镁铝质钢包精炼用耐火材料与钢液相互作用的基础研究

• 作 者: 叶超
• 发表日期: 2008年01期
• 关键词: MgAl2O4-MgAlON复相耐火材料 炉外精炼 侵蚀 作用机理

近年来,随着用户对钢材质量要求的日益提高,进一步降低钢中夹杂的含量成为焦点。在洁净钢生产中,炉外精炼是影响钢洁净度的重要环节之一,现在广泛使用LF钢包冶炼洁净钢使得炉衬的工作条件更加苛刻,炉衬被冲刷,溶解导致钢液的洁净度降低。冶金工作者在开发洁净钢冶炼技术的同时,要求耐火材料在使用过程中尽量少“污染”钢液,为高效稳定地生产洁净钢奠定基础。因此,本论文详细研究了精炼用耐火材料与钢液之间的相互作用过程及反应机理。基于我国的镁铝资源的优势,本课题用不同组成的镁铝质浇注料作为炉衬对82B钢进行精炼,研究了不同的炉衬对钢中夹杂的影响,结果表明:富铝的镁铝质炉衬精炼后的钢中夹杂是以SiO₂为主的SiO₂-Al₂O₃系夹杂,夹杂物尺寸大、硬度高;富镁的镁铝质炉衬精炼后的钢中夹杂是以镁钙的硅铝酸盐为主的SiO₂-MgO-CaO系复合夹杂,夹杂尺寸小、硬度低、塑性好。相比之下,富镁的镁铝质炉衬有利于洁净钢的冶炼。对精炼钢包中广泛使用的耐火材料氧化物进行钢液中的溶解平衡热力学计算,结果表明MgAl₂O₄材料在钢液中的溶解度较低,分析了MgAlON作为钢包炉衬对精炼钢液的影响,认为添加MgAlON形成的MgAl₂O₄-MgAlON复合材料可以降低钢渣对炉衬的侵蚀,有利于精炼洁净钢,延长炉衬的寿命。实验室制备了MgAl₂O₄尖晶石材料和MgAl₂O₄-MgAlON复相材料,研究了钢液对两类耐火材料的侵蚀。结果表明:随着MgAlON含量的增加,复相材料在钢液中的溶解速率降低,抗渗透能力提高,当MgAlON质量分数约为30%时,复相材料的抗侵蚀性能最优,约为尖晶石的抗侵蚀能力两倍。