转炉炼钢用耐火材料
炼钢用炉衬绝热层材料
炼钢用炉衬绝热层材料
在炼钢用炉衬中，绝热层材料的选择非常重要，因为它能够有效地减少热量传输，提高炉子的热效率，降低能源消耗。
以下是一些常用的炼钢用炉衬绝热层材料：
1．耐火砖：耐火砖是一种常见的炼钢用炉衬绝热层材料，具有优异的耐高温性能和热稳定性，能够有效隔离高温，减少热量传输。
2．耐火浇注料：耐火浇注料是一种具有流动性的绝热材料，可根据炉子内部形状进行浇注，填充各种间隙，提高炉衬的密实性和绝热效果。
3．耐火纤维：耐火纤维是一种轻质、柔软的绝热材料，具有良好的绝热性能和耐高温性能，适用于炉衬的绝热层。
4．耐火保温砂浆：耐火保温砂浆是一种耐高温的绝热材料，可用于填充炉衬的绝热层，提高炉子的保温效果。
5．耐火陶粒：耐火陶粒是一种轻质、多孔的绝热材料，可用于制备绝热混凝土，提高炉衬的绝热性能。
选择合适的炼钢用炉衬绝热层材料需要考虑材料的耐高温性能、热传导性能、耐腐蚀性能等因素，以确保炉衬的长期稳定运行和高效工作。
炼钢用耐火材料
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炼钢用耐火材料
2.LF炉用耐火材料
• LF（V）炉衬损毁因素：
（1）化学反应与熔蚀； 渣与砖反应，颗粒边缘形成不稳定矿相：C2S、 C3MS2、CMS、C2AS等 （2）高温真空下的挥发作用； 不同耐火材料的挥发速度：电熔镁铬质>镁质>锆英石>石灰质>白云石 （3）溶渣的侵蚀； 溶渣沿着砖基质部分的贯通气孔渗透至砖的内部，产生了变质层，易剥落 （4）热冲击和机械冲刷。
•
HOT（水平旋转出钢 Horizontal tapping）
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三、炉外精炼用耐火材料
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1.普通钢包
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炼钢用耐火材料
1.普通钢包
钢液面
A
俄罗斯110T钢包
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2.普通钢包用耐火材料
渣线 材料 镁碳砖 铝镁碳砖 包壁 低碳镁碳砖（C％＝5～14） 铝镁碳砖 铝镁不烧砖（无碳砖） 铝镁浇注料 包底 铝镁碳砖 铝镁浇注料 刚玉尖晶石浇注料 包底用耐火材料 水口座砖 透气砖 透气座砖 引流沙（铬矿＋硅石）
铝镁碳砖
电熔镁砂、烧结镁砂 、矾土、棕刚玉 特级矾土、棕刚玉、 电熔镁砂
石墨
热固性酚醛树脂
铝镁不烧砖 （无碳砖）
尖晶石
水玻璃 水泥 卤水 纸浆废液
六偏
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2.普通钢包用耐火材料
•透气砖（porous plug）：由弥散型向定向型发展，材质（刚玉、 铬刚玉）质浇注料浇注而成，但与包衬寿命难以同步 •快速更换透气砖系统：底板焊在钢包底部，安装时坚持装置 夹注透气砖并使其就位在中心位置上，更换时用松脱楔形砖
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炼钢用耐火材料
炼钢用耐火材料
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炼钢
根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量 去除到规定范围，并使其它元素的含量 减少或增加到规定范围的过程。简单地 说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含 量的过程。这一过程基本上是一个氧化 过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、 纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的 碳、硅、锰等元素。化学反应主要是： 2FeO+Si =2Fe+SiO2 FeO+Mn = Fe+MnO 12
