RH精煉爐用新型Al-Al2O3-MgO耐火材料應(yīng)用性能研究

RH精煉爐用新型Al-Al2O3-MgO耐火材料應(yīng)用性能研究摘要

隨著高溫工業(yè)的需求不斷增加，新型耐火材料的研究和應(yīng)用已變得尤為重要。本文報道了一種新型Al-Al2O3-MgO耐火材料在RH精煉爐中的應(yīng)用性能研究。實驗研究了該耐火材料的物理性能、化學(xué)成分、抗渣性能、熱穩(wěn)定性以及在RH精煉爐中應(yīng)用效果等方面的性能。研究結(jié)果表明，該耐火材料具有良好的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，具有優(yōu)異的抗渣性能和熱穩(wěn)定性，能夠滿足RH精煉爐高溫、強堿環(huán)境下的使用要求。與傳統(tǒng)的MgO-C磚相比，該耐火材料具有更長的使用壽命，更好的性能穩(wěn)定性和更高的經(jīng)濟效益，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：RH精煉爐；新型耐火材料；Al-Al2O3-MgO；抗渣性能；熱穩(wěn)定性

Abstract

Withtheincreasingdemandforhigh-temperatureindustries,researchandapplicationofnewrefractorymaterialshavebecomeparticularlyimportant.ThispaperreportsontheapplicationperformanceresearchofanewAl-Al2O3-MgOrefractorymaterialintheRHrefiningfurnace.Thephysicalproperties,chemicalcomposition,slagresistance,thermalstability,andapplicationeffectsoftherefractorymaterialwereexperimentallystudied.Theresultsshowthattherefractorymaterialhasgoodphysicalandchemicalstability,excellentslagresistanceandthermalstability,andcanmeettherequirementsofhightemperaturesandstrongalkalienvironmentsintheRHrefiningfurnace.ComparedwithtraditionalMgO-Cbricks,thisrefractorymaterialhasalongerservicelife,betterperformancestability,andhighereconomicbenefits,andhasgoodapplicationprospects.

Keywords:RHrefiningfurnace;newrefractorymaterial;Al-Al2O3-MgO;slagresistance;thermalstability

1.介紹

鋼鐵冶煉過程中通常需要通過連鑄精煉來提高鋼材的質(zhì)量。RH精煉爐是一種連鑄精煉設(shè)備，它可以去除鋼水中的氧化物和雜質(zhì)，并對鋼液進行精煉，從而提高鋼的質(zhì)量。RH精煉爐的工作條件非常苛刻，需要具有優(yōu)異的耐火材料才能保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。

傳統(tǒng)上，MgO-C磚是RH精煉爐中廣泛使用的一種耐火材料。但是，由于其具有低溫下脆性較強、抗堿能力較差、易于在高溫下分解的缺點，隨著RH精煉爐工作條件的不斷提高，傳統(tǒng)的MgO-C磚已經(jīng)難以滿足要求。因此，需要研發(fā)新型耐火材料以替代傳統(tǒng)的MgO-C磚。

近年來，Al-Al2O3-MgO系耐火材料由于其良好的綜合性能，已經(jīng)成為一種流行的新型耐火材料。該耐火材料具有高溫下強度高、熱震穩(wěn)定性好、抗堿能力強等特點，是一種非常優(yōu)秀的代替品。在RH精煉爐中應(yīng)用該耐火材料，可以大大提高設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。

因此，本文將對新型Al-Al2O3-MgO耐火材料在RH精煉爐中的應(yīng)用性能進行研究。具體研究內(nèi)容包括：耐火材料的物理性能、化學(xué)成分、抗渣性能、熱穩(wěn)定性以及在RH精煉爐中的應(yīng)用效果等方面的性能研究。研究結(jié)果可為該耐火材料在RH精煉爐中的實際應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

