 Y o 如 果用 出钢温度来补偿钢水温度下降的话，那 就必须显著提高 转炉出钢温度。出钢温度过 高不 仅会加速转炉耐火材料的熔损，而且也 不符合炼钢工艺其它因素的要求。所以，为 了避免过份提高 出钢温度，只好采取在盛钢 桶 内加热钢水的办法 以便提高钢水温度，保 证连铸和炉外精炼所需温度。这就是所谓 的“温 度补 偿 操作。上述结果说明，不能极端提高转炉停风 温度(即出钢温度)的操作才是可 能的，所 以转炉温度适中才能满足转炉工艺的要求和 减少吹炼末期耐火材料的熔 损。更 重 要 的 是，防止 提高转炉停风温度对钢水中磷 含量 的适中率也作出了很大贡献。在使转炉耐火 材料遭受损耗的操作主要原因中，再吹率占 很大比重。但在分析再吹炼原 因 时 发 现，这往往是 由于钢水中磷含量不适中的缘故。如果提高转炉温度，由于炉渣 温度升高，炉 渣中的磷被还原后进入钢水，使钢水磷合量 升高。所 以提高转炉温度对钢水 中磷 含量的 适中率是有害的。在铁水预处理过程中可以 降低磷含量 与此同时 还降低了转炉停风温 度。两者都对钢水中磷 含量的适 中是有利 的，并减少了再吹率，大大地改善了转炉耐火材 料的损耗。-2脱碳处理。目前市场上对低碳钢，超低 碳钢的需求量正在逐年增加。对于这些钢种 仅采用转炉脱碳 以期达到脱碳 目标值未必很 经济。目前，脱碳处理主要依靠炉外精炼，即转炉脱碳未达到目标值就出钢，在下遭工 序中进行减压，在低的C o分 压 下 进行脱碳 疆 一 维普资讯 http:/ 操作。炉外精炼可以提高生产率 和产品合格 率。随着转炉钢水中碳 含量下降，停风温度 升高，炉渣 中总铁含量升高。炉外精炼脱碳 的结果，可以避免转炉耐火材料与高温、高 总铁含量的炉渣长时间接触的危险，从而减 少转炉耐火材料的熔损。转炉耐火材料研究开发趋势 八十年代，日本和欧美等国的耐火材料 产量逐年下 降，这是 因为这些国家钢铁生产 停 滞不前和耐火材料单耗 明显下 降的缘故。为了满足 目前钢铁工业对耐 火材料质量 和品 种提 出的更高、更严峻的要求，耐火材料工 业 必须 迅 速发 展，以更 大投 入、更快 速度 研 究开发新型 优质制品。目前，不少关键用途 和特殊用途的制品正在向高技术、高性能、高精度方向发展。以氧化物和硅酸盐为主的 制 品演 变 到 以氧 化物 和 非 氧 化物 并 重的制 品，而且更多向复合材料制品方向发展。原 料 从 以天然 原料 为 主 演变 到 以天 然原 料 精选 和人 工 合成 原料 并用。生产 工 艺 要 求 更 严 格，一般都要求精料、精配、高压、高温、某些制品要求采用微粉和次微粉j有些制品 需要精细的后续加工。有时还要根据不 同的 复杂的高温使用条件，通过调节控制制品的 显微结构，以期改善和 提 高 制 品的高温性 能，尤其是优化力学性能、抗热震性能和抗 侵蚀性能。下面就使用技术对耐火材料寿命 的影 响及其趋势加以简介。特殊部位 的砖衬 随着炼钢转炉向复 合吹炼转炉过渡，转炉内各部位耐火材料损 耗速度差异很大。为此，改变 转炉各部位耐 火材料的质量 和施工厚度，选定在更换一次 炉衬时不产生残余厚度差的筑炉方法。这些 就是所谓的“特 殊 部 位 砖 衬 法”。如前所 述，目前 日本 虽可 以制 造 多样化 质量 的耐 火 材料制品，而且制造技术有了显著进步，但是 目前 的现 状是 耐 火砖 解体 时废弃 量 是筑 造 重 量的5 0 或6 0。罔此，降低该百分率是今 后重要的研究课题。炉渣涂层 转炉出钢后，将一部分熔 融炉渣残 留在炉内(留渣操作)，或者倾动 转炉使炉壁面上附着一层炉渣，或者采用吹 氧管通过高压 空气把熔融炉渣喷吹到炉壁面 上，向转炉 内洒水以形成烟雾，以便增加炉 渣与炉壁面的结合强度，这就是所谓 的炉渣 涂层技 术。控制 炉渣 的 的 组成可 以达到 进 一 步提高转炉炉衬材料耐用性的目的。炉渣涂层是一种能减少石墨氧化、耐火 材料剥落和化学熔 损等多种损伤的主要原因 的有效技术。目前，日本炼钢厂的连铸 比都 很高，而且是多流连铸操作。为此，在炉渣 涂层处理时转炉冶炼时间和连铸铸造时间的 匹配应可能有一定的许可时间。特 是多炉 连铸 时由于没有剩余时间，炉渣涂层处理往 往被省略。