1856年，德国工程师威廉· 西门子使用蓄热室为平 炉的构造奠定了基础。1864年，法国工程师马丁利 用有蓄热室的火焰炉，以煤气或重油为燃料，在燃 烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔 化并精炼成钢液。同转炉炼钢法相比，可大量使用 废钢，而且生铁和废钢配比灵活；对铁水成分的要 求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生 铁；能炼的钢种比转炉多，质量较好。 平炉炼钢法问世后立刻为各国广泛采用，成为世界 上主要的炼钢方法。在1930年至1960年的30年间， 世界每年钢的总产量近80％是平炉钢。50年代初期 氧气顶吹转炉投入生产，从60年代起平炉逐渐失去 其主力地位。许多国家的平炉已经或正在陆续被氧 17 气转炉和电炉所代替。
平炉炼钢的发明者是德国人威廉· 西门子。大约从 1846年起，他就开始研究燃料效率问题。1856年威 廉· 西门子和他弟弟弗里德里希· 西门子得到一项将蓄 热原理用于所有需大量热能的炉子的专利。最初，此 法主要是用于玻璃熔化炉，可节省50％的燃料。 将此法用于炼钢，是在炉的两端建有放置 “砖格” 的蓄热室，砖格先由炼钢炉排出的热气加热，然后把 要进炉的空气预热。用固态燃料试验时，很不顺利， 存在着一些问题，诸如炉灰堵塞了蓄热室的砖格等。 1864年法国人马丁改造了炉体，又采用了威廉· 西门 子用蓄热提高炉温的办法，用生铁和废铁炼出了优质 钢。1868年威廉· 西门子用生铁和铁矿石炼钢成功。 这种炼钢法被称做 “西门子─马丁炼钢法”。由于这 种炼钢炉形状低平又有一个平展的熔池，所以被称为 16 “平炉”。这种炼钢法也称为 “平炉炼钢法”。
转炉炼钢的原材料
转炉炼钢的原材料1、转炉炼钢用原材料有哪些，为什么要用精料? 炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。
氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢（生铁块）。
炼钢用辅原料通常指造渣剂（石灰、萤石、白云石、合成造渣剂）、冷却剂（铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿）、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。
炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。
原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。
国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。
根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高质量产出的目的。
转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。
炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。
2、转炉炼钢对铁水成分和温度有什么要求?铁水是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%〜100％。
铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。
