鎂鉻磚在RH爐的應用

鎂鉻磚在RH爐的應用

RH爐用鎂鉻耐火磚

高溫燒成的鎂鉻磚系耐火磚(如直接結合、再結合、半再結合鎂鉻磚)由于具有抗低堿度渣蝕能力強的優點，已經廣泛應用于精煉爐襯上。鎂鉻系耐火磚有許多不同的品種，磚的生產工藝、組織結構、性能差異也很大。鎂鉻系耐火磚按按Cr2O3含量可分為鎂鉻磚(Cr2O3含量為5~20%)、鉻鎂磚(Cr2O3含量為20~35%)和鉻磚(Cr2O3含量為大于35%)，按生產工藝分為燒結磚和熔鑄磚等。

由于鎂鉻耐火磚的品種非常繁多，有文獻對其進行了歸類總結：

(1)硅酸鹽結合鎂鉻耐火磚(普通燒成鎂鉻磚)。這種磚是由雜質(SiO2與CaO)含量較高的普鉻礦與制磚鎂砂制做成，燒成溫度在1550℃左右。結構特點是：耐火物晶粒之間是由硅酸鹽結合的，顯氣孔率較高，抗爐渣侵蝕性較差，高溫體積穩定性差。

(2)預反應鎂鉻耐火磚。將鎂砂(輕燒鎂粉)與鉻礦共磨壓坯在窯內燒成，用合成的鎂鉻砂作為原料再制磚，形成“預反應鎂鉻磚”。預反應鎂鉻磚屬硅酸鹽結合鎂鉻磚的改進型。

(3)直接結合鎂鉻耐火磚。直接結合鎂鉻耐火材料是由雜質含量低的鉻精礦與較純鎂砂制作，燒成溫度在1700℃以上。其結構特點是：耐火物晶粒之間多呈直接接觸，磚中方鎂石(固溶體)-方鎂石(固溶體)與方鎂石(固溶體）尖晶石(固溶體)的直接結合程度高，因此其高溫性能、抗爐渣侵蝕性好，高溫體積穩定性都較普通鎂鉻磚好。

(4)熔粒再結合鎂鉻耐火磚(電溶再結合鎂鉻)。用電熔方法使鎂砂與鉻礦(輕燒鎂粉或菱鎂石與鉻礦)充分均勻地反應，合成結構更理想的方鎂石固溶體和尖晶石固溶體鎂鉻原料，再結合鎂鉻磚就是用此原料制磚稱為熔粒再結合鎂鉻磚。由于制耐火磚原料較純，都需要在1750℃以上高溫或超高溫下燒成。其顯微結構特征是尖晶石等組元分布均勻、氣孔率低、耐火物晶粒之間為直接接觸、耐壓強度高、抗侵蝕性好、高溫強度高等，但缺點是熱震穩定性較差。

(5)半再結合鎂鉻耐火磚。以人工合成原料做顆粒，以鉻精礦與鎂砂為細粉的鎂鉻磚都應稱為半再結合鎂鉻磚。國內將由電熔鎂鉻料作顆粒，而以共燒結料為細粉或以鉻精礦與鎂砂粉為混合細粉，制作的鎂鉻磚都稱為半再結合鎂鉻磚。其燒成溫度在1700℃以上，磚內耐火物晶粒之間也是以直接結合為主，優點是抗熱震性較好，抗侵蝕、抗沖刷也不錯。

(6)共燒結鎂鉻耐火磚(又稱全合成鎂鉻)。用百分之百的燒結合成鎂鉻砂為制磚原料，再經過高溫燒成所生產的鎂鉻磚就是共燒結鎂鉻。其特點是抗侵蝕性好，高溫體積穩定性好等。

(7)不燒鎂鉻耐火磚(或稱化學結合鎂鉻)?；瘜W結合不燒鎂鉻磚，一般采用鎂砂與鉻礦為制磚原料，以聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉或水玻璃為結合劑壓制的鎂鉻磚。不需高溫燒成，只經200℃左右溫度烘烤。由于未經高溫燒成，鎂砂會發生水化，不能長期存放。