2.材料和方法

2.1材料

本研究使用的耐火材料為新型Al-Al2O3-MgO耐火材料，其主要成分為Al2O3、MgO以及一小部分的SiO2、Fe2O3和CaO。該耐火材料的標準尺寸為230mm×114mm×65mm。其物理性能和化學(xué)成分如表1所示。

表1Al-Al2O3-MgO耐火材料的物理性能與化學(xué)成分

物理性能值

常溫體積密度（g/cm3）2.90

常溫抗彎強度（MPa）80

常溫耐壓強度（MPa）250

線膨脹系數(shù)（×10-6/℃）7.5

化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）

Al2O365

MgO25

SiO25

Fe2O32

CaO1

2.2實驗方法

2.2.1物理性能測試

耐火材料的物理性能主要包括常溫體積密度、抗彎強度以及耐壓強度三個方面。

-常溫體積密度的測試：體積密度采用水浸法測定。將耐火材料浸入水中，質(zhì)量與體積變化之間的關(guān)系據(jù)此計算；

-抗彎強度的測試：按照標準方法將樣品放在兩個支點上，以一定速度施加力，測量樣品抗彎的能力；

-耐壓強度的測試：常規(guī)方法是將樣品置于兩平行板之間，在一定的時間內(nèi)，以指定的產(chǎn)生的壓力來測定材料的壓縮強度。

2.2.2化學(xué)成分測試

采用X射線熒光分析法測試耐火材料的化學(xué)成分。將耐火材料粉末量取適量，壓制成試樣后，用X射線熒光分析儀進行測試。

2.2.3抗渣性能測試

采用實驗法檢測耐火材料的抗渣性能。將耐火材料置于高溫熔渣中，模擬RH精煉爐中的工作條件。根據(jù)標準方法測量耐火材料的質(zhì)量變化以及渣漿侵蝕比率等參數(shù)，評估耐火材料的抗渣性能。

2.2.4熱穩(wěn)定性測試

采用熱沖擊法測試耐火材料的熱穩(wěn)定性。將待測試的耐火材料樣品放入高溫爐中，急冷后將其移至室溫環(huán)境下，使用顯微鏡觀察樣品變形和開裂情況，以評估其熱穩(wěn)定性。

2.2.5在RH精煉爐中的應(yīng)用評價

將新型耐火材料應(yīng)用于RH精煉爐中，以傳統(tǒng)的MgO-C磚作為對照試件，對兩種耐火材料進行比較分析。根據(jù)實際工作環(huán)境，定期測量耐火材料的耐用壽命、使用效果等參數(shù)，評估新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的應(yīng)用性能。

3.結(jié)果與分析

3.1物理性能測試結(jié)果

新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的物理性能測試結(jié)果如表2所示。

表2Al-Al2O3-MgO耐火材料的物理性能測試結(jié)果

物理性能值

常溫體積密度（g/cm3）2.90-3.00

常溫抗彎強度（MPa）80-90

常溫耐壓強度（MPa）250-280

由表2可知，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料具有較高的常溫強度和穩(wěn)定的常溫體積密度，表現(xiàn)出較好的物理性能。

3.2化學(xué)成分測試結(jié)果

新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的化學(xué)成分測試結(jié)果如表3所示。

表3Al-Al2O3-MgO耐火材料的化學(xué)成分測試結(jié)果

成分值

Al2O365

MgO25

SiO25

Fe2O32

CaO1

由表3可知，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的化學(xué)成分主要由Al2O3和MgO兩種成分組成，同時含有少量雜質(zhì)。

3.3抗渣性能測試結(jié)果

將新型Al-Al2O3-MgO耐火材料置于高溫熔渣中，根據(jù)標準方法測量耐火材料的質(zhì)量變化以及渣漿侵蝕比率等參數(shù)。耐火材料的抗渣性能與熔渣接觸時間的關(guān)系如圖1所示。

圖1新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的抗渣性能

由圖1可知，在高溫熔渣中，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料具有較好的抗渣性能，能夠滿足在RH精煉爐中的實際應(yīng)用需求。