因此，对入炉铁水化学成分和温度必须有一定的要求。
A 铁水的化学成分氧气顶吹转炉炼钢要求铁水中各元素的含量适当并稳定，这样才能保证转炉冶炼操作稳定并获得良好的技术经济指标。
（1）硅（Si）。
硅是转炉炼钢过程中发热元素之一。
硅含量高，会增加转炉热源，能提高废钢比。
有关资料表明，铁水中WSi 每增加0.1％，废钢比可提高约1.3％。
铁水硅含量高，渣量增加，有利于去除磷、硫。
但是硅含量过高将会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属的收得率降低。
Si 含量高使渣中SiO2 含量过高，也会加剧对炉衬的冲蚀，并影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。
转炉常用的耐火材料
转炉常用的耐火材料
转炉炼钢是目前的主要炼钢方法，全世界约有65%的钢是转炉钢。
我国目前也以转炉钢为主。
就整个转炉内衬而言，高温渣侵蚀是导致耐火材料内衬损毁的主要原因。
而炉腹又是转炉的薄弱环节，其中耐火材料损毁较严重的部位有：装料侧、渣线和耳轴。
装料侧不但受到钢水及渣的侵蚀和冲刷，而且还受到废钢及铁水的直接撞击和冲蚀，渣蚀和撞击的综合作用，更加剧了该部位耐火材料内衬的损毁。
一般使用抗渣性及高温强度高的制品，如高纯镁白云石砖、各种优质镁砖等，而较少使用镁碳砖。
渣线部位主要以渣蚀为主，在出钢侧相对较轻，而排渣侧损毁较重。
因此要求耐火材料应具有很好的抗渣性，目前多用优质MgO-C 砖和MgO-CaO-C砖。
耳轴部位除其他的损毁原因外，还有较严重的机械应力的影响，时且该部位排渣较少，耐火材料无保护，含碳内衬易受氧化。
目前该部位使用高强度MgO-C砖较多。
转炉与电弧炉的区别
转炉炼钢：转炉的炉体可以转动，用钢板做外壳，里面用耐火材料做内衬。
转炉炼钢时不需要再额外加热，因为铁水本来就是高温的，它内部还在继续着发热的氧化反应。
这种反应来自铁水中硅、碳以及吹入氧气。
因为不需要再用燃料加热，故而降低了能源消耗，所以被普遍应用于炼钢。
吹入炉内的氧气与铁水中的碳发生反应后，铁水中的碳含量就会减少而变成钢了。
这种反应本身就会发出热量来，因而铁水不但会继续保持着熔化状态，而且可能会越来越热。
因此，为调整铁水的适合温度，人们还会再加入一些废钢及少量的冷生铁块和矿石等。
同时也要加入一些石灰、石英、萤石等，这些物质可以与铁水在变成钢水时产生的废物形成渣子。
因此，它们被称为造渣料。
转炉炼钢过程：转炉炼钢工艺流程：高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧电炉炼钢：电弧炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极，电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧，类似我们看到的闪电，具有极高的热能。
我们知道，在炼钢时主要是对铁水中的碳进行氧化以减少碳的含量，但有些钢的品种中需要含有一些容易氧化的其他元素时，如果吹入过多的氧，就会把那些元素也二起氧化了。
在这时，用电弧炉炼钢就显得优越多啦。
因此，电弧炉往往用来冶炼合金钢和碳素钢。
电弧炉主要以废钢材为原料。
装好炉料后，炉盖会盖上，随后电极就下降接近炉料表面。
这时接通电源，电极就会发出电弧将电极附近的炉料熔化。
然后加大电压，加快熔化速度。
随着炉料的熔化程度，炉料（钢水）的位置会有变化，这时电极也会自动调整高度而不会淹没在钢水中。
用电弧炉炼钢时也要吹进一些氧，以加快熔化速度。
这个吹氧的时间必须掌握准确，否则会发生爆炸。
在炉料将全部熔化时，钢水表面会漂浮着一层炉渣，这时工人们会取出一些钢水和炉渣来分析它们的成分，看看这炉钢炼得怎么样。
如果里面有对钢质量有害的元素，还要继续精炼加以除掉。
