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鋼鐵冶煉用耐火材料
發布時間：2017/6/12 10:24:18 點擊率： 來源:艾米 作者：榮盛耐材無芯感應爐內襯耐火材料的厚度通常只有70 ~110mm, 內側與高溫金屬液體接觸，外側緊貼水冷線圈，耐火材料內外側存在很大溫度差，無芯感應爐內襯結構示意圖。
感應爐煉鋼方法按耐火材料性質分為酸性冶煉法和堿性冶煉法，酸性冶煉法冶煉時造酸性渣，所以耐火材料主要為石英砂和鋯英石，其打結、烘烤、燒結過程與冶煉鑄鐵時相近。無芯感應爐用耐火材料見下表：
1、煉鐵用耐火材料
當無芯感應爐熔煉鑄鐵(球鐵、灰鐵以及可鍛鑄鐵)和有 色金屬時，其內襯耐火材料一般選用石英砂或者鋯英石質，或 者選用二者混合材料的干式打結料，以硼酸或者硼砂作為燒結劑。
ZrO2加入硅質材料中，對其溶化溫度降低 的影響非常有限，而且ZrO2 . SiO2在1677℃分解為ZrO2和SiO2，前者以微粒狀態存在于玻璃相中，有利于提高其黏度和抗 蝕性能，同時提高材料的高溫塑性，提高抗熱震性，從而延長使用壽命。
由SiO2-B2O3二元系相圖可知，B2O3的熔點 為450℃，SiO2-B2O3系低共熔溫度為327℃。當向SiO2中補入不超過5%的B2O3時，SiO2-B2O3混合料的熔化溫度由SiO2熔點(1723℃)下降到1480℃.該圖還表明，以B2O3作為石英質干式打結料的燒結劑時，在372℃就會出現液相。
雖然B2O3對SiO2熔化溫度的影響極為明顯，但由于石英玻璃的黏度很大(見下圖，在1730℃時約為2xl06Pa.s)，而B2O3本身亦為玻璃網絡結構形成物，所以少量B2O3加進SiO2材料中不會造成SiO2玻璃網絡結構產生大的破壞而影響SiO2熔體的黏度。這表明，硅質干式打結料采用B2O3作燒結劑時，既能使感應爐內襯工作表面在較低溫度下燒結，又能保證在高溫 使用時工作表面為一高黏滯層。這種工作表面能阻止金屬熔體和熔渣的滲透、沖刷和侵蝕。
硅質干式打結料中B2O3的加入量，大約為 0.8% ~ 1.5% (當采用硼砂代替B2O3時，其加入量為85% B2O3的量)。
考慮硅質干式打結料在燒結劑(B2O3或硼砂)的存在下，烘烤、燒結過程中的SiO2晶型轉化問題，認為各階段升溫速度不應超過50℃/h，并在晶型轉化溫度附近實施保溫操作;在高溫(1500 ~1550℃)階段則應實施預燒結2~4h 以保證獲得適宜的燒結層厚度。
生成的SiO2在熔煉時被吸附到內襯工作表面形成爐瘤，使 內襯變厚。由于鐵液中[C]、[Si]含量不同，反應平衡溫度介于1470?1600℃ (T鑄鐵=1470℃，T灰鐵=1540℃，T可鍛鐵=1580℃ ) 。
2、煉鋼用耐火材料
當采用酸性煉鋼法時，由于冶煉時造酸渣，所以無芯感應 爐里襯主要用石英砂(有時也選用鋯英石)，其筑襯方法、供烤制度和燒結過程與冶煉鑄鐵時幾乎相同。
當采用堿性煉鋼法煉鋼時，內襯則選用中性或堿性耐火材料以及石墨坩堝等。這種冶煉方法主要適用于高合金鋼、特種 鋼、精密合金鋼等。榮盛耐材為您提供高質量耐火材料。
堿性煉鋼，由于石灰、螢石和各種鐵合金(硅鐵、錳鐵、鉻鐵和鉬鐵等)的加入，同熔煉鑄鐵相比，熔渣成分復雜，潤 濕性大，冶煉溫度高，對耐火材料的侵蝕嚴重。其中小型感應 爐普遍采用鎂質耐火材料筑襯。然而，由于MgO的膨脹系數大， 抗熱震性差，而且存在容易被熔渣滲透，導致結構剝落的問題， 因而不適于大容量、間歇性操作感應爐的使用條件。為了能與 大容量、間歇性操作的感應爐的使用條件相適應，可向鎂砂中添加適量的Al2O3細粉，利用反應：
MgO+Al2O3→MgO·Al2O3(Spinel)
生成Spinel來抑制龜裂;或采用MgO-Spinel質干式打結料，得用Spinel的低熱膨脹性緩沖高溫壓力，提高內襯的抗熱震性。這類MgO-Al2O3質或MgO-Spinel質耐火材料屬于Mg0-Al2O3系統。這些混合料經高溫受熱后，其礦物相均為方鎂石和尖晶石，2050℃以上則為方鎂石和液相，因而具有優異的高溫性能。
