鋼廠用耐火磚分析

耐火磚簡(jiǎn)稱火磚。用耐火黏土或其他耐火原料燒制成的耐火材

料。淡黃色或帶褐色。主要用于砌冶煉爐，能耐1，580℃—1，770℃的高溫。也叫火磚。具有一定形狀和尺寸的耐火材料。按制備工藝方法來(lái)劃分可分為燒成磚、不燒磚、電熔磚（熔鑄磚）、耐火隔熱磚；按形狀和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)型磚、普通磚、特異型磚等�？捎米鹘ㄖ�窯爐和各種熱工設(shè)備的高溫建筑材料和結(jié)構(gòu)材料，并在高溫下能經(jīng)受各種物理化學(xué)變化和機(jī)械作用。例如耐火粘土磚、高鋁磚、硅磚、鎂磚等。

耐火磚即耐火材料，耐火度不低于1580度的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒(méi)有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。耐火材料廣泛用于冶金、化工、石油、機(jī)械制造、硅酸鹽、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域，在冶金工業(yè)中用量大，占總產(chǎn)量的50%~60%。

耐火磚的大用戶是鋼鐵工業(yè)，它也是鋼鐵工業(yè)不可缺少的重要基礎(chǔ)材料之一。它對(duì)鋼鐵生產(chǎn)有很大影響。在一定條件下甚至可以成為阻礙某項(xiàng)冶煉新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。耐火磚與鋼鐵生產(chǎn)之間的關(guān)系表現(xiàn)為兩方面：一方面是保證鋼鐵工業(yè)流程的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性；另一方面是滿足鋼鐵質(zhì)量與品種的需求。在對(duì)鋼材品種與質(zhì)量要求不高的情況下，為了保證生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性、降低成本，耐火磚的長(zhǎng)壽及低成本是使用者追求的目標(biāo)。在過(guò)去的數(shù)十年中，由于耐火磚生產(chǎn)與使用科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，耐火磚的使用壽命有了很大的提高。其結(jié)果是耐火磚的使用壽命越來(lái)越長(zhǎng)，產(chǎn)量越來(lái)越少。耐火磚工作者面臨很大的困惑，繼續(xù)將長(zhǎng)壽命作為的追求目標(biāo)已不能滿足耐火磚自身及使用各方面的要求。耐火磚需要新的發(fā)展領(lǐng)域。
除了追求長(zhǎng)壽這一目標(biāo)以外，耐火磚的功能也比較單一，僅僅是作為高溫容器的內(nèi)襯或者部件的材料以抵抗高溫與熔渣的侵蝕。目標(biāo)與功能的單一使耐火磚的發(fā)展受到限制。開(kāi)發(fā)新的功能，讓材料在使用條件下發(fā)揮多方面的作用是應(yīng)該重視的方向。近年來(lái)，由于對(duì)鋼質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，以及潔凈鋼等高質(zhì)量鋼材生產(chǎn)的需要，耐火磚與熔融鋼鐵之間的反應(yīng)以及對(duì)鋼質(zhì)量的影響受到人們的重視。先，要求耐火磚不污染鋼水；其次，研究開(kāi)發(fā)耐火磚可能起到對(duì)鋼水的凈化作用。新功能的開(kāi)發(fā)將給耐火磚發(fā)展提供新的機(jī)遇。耐火磚與熔融鋼鐵之間的相互作用大致包括如下幾個(gè)方面：
(1)耐火磚受到侵蝕后引起結(jié)構(gòu)的松弛，在熔融鋼鐵的沖刷下卷入熔融鋼鐵中，形成非金屬夾雜。這類夾雜的尺寸較大，屬于外來(lái)夾雜。
(2)耐火磚構(gòu)成組分直接溶解到熔融鋼鐵中去，增加熔融鋼鐵中的氧及其他非鐵元素的含量。在一定條件下，存在于熔融鋼鐵中的非鐵元素可能相互反應(yīng)生成夾雜。這類夾雜是在熔融鋼鐵內(nèi)部生成的，屬于自生成夾雜。這類夾雜的尺寸一般都很小。
(3)耐火磚是在高溫下使用的。在高溫下，耐火磚內(nèi)部或多或少有液相生成。生成的液相包圍在耐火磚顆粒周圍。同時(shí)，此液相將與熔融鋼鐵中生成的氧化物(如氧化鐵)反應(yīng)，在耐火磚與熔融鋼鐵之間形成一液相隔離層，將熔融金屬與耐火磚隔離，阻止了耐火磚向熔融金屬的直接溶解。耐火磚以及氣孔中的氣相與熔融金屬之間的反應(yīng)都要通過(guò)這一反應(yīng)層來(lái)進(jìn)行。熔融金屬與液相層的結(jié)構(gòu)不同，前者為金屬結(jié)構(gòu)，后者為離子結(jié)構(gòu)，它們之間不可能互溶，它們之間的反應(yīng)必定伴隨著離子的電價(jià)的變化。介于熔融金屬與耐火磚之間的液相層通常也是硅酸鹽熔體，它們的組成、結(jié)構(gòu)與熔渣十分相似。熔渣具有的作用與功能，此液相層也應(yīng)具有。這些作用包括如下幾個(gè)方面：
(1)渣有氧化性與還原性，耐火磚與熔融金屬之間的液相層也應(yīng)具有氧化性與還原性，從而影響熔融金屬中的氧含量及氧化物夾雜的生成。
(2)渣具有脫磷及脫硫的作用，此液相層也應(yīng)具有脫磷及脫硫作用。
(3)渣可以吸附熔融金屬中夾雜，此液相也應(yīng)具有吸收夾雜的作用。20世紀(jì)70年代中期，Lindskog就曾提出鋼水中的大部分夾雜是被耐火磚所吸收的。但后來(lái)的許多學(xué)者都將注意力集中到熔渣對(duì)夾雜的吸附，忽視了耐火磚的作用。按冶金原理，渣吸收夾雜應(yīng)滿足兩個(gè)條件：其一是夾雜需要與熔渣接觸。在鋼水中，夾雜的密度比鋼小，它們可上浮到渣-鋼界面而與渣接觸；其二是夾雜與鋼水的黏附功大于它與熔渣的黏附功。耐火磚與鋼水之間的液相層也應(yīng)能滿足上述兩個(gè)條件。先，在精煉過(guò)程中，熔融金屬常被劇烈攪動(dòng)，夾雜由于自身浮力作用而產(chǎn)生的上浮運(yùn)動(dòng)已顯得不重要。其運(yùn)動(dòng)軌跡變得非常復(fù)雜，它碰撞到耐火磚的概率很高。而且，在鋼包等容器中鋼水與耐火磚的接觸面積大于鋼水與渣的接觸面積。因而，夾雜碰到耐火磚液相的概率應(yīng)高于它碰到渣的概率。其次，由于液相的成分與渣相近，同屬離子結(jié)構(gòu)，它們的化學(xué)組成與夾雜接近。因而，與熔渣一樣，夾雜與液相層的黏附功應(yīng)小于其與鋼水的黏附功。完全有可能吸附鋼水中的夾雜。

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