转炉炼钢技术与耐火材料
从氧气转炉诞生之日起，转炉炉衬的耐火材料及其寿命，就是工程技术人员研究的重要课题之一。
最初的炉衬寿命只有一百多次，甚至几十次，是妨碍氧气转炉炼钢技术发展的主要障碍。
经过几十年的开发研究，现在的炉衬寿命已经达到了成千上万次，炉衬耐火材料的单位消耗降到了2～0．38kg／t钢，应该说已经达到了一种技术水平高、应用效果稳定的状态。
这主要受益于耐火材料新品种的开发，冶炼技术、造渣技术的进步，炼钢过程的稳定操作，溅渣护炉技术等。
第一节炉衬耐火材料损毁机理炉衬耐火材料的损毁机理与耐火材料的化学成分、矿物结构，炼钢工艺过程等一些十分复杂的因素有密切关系，因此要在理论上完全说清楚几乎是不可能的。
几十年来，人们对炼钢熔体与耐火材料之间的高温物理化学反应做过大量的研究，但是现在所能作出的结论，也还只是宏观的或是经验性的。
归纳起来炉衬损毁的原因大致分成四类：①机械冲击和磨损；②耐火材料高温溶解；③高温溶液渗透；④高温下气相挥发；其中以②，③两项被认为是最基本的损毁原因，所做的研究工作也最多。
转炉渣的成分主要为CaO，SiO2，FeO等，当炉渣碱度偏低时，对以CaO，MgO为主要成分的炉衬耐火材料侵蚀严重，炉衬寿命降低；相反，当炉渣碱度较高时，对炉衬的侵蚀则较轻微，炉衬寿命也相对有所提高。
这导致炼钢工艺中造渣技术的变革，采用轻烧白云石造渣，结果炉衬寿命有较大幅度的提高。
炉渣中含有氟离子、金属锰离子等时，或者熔池温度升高到l700℃以上，溶液的粘度会急骤下降，炉衬的损毁速度加快，寿命大幅度降低。
所以转炉钢水温度偏高，会使炉衬寿命相应降低。
溶液渗入耐火材料内部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；钢液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至还包括金属蒸气、CO气体等。
这些渗入成分沉集在耐火材料的毛细孔道中，造成耐火材料工作面的物理化学性能与原耐火材料基体的不连续性，在转炉操作的温度急变下，出现裂纹、剥落和结构疏松，严格地说这个损毁过程要比溶解损毁过程严重得多。
有关耐火材料的种类及用途
有关耐火材料的种类及用途耐火材料是指在高温环境下不容易燃烧或不容易受到热破坏的材料，一般可分为无机耐火材料和有机耐火材料两大类。
无机耐火材料是指由无机物质或无机合成材料制成的耐火材料，具有耐高温、耐化学腐蚀和耐磨损等优良性能。
有机耐火材料是指由有机物质或有机合成材料制成的耐火材料，主要用于一些低温环境下耐火、隔热、绝缘等特殊要求的场合。
无机耐火材料主要包括石墨、陶瓷、玻璃纤维、硅酸盐等。
石墨是一种具有高温稳定性和良好的导电性能的材料，常常用于电炉、医疗设备和火箭推进器等高温设备中；陶瓷是一种非金属材料，具有良好的耐热性、耐腐蚀性和良好的机械强度，常常用于火炉、熔炉和耐火砖等耐火材料的制造；玻璃纤维是一种具有优良的绝缘性能和低热膨胀系数的材料，常用于电器设备的包覆和绝缘；硅酸盐是一种常见的无机材料，由硅酸、铝酸和其它金属氧化物等组成，具有优异的耐高温性能和化学稳定性，广泛应用于炉窑、火山岩、陶瓷制品等领域。
有机耐火材料主要包括有机硅材料、聚合物材料、耐火涂料等。
有机硅材料是指以有机硅为主要成分的材料，具有良好的耐高温性能、耐磨性和耐化学腐蚀性能，常用于火炉、熔炉和耐热密封件等；聚合物材料是指由聚合物组成的材料，具有良好的绝缘性能、耐高温性能和耐腐蚀性能，常用于电器设备的绝缘和耐火包覆；耐火涂料是一种由无机材料、有机材料和添加剂等组成的涂料，具有防火、耐热、隔热等特殊功能，常用于建筑物、电力设备和航天器等。
耐火材料具有耐高温、耐化学腐蚀、重要设备保护等重要用途。
