提高鋼包保溫性能的新型永久層耐火澆注料

鋼包是煉鋼過程中必不可少的容器，隨著煉技術的不斷發展，其作用從最簡單的盛接鋼水發展到了承擔一定冶煉功能的熔爐。保溫鋼包耐材結構模式通常是輕質絕熱板或納米板+層澆注料+工作層耐材。鋼包層澆注料一要保護絕熱材料不受太大壓力，二要保護絕熱材料不超過使用溫度(如必須1000℃以下)。為了保持鋼包良好的保溫性能，減少鋼水溫降，在本次工作中對新型的CA6澆注料和輕質莫來石澆注料分別進行了性能評估，并在鋼包上應用，達到了比較好的綜合保溫效果。

02.試驗過程

目前鋼包層材料多為普通高鋁澆注料，主要原料為礬土。這種耐火澆注料使用過程中存在以下不足之處：熱導率較高；耐火度低，安全系數低；體積密度較大，鋼包空包重量較大。本文對新型CA6澆注料和輕質莫來石澆注料進行了制樣與測試試驗。

其中CA6原料(CaAl12O19，簡寫為CA6）是CaO-Al?O?系中Al?O?含量的鋁酸鈣相，其熔點1875℃，熱膨脹系數為8.0×10-6℃?1，顆粒的體積密度為2.70g·cm?3，顯氣孔率26.8%。該料耐火性能與板狀剛玉相似，而導熱系數只有剛玉的1/3，是近年來興起的一種新型保溫原料。CA6澆注料以CA6為骨料，基質部分采用板狀剛玉細粉、氧化鋁粉和鋁酸鈣水泥為結合劑制成。球形輕質莫來石顆粒的體積密度為1.59g·cm?3，顯氣孔率38.9%。輕質莫來石澆注料是采用微孔化的M70球形輕質莫來石球為骨料，基質部分采用板狀剛玉細粉、氧化鋁粉和鋁酸鈣水泥為結合劑制成，以保證較好的抗渣侵蝕性能，以提高層的安全性。

03.結果與分析

1）物理性能

由下表可知不同鋼包層澆注料的性能是有差異的。

輕質莫來石澆注料體積密度為2.17g·cm?3，單重較目前使用的高鋁澆注料降低24%，同時熱導率降低16%，可以達到鋼包輕量化和低導熱系數的目的。CA6澆注料也比普通高鋁澆注料輕5.6%，熱導率降低26%。

2）抗侵蝕試驗

將原鋼包層澆注料B、新型的CA6澆注料C、輕質莫來石澆注料3#分別澆注成坩堝。加入轉爐終渣，進行1500℃保溫3h條件下坩堝抗渣侵蝕試驗。觀察不同材料的抗熔損與滲透情況。完成試驗后坩堝剖開，侵蝕狀況見以下圖1：

CA6澆注料抗侵蝕滲透最優，坩堝孔內剩余大量的渣；輕質莫來石澆注料抗侵蝕和抗滲透能力其次；普通高鋁層澆注料渣與耐火材料邊界不清晰，坩堝耐火材料與渣熔融在一起，抗滲透比抗侵蝕稍好些，說明1500℃下高鋁澆注料已經出現了較多的液相，因此該料需要改進提高其耐高溫性能，這對鋼包的安全性非常重要。球形輕質莫來石的微孔化對抗侵蝕及滲透性提高有利，因此該輕質料也可以將保溫和抗侵蝕性表現得比較好。

04.應用情況

以上3種澆注料在300t鋼包上進行施工應用。保溫鋼包層輕質莫來石澆注料、CA6澆注料目標要求是抗鋼水侵蝕性和保溫性兩者兼顧都較好，同時爐役過程結構整體性好、保溫效果穩定。經過3個爐役后不同鋼包層表面狀況見以下照片：

以上鋼包層在爐役后期均出現了不同程度的裂紋，這和材料的熱震性、強度及拆包過程中損壞狀況有關。對于如何減少保溫鋼包層材料開裂的綜合技術還是需要進一步深化研究。