鋼廠用耐火磚分析

耐火磚簡稱火磚。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準型磚、普通磚、特異型磚等�？捎米鹘ㄖ�窯爐和各種熱工設備的高溫建筑材料和結構材料，并在高溫下能經(jīng)受各種物理化學變化和機械作用。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度的一類無機非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒有荷重情況下，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、機械制造、硅酸鹽、動力等工業(yè)領域，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材料之一。它對鋼鐵生產(chǎn)有很大影響。在一定條件下甚至可以成為阻礙某項冶煉新技術發(fā)展的關鍵。耐火磚與鋼鐵生產(chǎn)之間的關系表現(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)濟性；另一方面是滿足鋼鐵質(zhì)量與品種的需求。在對鋼材品種與質(zhì)量要求不高的情況下，為了保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、降低成本，耐火磚的長壽及低成本是使用者追求的目標。在過去的數(shù)十年中，由于耐火磚生產(chǎn)與使用科學技術的進步，耐火磚的使用壽命有了很大的提高。其結果是耐火磚的使用壽命越來越長，產(chǎn)量越來越少。耐火磚工作者面臨很大的困惑，繼續(xù)將長壽命作為的追求目標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)展領域。
除了追求長壽這一目標以外，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。目標與功能的單一使耐火磚的發(fā)展受到限制。開發(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該重視的方向。近年來，由于對鋼質(zhì)量的要求愈來愈高，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以及對鋼質(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，研究開發(fā)耐火磚可能起到對鋼水的凈化作用。新功能的開發(fā)將給耐火磚發(fā)展提供新的機遇。耐火磚與熔融鋼鐵之間的相互作用大致包括如下幾個方面：
(1)耐火磚受到侵蝕后引起結構的松弛，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，屬于外來夾雜。
(2)耐火磚構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，此液相將與熔融鋼鐵中生成的氧化物(如氧化鐵)反應，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都要通過這一反應層來進行。熔融金屬與液相層的結構不同，前者為金屬結構，后者為離子結構，它們之間不可能互溶，它們之間的反應必定伴隨著離子的電價的變化。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、結構與熔渣十分相似。熔渣具有的作用與功能，此液相層也應具有。這些作用包括如下幾個方面：
(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，此液相也應具有吸收夾雜的作用。20世紀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。但后來的許多學者都將注意力集中到熔渣對夾雜的吸附，忽視了耐火磚的作用。按冶金原理，渣吸收夾雜應滿足兩個條件：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能滿足上述兩個條件。先，在精煉過程中，熔融金屬常被劇烈攪動，夾雜由于自身浮力作用而產(chǎn)生的上浮運動已顯得不重要。其運動軌跡變得非常復雜，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，同屬離子結構，它們的化學組成與夾雜接近。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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