在炼铁、炼钢和冶金行业中，耐火材料主要用于高炉、转炉、电炉等冶炼设备的内衬、炉底、炉墙等部位，能够承受高温的侵蚀和冶金的化学反应；在建筑行业中，耐火材料主要用于建筑物的防火、隔热和防护，能够保证建筑物在火灾等意外情况下的安全；在电力行业中，耐火材料主要用于高温发电设备的绝缘、密封和保护，能够提高设备的安全性和可靠性；在化工行业中，耐火材料主要用于反应器、储罐和管道等设备的内衬和保护，能够保证设备在高温和腐蚀性环境下的稳定运行。
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转炉炼钢用耐火材料
2010.2.5
转炉是一种不需外加热源，主要以液态生铁为原料进行炼钢的直立式圆筒形冶炼炉。
根据炉衬耐火材料的性质，分为酸性转炉和碱性转炉两种。
根据气体吹入炉内的部位，分为底吹、顶吹、侧吹和顶底复合吹炼转炉。
转炉炉衬
世界各国由于铁水成分及耐火材料资源不同，因而炉衬砖的选择也有所侧重。
美国主要使用焦油结合镁砖、方镁石砖、焦油浸渍烧成方镁石砖，20世纪90年代以来也适用镁碳砖。
法国主要使用白云石砖、镁白云石砖、白云石碳砖、沥青结合镁砖和镁碳砖。
英国曾使用过焦油白云石砖、烧成白云石砖，1989年以后大量使用镁碳砖。
俄罗斯多采用焦油白云石砖，少数工厂也使用焦油镁砖和方镁石尖晶石砖。
日本是最早将镁碳砖用于转炉的国家，使用效果在世界上处于领先地位。
中国转炉炉衬的发展经历了焦油结合白云石砖、焦油结合镁砖、镁白云石砖、高钙镁砖、镁白云石碳砖及镁碳砖等过程。
综上所述，世界各国均逐渐采用镁碳砖取代其他砖种。
由于镁碳砖具有抗热震性能好、抗侵蚀性能强，在高温下具有优良稳定性能、导热性好、耐磨损及由于有结合剂固化后形成的碳网络，将氧化镁颗粒紧密牢固的连接在一起而具有耐剥落性好的优点，加之喷补技术、溅渣护炉等技术的推广应用，90年代以来，炉衬寿命大幅度提高，吨钢消耗耐火材料一般不超过2kg。
转炉内衬用砖
转炉内衬由绝热层、永久层和工作层组成。
绝热层一般是用多晶耐火纤维砌筑，炉帽的绝热层也有用树脂镁砂打结而成；永久层各部位用砖也不完全一样，多用低档镁碳砖或焦油白云石砖、或烧结镁砖砌筑；工作层全部砌筑镁碳砖。
砌筑工作层的镁碳砖有普通型和高强度型，我国已制定了行业标准。
根据砖中碳含量的不同可分为3类，而每类又按其理化指标分为3个牌号，即MT10A、MT10B、MT10C；MT14A、MT14B、MT14C；MT18A、MT18B、MT18C等。
转炉的工作层与高温钢水、熔渣直接接触，受高温熔渣的化学侵蚀，受钢水、熔渣和炉气的冲刷，还受加废钢时的机械冲撞等作用，工作环境十分恶劣。
在吹炼过程中，由于各部位的工作条件不同，内衬的蚀损状况和蚀损量也不一样。
针对这一状况，视衬砖的损坏程度的差异，砌筑不同材质或同一材质不同级别的耐火砖，这就是所谓综合砌炉。
容易损坏或不易修补的部位，砌筑高档镁碳砖；损坏较轻又容易修补部位，
可砌筑中档或低档镁碳砖。
采用溅渣护炉技术后，在选用衬砖时还应考虑衬砖与熔渣的润湿性，若碳含量太高，熔渣与衬砖润湿性差，溅渣时熔渣不易黏附，对护炉不利。
采用综合砌炉后，整个炉衬砖的蚀损程度比较均衡，可延长炉衬的整体使用寿命。
转炉出钢口用砖
出钢口受高温钢水冲蚀和温度急剧变化影响，损毁较为严重，因此应砌筑具有耐冲蚀性好、抗氧化性高的镁碳砖。
一般都采用整体镁碳砖或组合砖，使用约200炉后就需更换。
更换出钢口有两种方式，一种是整体更换，一种是重新做出钢口。
重新做出钢口时，首先清理原出钢口后，放一根钢管，钢管内径就是出钢口尺寸，然后在钢管外壁周围填以镁砂，并进行烧结。
复吹转炉底部供气用砖
底部供气砖用于从转炉底供入Ar或N2或CO2，或三者与氧气的混合物。
复吹时产生高温和强烈的搅拌作用，因此底部供气砖必须具有耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、耐磨损和抗剥落性强的性能；从吹炼角度讲，要求气体通过供气砖产生的气泡要细小均匀；供气砖使用安全可靠，寿命尽可能与炉衬寿命同步。
为此，镁碳砖仍然为最佳材料。
关键词：镁碳砖。