钢包耐材用高温抗渣侵蚀涂层研究

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinsikai
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目前,随着社会对高纯度钢材的需求日益增长,对于钢材性能要求提高,洁净钢、低碳钢冶炼成为钢铁冶炼重要发展方向之一。而镁碳砖由于具有良好的热震稳定性和优良的抗渣性能,被广泛应用于转炉、电炉及钢包中。但镁碳砖中石墨含量高导致钢铁冶炼过程中热损耗高,同时高石墨含量对冶炼低碳钢、超纯净钢不利。目前除了钢包渣线位置,钢包其他位置耐火材料都实现了低碳化(含碳量<8%),但因为渣线位置与熔渣接触需要较强的抗渣性,目前并无合适的含碳耐火材料的替代材料。因此,本论文研究一种适于钢包渣线部位使用的高温抗渣侵蚀保护涂层,以提高无碳耐火材料的抗渣侵蚀能力,实现钢包渣线的无碳化,论文中以方镁石-尖晶石砖(尖晶石砖)为基体,研究了涂层结合剂、填料、表面改性剂种类及含量,二氧化硅含量及硅源、硅铝溶胶复配比例对涂层性能及抗渣侵蚀性的影响。通过红外光谱、XRD、SEM形貌分析及Fact Sage软件热力学模拟计算,结果表明:(1)选用硅溶胶作为结合剂,镁铝尖晶石作为主填料,柠檬酸、FD-35分散剂、KH-570为涂层改性剂制备的涂层具有优异的常温涂覆性能。(2)在滴渣试验中,含硅原料抗渣性能从强到弱为:熔融石英>分析纯>石英石>单质硅>锆英石。二氧化硅的最佳添加量为24%。当硅铝溶胶配比为2:1时,涂层与砖体结合致密,涂层高温下形成陶瓷层,阻隔钢渣对砖体的渗透反应,起到抗渣侵蚀保护作用。(3)静态坩埚试验中,涂覆涂层的尖晶石砖抗渣性能均优于未涂覆涂层的试样,其中熔融石英试样的涂层具有最佳的抗渣性能,其抗渣性与钢包渣线镁碳砖相当。而使用2:1硅铝复合溶胶的试样,在渣侵过程中涂层与钢渣接触,出现喷溅现象,在涂层内形成大量气孔,无法保证钢包生产的安全性。(4)热力学模拟得出,涂层中的Si O2与钢渣作用,提升了钢渣粘度,封闭砖体气孔,填料镁铝尖晶石高温下能够固溶Fe O,提高钢渣的熔点及粘度,二者共同作用在尖晶石砖表面形成高粘性的“浆糊”保护层,延缓钢渣的渗透及化学侵蚀,使涂层起到抗渣侵蚀保护作用。(5)抗渣侵蚀涂层的最佳配方为,结合剂:20%硅溶胶,填料:24%熔融石英和56%尖晶石粉,外加6%柠檬酸,0.5%FD-35,0.8%KH-570。
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