但是，当多炉连铸告一段落时，炉渣涂层处理应重新采用。提高炉渣涂层耐 用性的技术开发 和确保实施时间，是今后的 研 究课 题。耐火砖的大型 化 大型脱气压砖机的 开发利用避免 了两层结构砌砖部位的脱落，对延长转炉寿命作出了积极贡献。另外，为 了改善劳动环境和劳动强度，也应该积极推 行施工机械化，而耐火砖的大型化对推行机 械化施工是极为有效的。不过，生产大型耐 火砖是一个新 问题，目前 尚有一些难题有待 进一步研究解决。耐火砖在使用时受到热应力和机械应力 的作用，产生微细 龟裂。微细龟裂容易向耐 火砖 内部扩展，而且当微细龟裂贯穿整个耐 火砖时就会发生破坏。由于防止微细 龟裂的 产生是 一件很难办的事，所 以我们只能研究 尽量减小 龟裂扩展。由于龟裂扩展阻力系数与单体耐火砖容 积 的 倒 数 呈比例 关 系，所 以大型 耐 火砖 如 果 产生微细龟裂(由于阻力系数减小)就更容 易扩展，并容易贯穿整个耐火砖。从这一观 点来看，人们又希望耐火砖小型化。但是，耐 火砖 的 大型 化是 时 代的 潮 流，是 当今 世 界、1 r 维普资讯 http:/ 耐火材料工业发展的趋势。为此，目前克服 大型耐火砖微细龟裂容易扩展和容易贯穿整 个耐火砖所采取的对策是，宁可增加耐火砖 的长 度，也要尽量减小断面积，即长件制品。但是，在长度较长、断 面积较小的耐火砖的 生产 和操作两方面须要解决的问题还很多，所 以今后最重要的研究课题是尽量增加耐火 砖长度与断面积之比值。转炉妒亮冷 却 Mg O-C耐 火 材料 的 特征之一是导热率较高。该 特 征 虽能 提高 Ms O-C耐火砖耐剥 落性，但是也 提 高 了转 炉炉壳的温度，招 致炉壳变形。为了使Mg o 耐 火砖与炉壳之间更好地绝热，势必要增 加Mg O-C 耐火砖的厚度，从而增J n Mg O-C耐 火材料的消耗量，这在经济上是不合算的，。所 以，目前正在对转炉炉壳进行水冷和空冷的 研究及工业试验。不过，通过铁水预处理，已 经减少了一定量的热源，加上对转炉炉壳 进 行冷却，实际上排出的热量是 有限的。总之，在生产 Mg O-C耐火 材料时应尽 量减少石墨的配合量，以期 降 低 Mg O C耐 火材料的导热率，但前题条件是添加石墨的 量必须保证不能降低 Mg O-C耐 火材料原有 的各种优异特性。所以，减少石墨配合量仍 是 今后的研究课 题。不定形施工 在高炉 出铁槽和钢冰 盛 钢捅的某些部位上，日本采用不定形施工技 术 已取得了长足的进步。不 定形施工技术 也 开始在转炉上得到应用 目前，正在转炉中 试用不定形耐火材料，所采用的材质是Mg O c 质加上氧化铝质的混合物。在防止转炉耐火砖脱落而采取的对策方 1 面，不定形施工技术也是一 种 很有 效 的手 段。但与盛钢桶施工不一样，转炉在采用不 定形 施工时必须有吊挂耐火砖和壁骨。对不 定形施工用的材质、沥青、施工方法等的研 究，目前已成为最重要的研究题目。转炉的 不定形施工技术如能进一步发虔，日本转炉 耐火材料可以实现跨入世 界第一流技术的目 标。+0 五。结束语、日本转炉耐火材料在钢铁工业 中所 占的 比例虽说不大(钢铁工业耐火材料的总单耗 是1 1 8 k g，0 甥，转炉 耐 火材料的单耗是1 3 4 k g t 纲)，_般不超过l 1 ，但是转炉寿命左 右着转炉车间的生产率和成本，而转炉耐火 材料 的质量又直接影响钢 的质量。为此 转 炉耐火材料可以说是耐火材料工业技术的象 征。其*Ms O-C耐火材料技 术 又 集合了日 本耐火材料工业技术的精华。到现在为止，说Mg O-C 是耐火材料 工作 者 努 力的结晶，并 不 过分。综上所述，Mg O-C耐 火一 材料虽具宥许 多优异的性能，生产技术已达到相当高的水 平，但是仍有很多阗题尚待解决，而且解决 的方法还相 当困难 即便如此，耐火 材料工 作者，特别是 日本耐火材料工作者具有积极 研究开发的热 忱 加 上 科 学 态度和顽强精 神，认为没有不可克服的困难。今后，在过 去积累的丰富研究成果基础上，通过进一步 研究开发Mg O-C 耐火材料，日本 转 炉耐火 材料技术仍将继续领先世界a 维普资讯 http:/