第2卷第1期材料与冶金学报Vol12No112003年3月JournalofMaterialsandMetallurgyMarch2003①纯净钢冶炼用耐火材料戴文斌,于景坤(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘要:发展纯净钢冶炼技术的一个重要条件就是提高耐火材料的质量.通过耐火材料对纯净钢冶炼影响的讨论,得出发展碱性耐火材料可以脱硫和脱氧、无碳和低碳耐火材料可以抑制增碳、用表面处理的方法可以改善镁钙系耐火材料的抗水化性和合理使用耐火材料可以有效地减少钢中的氢含量的结论.关键词:纯净钢;耐火材料;脱氧;脱硫;脱碳;抗水化中图分类号:TF12文献标识码:A文章编号:167126620(2003)0120003207RefractoryforcleansteelmakingDaiWen2bin,YuJing2kun(SchoolofMaterialsandMetallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang,110004China)Abstract:Animportantprerequisitetoimprovethemetallurgicaltechnologyofcleansteelistomakeprogressinthepropertiesofrefractories.Basedonthediscussionoftheeffectoftherefractoriesoncleansteelmaking,itisconcludedthatalkalirefractoriescanreduceoxygenandsulfurcontents,carbonlessorlow2carbonrefractoriescansuppresscarbonpick2upofsteel;Theantihydrationpropertyofmagnesiacalciumsystemcanbeimprovedbysurfacetreatment.Thehydrogencontentofsteelcanbeeffectivelyreducedbyusingrefractoriesproperly.Keywords:cleansteel,refractory,deoxidation,desulphurization,decarburization,antihydration提高钢铁材料的综合性能,延长其使用寿命,是今后钢铁材料发展的主要方向之一;提高纯净钢冶炼技术是达到此目标的重要途径;合理选择和正确使用优质的耐火材料是冶炼纯净钢的重要保证.本文就耐火材料对纯净钢冶炼过程的影响讨论如下.1耐火材料对纯净钢冶炼的影响111耐火材料对钢中氧含量的影响在冶炼温度、脱氧剂种类以及脱氧剂加入量等冶炼工艺条件一定的情况下,耐火材料是影响钢中氧含量的重要因素之一.但是,在实际的冶炼过程中,耐火材料是否对钢液中氧含量产生影响,即耐火材料是否向钢液中传氧主要取决于钢液的脱氧程度以及所使用的耐火材料的种类和组成[1～4].图1示出了脱氧剂B的活度αB和钢液中氧活度的关系[5].通过该图,可以求出使用不同脱氧剂和不同脱氧剂加入量时的钢液中氧活度以及在脱氧剂和钢液中氧达到反应平衡状态时的氧分压.例如,在使用Al脱氧,当钢液中Al活度为0104时,钢液中的氧活度约2×10-4.此时的氧分压为10-14pO—.在纯净钢冶炼过程中,钢中氧含量一般都需要控制在较低的水平上,如何选择耐火材料才能满足纯净钢的冶炼要求呢?根据氧化物的氧势图[6]可以选择在不同冶炼工艺条件下,即在不同钢液氧含量和不同冶炼温度下可以使用的耐火材料.例如,如果与钢液平衡的氧分压通过脱氧控制在10-15pO—,由图可知,在1600℃的冶炼条件下,理论上可以作为纯净钢冶炼用耐火材料的有①收稿日期:2002212205.基金项目:国家自然科学基金和宝钢联合基金资助项目(No150274021).作者简介:戴文斌(1979—),男,硕士研究生1Al2O3,MgO和CaO,而Cr2O3,MnO和SiO2则不能使用,即这些氧化物作为耐火材料原料使用时将向钢液中传氧,对钢中的氧含量产生影响.图1脱氧剂种类和脱氧剂活度对钢液中氧活度的影响Fig11Influencesofdeoxidationagentsonoxygenactivityinmoltensteel图2示出了耐火材料种类对深脱氧钢氧含量的影响[7,8].图中的纵坐标为钢液中的实测氧含量,横坐标为耐火材料的氧势指数(IOP相对密度).其计算方法如式(1)所示.IOP=[∑(MiαiΠρi)2Π3ΔGO—i]Π∑(MiαiΠρi)(1)这里,ΔGO—i为耐火材料中i组分的生成自由能,Mi为i组分的相对分子质量,ρi为i组分的密度,αi为i组分在耐火材料中的摩尔分数.由图可见,随着耐火材料氧势指数的增大,钢液中的氧含量明显增加.一般来说,随着耐火材料由碱性→中性→酸性的变化顺序,耐火材料的氧势指数增大.图3示出了分别使用硅砖和白云石砖所砌筑的钢包时的钢液中氧活度的变化[9].使用碱性包衬时,钢中的氧活度很低,氧活度在钢包内的分布均匀.而在使用酸性包衬时,钢中的氧活度升高,而且氧活度在钢包内的分布极不均匀,越靠近包壁氧活度越高.说明钢液中的氧...
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