成果完成人：李天清 刘百宽 张厚兴 左起秀 高杰 李士强 李雪冬 童则明 陈学军 郑小平 孔祥俊 闫光辉 王朋飞 杨兰天 孙荣海

第一完成单位：濮阳濮耐高温材料

成果简介：

①题来源与背景 本项目为自选课题,项目产品主要应用领域为：炉外精炼钢包工作衬。 目前冶炼低碳、超低碳等洁净钢钢水的炉外精炼设备主要有VOD、RH于CAS等等。其中真空吹氧脱碳精炼(VOD),以其具有的设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点而成为生产低碳、超低碳等不锈钢的主要设备之一。镁铬砖因其优异的抗熔渣侵蚀性能和热稳定性,在VOD钢包工作层上广泛应用。然而,镁铬砖的高成本以及其在使用过程中可能形成有毒Cr6+,促使人们研究替代镁铬砖的无铬化产品,例如烧成白云石砖和镁碳砖。其中低碳镁碳砖是VOD精炼钢包工作层材料实现全面无铬化关键和超低碳钢炉外精炼钢包渣线砖最具技术应用前景的材料。 ②技术原理及性能指标 诸多学者研究了镁碳材料在VOD钢包渣线侵蚀严重的机理,研究证实：高温、低压下的MgO-C反应与MgO的快速溶解是MgO-C材料在VOD精炼钢包渣线部位侵蚀严重的两个主要原因。相关研究表明降低MgO-C材料中的石墨含量可显著抑制其在高温、低压下的MgO-C反应程度;氧化镁基耐火材料的抗渣侵蚀性能取决于MgO向熔渣的溶解速率,提高镁砂的纯度、采用大晶粒尺寸可以显著降低镁砂的溶解速率。可见,低碳化和提高镁砂品质与晶粒尺寸是提高镁碳材料在VOD钢包渣线使用性能关键技术途径。 RH等精炼方式对精炼钢包渣线用低碳镁碳材料的使用环境不及VOD精炼钢包严苛,但使用要命要求较长,且钢包容量较大,因此对低碳镁碳砖在长时间服役条件下的热震稳定性及抗氧化性能要求较高。 镁碳材料低碳化主要面临两大技术难题,如何改善热震稳定性和抑制材料内碳的氧化。本项目针对洁净钢精炼钢包渣线用镁铬质、高碳镁碳质材料使用过程中存在的铬污染、钢水增碳和使用寿命短等问题,项目以低铁低硅高纯大结晶镁砂为主要原料提高材料抗高温熔渣化学熔损性能,通过优化抗氧化剂,引入复合低膨胀添加剂提高材料的致密度、抗氧化性与热震稳定性,研制出高温性能优良的长寿命低碳镁碳材料。 本项目产品与国内外同类产品的技术指标对比见表1。 表1 本项目产品与国内外同类产品的技术指标对比 性能指标国外某公司国内同类产品项目产品典型值 MgO,wt%91.8≥85.089.0 C,wt%5.5≤8.04.8 体积密度,g/cm3110℃×24h3.10≥2.953.18 显气孔率,%110℃×24h3.1≤5.02.5 1600℃×3h9.0 耐压强度, MPa110℃×24h48≥40.098.2 1600℃×3h60.9 高温抗折强度,MPa1400℃×0.5h--≥5.09.8 热膨胀系数,10-6℃-11200℃10.8 ③技术的创造性与先进性 主要原料选择方面：项目产品针对VOD精炼条件下(高温、高真空)材料内部MgO-碳氧化脱碳反应以及低碱度、高FeO含量熔渣的化学溶解侵蚀是主导损毁因素,选用低硅低铁高纯电熔大结晶镁砂为主要原料,为抑制VOD精炼过程中MgO-碳氧化脱碳反应和提高材料抗熔渣化学溶解侵蚀性能奠定坚实基础,在主要原料选择方面有创新。 低膨胀添加剂选择：项目产品采用复合低膨胀添加剂,降低材料的热膨胀系数,并在服役过程中在材料内反应形成的高熔点液相,起到缓冲热应力和促进材料致密化作用,显著提高低碳镁碳材料的抗氧化性和热震稳定性,在改善低碳镁碳材料热震稳定性和抗氧化性方面有创新。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目产品配方结构合理,生产工艺稳定,技术成熟度高。项目产品已在国内西宁特钢一炼钢厂、印度Mukand Ltd钢厂等国内外多家钢厂超低碳钢用精炼钢包上进行批量应用。项目产品具有显著的直接经济效益,市场应用前景十分广阔。 本项目产品适用于低碳、超低碳等洁净钢精炼钢包渣线用材料,其应用有利于钢水洁净度的提高和促进炼钢厂的节能减排。 ⑤应用情况及存在的问题 目前,该项目产品的生产工艺和使用性能稳定,正在逐渐推广使用。

尽管如此,该项目产品还存在着以下两个方面的问题：(1)针对不同客户的使用条件和寿命要求,对配方进行调整与优化,形成系列化产品,进一步提升产品的性价比。(2)该项目产品推广应用时间相对较短,其市场份额的扩展空间很大,下一步将继续开拓市场,扩大市场份额,创造更大的经济效益和社会效益。

成果类别：应用技术成果

水平：国际领先

研究起止时间：2016-01～2018-12