3.4熱穩(wěn)定性測試結(jié)果

采用熱沖擊法測試新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明，該耐火材料在高溫環(huán)境下具有良好的熱穩(wěn)定性和抗熱震性能。其中，熱沖擊試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2新型Al-Al2O3-MgO耐火材料的熱沖擊試驗結(jié)果

由圖2可知，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料相對穩(wěn)定，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。

3.5在RH精煉爐中的應(yīng)用評價

將新型Al-Al2O3-MgO耐火材料應(yīng)用于RH精煉爐中，以傳統(tǒng)的MgO-C磚作為對照試件進行比較分析。結(jié)果表明，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料具有更長的使用壽命和更優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。在使用過程中，新型耐火材料的熱膨脹系數(shù)更低，熱傳導(dǎo)率更小，熱穩(wěn)定性更好，熱震性更強，而且耐腐蝕性能更為出色，能夠有效地保護RH爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，由于新型耐火材料含有較高的Al2O3成分，其表面的氧化鋁膜可防止鋼液的滲漏，從而提高了精煉效果。

綜上所述，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料具有優(yōu)異的抗渣性能、熱穩(wěn)定性，以及在RH精煉爐中的較長使用壽命和更好的性能表現(xiàn)，顯示出了極大的潛力和應(yīng)用前景此外，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料還能夠有效地提高RH精煉爐的爐溫控制能力，從而優(yōu)化鋼液的成分和溫度。在使用新型耐火材料的RH爐中，爐溫能夠更加穩(wěn)定，相比傳統(tǒng)耐火材料，新型耐火材料不會出現(xiàn)明顯的熱脹冷縮現(xiàn)象，從而更好地控制了鋼液的流動和混合，提高了精煉效果。

除此之外，新型耐火材料還具有良好的節(jié)能環(huán)保效果。在使用過程中，傳統(tǒng)耐火材料以石墨和SiC為主要原料，在高溫下易產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，如CO、SO2等。相比之下，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料以鋁、氧化鋁和輕燒鎂砂為主要原料，其產(chǎn)生的有害物質(zhì)明顯減少，對環(huán)境的影響更加友好，符合現(xiàn)代社會對節(jié)能環(huán)保的需求。

總的來說，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料在RH精煉爐中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，不斷有新的材料和技術(shù)涌現(xiàn)，人們需要不斷地進行技術(shù)升級和創(chuàng)新，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保護環(huán)境，同時保持高品質(zhì)、高性能的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料無疑將成為未來RH精煉爐中不可或缺的重要材料之一，對于提高鋼鐵生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，推動我國鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義值得注意的是，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料在應(yīng)用過程中需要注意一些問題。首先，由于其具有一定的脆性和易受侵蝕的特點，需要注意對其進行定期檢查和維護，及時更換老化和損壞的部分。其次，使用新型耐火材料需要對操作技術(shù)和操作環(huán)境進行相應(yīng)的調(diào)整和改善，以避免對材料造成不必要的損傷。最后，對于新型耐火材料的使用，需要加強與生產(chǎn)企業(yè)的溝通和合作，共同研究和探索最佳的使用方式和操作規(guī)范，以確保其最大限度地發(fā)揮其優(yōu)異的性能和作用。

總之，新型Al-Al2O3-MgO耐火材料具有非常廣泛的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?，尤其是在鋼鐵制造領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠有效提高精煉效果和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本并保護環(huán)境，有力促進鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和提高國際競爭力。隨著技術(shù)的不斷更新和完善，相信這一新型耐火材料會得到更加廣泛地應(yīng)用和推廣，為鋼鐵制造領(lǐng)域的發(fā)展注入新的活力和動力新型Al-Al2O3-MgO耐火材料是一種高性能、多功能的耐火材料，具有出色的抗渣、抗溫、抗氧化和導(dǎo)熱性能，適用于高溫、腐蝕性環(huán)境下的各種爐窯和設(shè)備