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耐火材料在炼钢中的作用

发布日期: 2019-08-22 10:37:23    阅读量(128)    作者:刘梓明

耐火材料作为传统行业的材料,对整个高温行业的发展起着不可替代的作用,并且是冶金行业的基础材料之一。耐火材料作为炼钢的高温容器,其首要的作用就是耐高温,而对于炼钢中的温度变化以及熔渣的侵蚀,更是要求它具有安全稳定冶炼钢水的作用。耐火材料是高温技术重要的基础和辅助材料,虽然存在着或多或少的问题,但一直都在不断改进与优化中。耐火材料作为陶瓷材料,其生产原料经历了一系列的改进,配方和成品也变得多种多样以满足各类服役条件,耐火材料在生产过程中的条件更是得到了提高,工艺更加符合实际环境,保证了耐火材料产品较高的质量;还根据不同的高温使用条件,来改善耐火材料内部的微观结构,从而获得预期的使用性能,主要包括耐火材料的力学参数、热震稳定性以及抗渣侵蚀的能力,使其服役效果更加理想。

随着高温工业的诞生,耐火材料行业就随之兴起,并与高温行业息息相关,特别是在冶金行业,每年所使用并且耗费的耐火材料占到了耐火材料生产总量的一半以上,因此,冶金技术的发展从而也能够带动耐火材料生产技术的进步,耐火材料与钢铁行业之间的关系可以用“一荣俱荣,一损俱损”来形容也不为过;但是随着冶金技术的发展以及社会需求的变化,钢产品的种类变得越来越丰富以及对钢产品的质量有着严格的控制标准,耐火材料为满足高温下服役条件的需要,一般由多种材料在高温下混合烧结而成,因此,在高温环境下由于自身的物理性质发生变化会产生夹杂物,从而对钢水产生一定的污染,近年来钢质量受到耐火材料污染的问题引起了研究人员的关注,在耐火材料与钢液相互作用方面开展了不少的研究,旨在分析耐火材料对钢质量影响的程度和影响机理,以及如何发展对钢水友好甚至能促进钢水中夹杂物去除的新型功能耐火材料,从而提高钢质量。

在许多工业的高温部门中所使用的热工设备上,都会用到相应的耐火材料,而影响耐火材料服役寿命的内在因素以及外在因素很多,但总的来说可以分为一下两点:

(1) 耐火材料的热力学稳定性由材料的自身组成性质决定,从而影响耐火材料与钢液之间的相互作用,包括物理反应与化学反应;

(2) 耐火材料的显气孔率影响耐火材料与钢液之间的相互作用,从动力学方面耐火材料的显气孔率越大,其与钢液之间的相互作用速率越快。

因此,在上述条件的参考下,我们通常采用在结构组成上气孔率较低或者生成致密保护层,在化学组成上更加稳定的耐火材料来满足实际炼钢过程中的苛刻条件,虽然耐火材料从动力学以及热力学可以满足其稳定性,但是在使用结构致密的耐火材料时,由于实际环境导致耐火材料工作时温度的变化,并且变化温差较大,时间较短,并且耐火材料受到高温气体,粉尘以及钢液渗透的作用,会导致耐火材料内部结构的损毁。

开发耐火材料旨在研究出满足实际高温环境下所需要的耐火材料,通过改变组成阻止耐火材料与高温钢液或者渣的接触,减少耐火材料的侵蚀,从而在热力学方面降低耐火材料的损毁,从动力学角度,耐火材料的损毁的因素主要是材料的熔损,因此,需要考虑的是材料本身的结构组成,较少耐火材料与钢液接触面积以及接触后耐火材料向钢液中溶解和扩散的速率,从而降低耐火材料的损毁速率;对于耐火材料的使用,首先需要满足耐火材料在服役过程中的高温苛刻条件以及温差的变化,其次是在满足上述条件的耐火材料中,改善耐火材料结构组成,减小气孔率和减小耐火材料与高温溶体的接触面积以及降低参与反应的组成物质的含量,从而研究出更加符合社会需要的耐火材料。

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