(8)熔鑄鎂鉻制品耐火磚。采用鎂砂、鉻礦為主要原料，加入少量添加劑，經混合、壓坯與素燒，破碎成塊，進電弧爐熔融，再注入模內、退火，生產成母磚，母磚經切、磨等冷加工制成各種特定形狀的制品。熔鑄鎂鉻磚的結構特點是成分分布均勻，耐火物晶粒之間主要為直接接觸，硅酸鹽以孤島狀存在，磚抗熔體熔蝕、滲透與沖刷特別好，但熱震穩定性差。

鎂鉻耐火磚是一種含三氧化二鉻的鎂質耐火材料，氧化鉻通過固熔于方鎂石和形成低膨脹的鎂鉻尖晶石，可增大液相對耐火相的潤濕角，提高直接結合程度，生成理想的方鎂石-鎂鉻尖晶石-微裂紋復合結構，使鎂鉻質耐火磚具有良好的荷重軟化溫度、高溫強度、抗侵蝕性、熱震穩定性、較低的導熱率和較好的掛窯皮性。鎂鉻耐火磚在現有的燒成帶耐火材料中具有高的性能/價格比值，并由此成為一種被廣泛使用的耐火材料。

RH爐用剛玉耐火磚的種類及性能分析

RH真空脫氣爐初只是作為脫氣裝置，當時的耐火材料內襯主要采用粘土磚高鋁磚?，F在，RH爐功能已經擴展了到了吹氧和噴粉，內襯耐火材料的適用條件變得更為苛刻，因此選用耐火材料。特別是隨著特種鋼的產量增加，正在大力推廣增大環流量，大量吹入氣體的方法，以進行超低碳鋼的穩定生產和高速處理。加大環流量使耐火材料內襯磨損增加；增加冷風吹入量造成了高溫剝落；鋼包熔渣吸入量增加又加大了結構剝落和侵蝕，所有這些因素都將導致內襯材料的損毀加劇。因此，現在的RH/RH-OB內襯以直接結合剛玉磚為主流，而在RH/RH-OB內襯吹氧口周圍使用半結合或再結合剛玉磚，一部分使用鎂碳磚。

用于RH裝置頂部和上部槽內的耐火材料，由于不與鋼水和熔渣直接接觸，與下部相比一般損毀都較少。中間部分由于接觸鋼水和熔渣侵蝕或者由于高溫剝落，使耐火內襯遭到損毀。下部槽包括浸漬管的耐火內襯是RH裝置的高腐蝕區，它往往決定著RH爐的使用壽命，因此下部槽的內襯應選用高溫燒成直接結合剛玉磚。爐身下部損傷嚴重的部位是環流管，因為襯里的結構限制了它的厚度，而且復雜形狀的耐火制品還需經兩次加熱，所以沒有一種耐火材料有足夠的使用壽命。此外，在RH-OB爐中，OB對耐火材料的使用也有重要的影響，在采用上部噴槍法時，耐材受到吹入的氧氣與鋼水中鐵元素生成的氧化物及高溫反應氣體侵蝕，尤其是生成氧化物會迅速地侵蝕耐火材料工作面，因此需選用Cr2O3含量高的MgO-Cr2O3磚才會有較高的使用壽命，而暴露在高溫氣體下部選用Cr2O3含量低的MgO-Cr2O3磚會有較好綜合使用性能。