感應爐煉鋼方法按耐火材料性質分為酸性冶煉法和堿性冶煉法，酸性冶煉法冶煉時造酸性渣，所以耐火材料主要為石英砂和鋯英石，其打結、烘烤、燒結過程與冶煉鑄鐵時相近。無芯感應爐用耐火材料見下表：
1、煉鐵用耐火材料
當無芯感應爐熔煉鑄鐵(球鐵、灰鐵以及可鍛鑄鐵)和有 色金屬時，其內襯耐火材料一般選用石英砂或者鋯英石質，或 者選用二者混合材料的干式打結料，以硼酸或者硼砂作為燒結劑。
ZrO2加入硅質材料中，對其溶化溫度降低 的影響非常有限，而且ZrO2 . SiO2在1677℃分解為ZrO2和SiO2，前者以微粒狀態存在于玻璃相中，有利于提高其黏度和抗 蝕性能，同時提高材料的高溫塑性，提高抗熱震性，從而延長使用壽命。
由SiO2-B2O3二元系相圖可知，B2O3的熔點 為450℃，SiO2-B2O3系低共熔溫度為327℃。當向SiO2中補入不超過5%的B2O3時，SiO2-B2O3混合料的熔化溫度由SiO2熔點(1723℃)下降到1480℃.該圖還表明，以B2O3作為石英質干式打結料的燒結劑時，在372℃就會出現液相。
雖然B2O3對SiO2熔化溫度的影響極為明顯，但由于石英玻璃的黏度很大(見下圖，在1730℃時約為2xl06Pa.s)，而B2O3本身亦為玻璃網絡結構形成物，所以少量B2O3加進SiO2材料中不會造成SiO2玻璃網絡結構產生大的破壞而影響SiO2熔體的黏度。這表明，硅質干式打結料采用B2O3作燒結劑時，既能使感應爐內襯工作表面在較低溫度下燒結，又能保證在高溫 使用時工作表面為一高黏滯層。這種工作表面能阻止金屬熔體和熔渣的滲透、沖刷和侵蝕。
硅質干式打結料中B2O3的加入量，大約為 0.8% ~ 1.5% (當采用硼砂代替B2O3時，其加入量為85% B2O3的量)。
考慮硅質干式打結料在燒結劑(B2O3或硼砂)的存在下，烘烤、燒結過程中的SiO2晶型轉化問題，認為各階段升溫速度不應超過50℃/h，并在晶型轉化溫度附近實施保溫操作;在高溫(1500 ~1550℃)階段則應實施預燒結2~4h 以保證獲得適宜的燒結層厚度。
生成的SiO2在熔煉時被吸附到內襯工作表面形成爐瘤，使 內襯變厚。由于鐵液中[C]、[Si]含量不同，反應平衡溫度介于1470?1600℃ (T鑄鐵=1470℃，T灰鐵=1540℃，T可鍛鐵=1580℃ ) 。
2、煉鋼用耐火材料
當采用酸性煉鋼法時，由于冶煉時造酸渣，所以無芯感應 爐里襯主要用石英砂(有時也選用鋯英石)，其筑襯方法、供烤制度和燒結過程與冶煉鑄鐵時幾乎相同。
當采用堿性煉鋼法煉鋼時，內襯則選用中性或堿性耐火材料以及石墨坩堝等。這種冶煉方法主要適用于高合金鋼、特種 鋼、精密合金鋼等。榮盛耐材為您提供高質量耐火材料。
堿性煉鋼，由于石灰、螢石和各種鐵合金(硅鐵、錳鐵、鉻鐵和鉬鐵等)的加入，同熔煉鑄鐵相比，熔渣成分復雜，潤 濕性大，冶煉溫度高，對耐火材料的侵蝕嚴重。其中小型感應 爐普遍采用鎂質耐火材料筑襯。然而，由于MgO的膨脹系數大， 抗熱震性差，而且存在容易被熔渣滲透，導致結構剝落的問題， 因而不適于大容量、間歇性操作感應爐的使用條件。為了能與 大容量、間歇性操作的感應爐的使用條件相適應，可向鎂砂中添加適量的Al2O3細粉，利用反應：
MgO+Al2O3→MgO·Al2O3(Spinel)
生成Spinel來抑制龜裂;或采用MgO-Spinel質干式打結料，得用Spinel的低熱膨脹性緩沖高溫壓力，提高內襯的抗熱震性。這類MgO-Al2O3質或MgO-Spinel質耐火材料屬于Mg0-Al2O3系統。這些混合料經高溫受熱后，其礦物相均為方鎂石和尖晶石，2050℃以上則為方鎂石和液相，因而具有優異的高溫性能。
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