耐火材料第八章碳复合耐火材料.ppt

连铸用耐火材料，是指从钢包开始连铸工序所用的耐火材料。近年来，由于对钢材质量要求的提高，对连铸用耐火材料的质量也不断提高，连铸对耐火材料的要求:? 耐高温；? 不与钢液或合金发生反应；抗渣性强；? 抗高速钢流冲刷；? 低气孔率，防止空气进入钢液；高的抗热冲击能力；? 精确的几何尺寸； 装置和使用简单，质量稳定，价格不能太高。 连铸对耐火材料的要求 连铸用耐火材料如下图所示，其中用到碳复合耐火材料的部位有：钢包的渣线，各种水口砖、各种滑板及整体塞棒。 连铸用耐火材料 　　滑动水口用耐火材料 　　注钢用耐火材料，60年代以前使用套筒塞棒，60年代开发了滑动水口，从钢包往中间包以及从中间包往结晶器中注钢，是连铸用耐火材料的一大变革。作为钢水流量的控制方式，最早提出滑动水口方案的是1885年美国专利，1964年、1968年德国和日本分别开始使用滑动水口，我国70年代开始推广使用。 滑动水口系统（包括上下水口、上下滑板）作为钢包和中间包的钢水流量控制系统，因可控性好，能提高生产率而得到迅速发展。 滑动水口系统优于传统的塞头水口控制系统，它促进了钢包精炼工艺和连铸技术的发展，同时，随着钢产量的上升和钢质量的提高，与此同时多炉连铸技术的发展必须要求滑动水口系统增加使用寿命，减少操作费用。 　　由于滑板（Sliding Plate）直接控制钢水的流量，所以被认为是滑动水口系统中最重要的部分，为了获得较长的使用寿命和稳定的操作，滑板砖作为滑动水口系统的耐火材料和机械部件都要求具有优良的性能。 一、滑板 1. 滑板的类型及组成　　 往复式 旋转式 　　从结构上分：按滑动方式的不同，分为往复式和旋转式； 从组成滑板的块数上分：两层式和三层式； 从用途上分：由钢包用和中间包用滑板。 图4.3　滑板类型 滑板的发展 　　滑动水口系统发展初期，滑板砖使用的是陶瓷结合高铝或镁质耐火材料，为增强其基质耐蚀性，防止渣的渗透，采用焦油浸渍，工作地点受到焦油的严重污染。镁质滑板用在钢渣量多或含氧量高的腐蚀钢种场合，MgO含量为85~95%，另加一些Al2O3或尖晶石以提高其热震稳定性。 　　随着多炉连铸要求的提高，碳结合铝碳质滑板解决了陶瓷结合滑板存在的问题。添加石墨的铝碳质滑板比高铝质滑板使用寿命要高得多，特别适用于电炉和中间包的小型滑板上，但在大型钢包滑板上还不令人满意。这是因为滑板面的损毁随着气孔率的降低或常温耐压的提高而减轻，但因此也增大了弹性模量，从而降低了热震稳定性。　　 一般情况下，强度上升，热震稳定性下降，这是铝碳质滑板存在的问题。 莫来石、锆莫来石、锆刚玉等材料比刚玉的膨胀系数小，因此这些材料适合于作为滑板的原料，以降低制品的膨胀系数和提高其热震稳定性。 目前，作为一种膨胀率低适合于生产低膨胀、高抗热震稳定性的材料如AZTS（Al2O3-ZrO2-TiO2-SiO2）已被投入生产和使用。 AZTS的主要矿物组成为刚玉、斜锆石（monoclinc- ZrO2 ）和莫来石。 刚玉中含有Al2O3-TiO2和m- ZrO2,这类材料由三种以上矿相组成，矿相在材料中分布均匀。 氧化铝原料（粗中细） 碳素(石墨,碳黑) 添加物(Si,Al,SiC) 结合剂 混 合 成型 还原烧成 油浸 热处理 机加工 成品 铝碳滑板的制造工艺流程如下图. 图4.5　滑板制造工艺流程 二、滑板的基本制造工艺 1)烧成铝碳滑板 　　原料：烧结刚玉、电熔刚玉、合成莫来石、鳞片石墨、碳黑、硬质沥青、树脂和添加剂。 烧成铝碳滑板的结合系统 　　在烧成铝碳滑板中，有机结合剂在烧成中碳化结焦，形成碳结合； 加入物Si，在1300℃还原烧成时，与碳素生成β－SiC,在砖体内形成陶瓷结合。 所以烧成铝碳滑板中存在着两种结合系统，它使滑板的强度明显提高，而且就是在使用中碳素燃尽之后，由于陶瓷结合系统的作用也能保持足够的残余强度。 影响烧成铝碳滑板质量的因素 原料 　　刚玉抗侵蚀性能好，但膨胀系数比莫来石高；一定数量的莫来石有利于提高滑板的热震稳定性，但随着SiO2含量的提高，滑板的抗侵蚀性能下降。因此烧成铝碳滑板中SiO2一般控制在5~12%内，合成莫来石加入量最多不超过30％。 　　碳素原料对滑板的抗侵蚀性能和热震稳定性有重大的影响。碳含量在10％时，抗侵蚀性能最好；随着碳量的增加，抗热震性明显提高；碳黑属非晶质碳素，易于Si反应，在钢中难于溶解，可改善砖体显微结构，提高机械