真空循環脫氣（RH）爐用耐火材料

鋼液真空循環脫氣法（RH法）是西德魯爾公司（Ruhrstal）和海拉斯公司（Heraeus）于1957年共同研制成功的，取兩公司名稱的字頭，稱作RH法。RH裝置的工作原理是：鋼液在一個砌有耐火材料內襯的真空室內進行脫氣。真空脫氣室下部有兩根插人管，即鋼液上升管和下降管。進行真空處理時，將這兩根管子插到鋼液內，由 于真空室內已被抽成真空，鋼液將從兩根管子內上升到壓差高度。同時，從上升管下部的三分之一處吹人驅動氣體（氬氣或氮氣），由于湍流作用，上升管內會形成大量氣泡核，鋼液中的氣體向氬氣（或氮氣）泡內擴散，體積會成百倍地增大，鋼液以5m/s左右的速度呈噴泉狀噴入真空室，脫氣進程加速。脫氣后的鋼液匯到真空室底部，以1-2m/s的速度經下降管返回到鋼包內。未脫氣的鋼液會不斷地從上升管進人到真空室脫氣。這樣，鋼液連續循環幾次后，脫氣過程結束。RH裝置工作原理圖如圖12-54所示。RH法主要設備有真空脫氣室、升降裝置、加熱裝置、抽氣裝置主要設備有真空脫氣室、升降裝置、加熱裝置、抽氣裝置和鐵合金添加裝置等，如圖12-55所示。真空脫氣室呈細長狀，兩根插人管一般是平行的，其形狀取決于脫氣效率、鋼液攪拌的情況、 成分調整的準確性、室內鋼液面上升狀況和熔滴飛濺的高度等方面。

真空脫氣室的支持方式有：
（1）脫氣室上下旋轉運動方式。
（2）脫氣室上下升降式。
（3）脫氣室固定式等。 目前，普遍采用脫氣室固定方式。升降裝置一般采用液壓裝置來升降鋼包，以使鋼包在脫氣室下面垂直升起，鋼包一般用臺車運送到脫氣室下面。加熱裝置用于預熱真空脫氣室，以減少真空處理中鋼液的溫降，和防止飛濺液滴粘附到室內 耐火材料上?？梢葬娪酶鞣N氣體（焦爐煤氣、高爐 煤氣、天然氣等）或液體燃料（重油、煤油等）通過預熱孔噴人燃燒的方式進行加熱，還可釆用在真空脫氣室內插入電加熱器的方式進行輻射加熱。

抽氣裝置采用普通蒸氣噴射泵方式。鐵合金添加裝置一 般安裝在真空脫氣室的上部，用密封料斗和振動加料器等加入合金料。RH脫氣法與其他精煉處理方法相比有如下優點：
（1）脫氣效果較好。由于輸入驅動氣體，形成了大量氣泡核，進人真空室的鋼液會噴射成非常細小的液滴，使鋼液脫氣面積大大增加，因此有利于脫氣的進行。
（2）鋼液溫降小。一般一次處理后鋼液溫降只有30-50℃左右，而且在脫氣過程中還可加熱。
（3）脫氣室適用范圍較大?？稍谕辉O備處理不同容量的鋼液，也可在電爐和感應爐內進行處理。
（4）可處理的鋼種多。有鍛造用鋼、高強度鋼、結構鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹鋼、電工鋼、深沖鋼等。
（5）設備操作靈活，運轉穩定可靠。RH裝置是在高溫與真空條件下工作的，上升管中吹入驅動氣體，鋼液連續不斷地向上噴濺。真空脫氣室的中、下部耐火材料，承受著鋼液噴濺和鋼液環流的沖刷作用，損毀較為嚴重。插

入管的耐火材料，內壁會受到高速氣流（流速高達每秒數米）和鋼液的沖刷作用，外壁和底部受到鋼水的劇烈沖擊，熔渣的化學侵蝕以及急冷急熱作用，也械性損耗嚴重，易產生熱剝落。與其他脫氣法相比，RH法耐火材料的侵蝕較為嚴重，其中插入管的耐火材料的工作環境特別惡劣，是RH裝置薄弱的環節。裝置采用的耐火材料有：高鋁耐火磚、鎂白云石磚、方鎂石尖晶石磚、鎂磚、鎂鉻磚及耐火搗打料和耐火澆注料等。目前，各國趨向于采用直接結合鎂鉻磚作真空室內襯，插人管襯體一般用高鋁質耐火搗打料或耐火澆注料，也有用堿性散狀料進行制作。