学习情境1物料的识别及选用.docx

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1、学习情境1物料的识别及选用任务1.1废钢、铁水及生铁的识别和选用【任务描述】 通过转炉冶炼原料样本的观察和比较，会对废钢、铁水及生铁进行识别和选用。能够识别各种废钢铁，并根据所炼钢种的不同选用钢铁原材料。【任务分析】 技能目标：据所炼钢种的要求选用不同的钢铁料据所炼钢种的要求选用合适的铁水原料知识目标：废钢铁中密封容器和有害元素的识别【知识准备】1.1.1 操作步骤或技能实施1.1.1.1 识别(1) 废钢与生铁的识别。钢是碳含量低于1.70的一种铁碳合金，炼钢生产中所炼钢种碳含量大多在1.00以下。钢的特点是强度高、塑性好，可以锻、轧成各种所需要的形状，并且能随成分、压力加工和热处理方法的不

2、同获得不同性能的材料。所谓废钢是指已不能正常应用的钢材余料；锈蚀或报废的机器部件；零件加工时的碎屑，如车屑、刨屑或磨屑等。钢厂的废品及返回料等，一般以锭、坯、棒、管、板、管、带、丝、压块、铸件、轧辊等形态出现。合金废钢可以采用手提光谱仪、砂轮研磨来鉴别钢种，必要时也可以作化学分析来鉴别。如表1-7为某厂废钢分类及规格。表1-7 废钢分类及规格类 别各种废钢典型举例块度/mmmmmm单重/kg重型废钢中包大块、铸坯及其切头、切尾、重型机械零件及重铸造钢件400500800500中型废钢钢材及其切头、切边、机械零件及铸钢件、工业设备废钢等300400800300小型废钢钢材切头、机械零件、铸件工具

3、、农具等轻薄废钢钢带及切头、薄板及切边钢丝盘条、钢屑等8渣 钢包底钢、跑钢、渣钢(含钢78%)生铁以铁块、铁水、铸件、轧辊等形态出现。生铁是碳含量w(C)2.0的另一种铁碳合金，炼钢生产中所用的生铁，其碳含量w(C)=3.5%4.4之间。它的特点是无塑性，很脆，不能进行压力加工变形，熔点较低，液态时的流动性比钢好，易铸成各种铸件。固态生铁标为铁块，表面大多有凹槽及肉眼可见砂眼。铁块有两大品种：一是灰口铁，也叫灰铸铁，因其断面呈暗灰色而得名，其硅含量较高，液态时流动性好，常用于生产铸件；二是白口铁，因其断面呈亮白色而得名，其硅含量较低，一般作为炼钢用生铁。表1-8为某厂炼钢生铁块技术要求。液态生

4、铁称为铁水，分为化铁炉铁水和高炉铁水两大类。二者相比，高炉铁水中的硫、磷含量一般较低，而碳、硅含量较高，铁水兑入转炉时会飞扬起一层飞灰，其中还可能夹带有闪亮的细片。表1-9为某厂铁水技术要求。化铁炉铁水是浪费能源、破坏地球环境的工艺，必须淘汰。表1-8 炼钢用生铁块技术条件铁 种炼钢用生铁铁 号牌 号炼04炼08炼10代 号L04L08L10化学成分 w/%C3.50Si0.450.450.850.851.25Mn一 组0.30二 组0.300.50三 组大于0.50P一 级0.15二 级0.150.25三 级0.250.40S特 类0.02一 类0.020.03二 类0.030.05三 类0

5、.050.07注：优质钢种用铁块为L04或L08；P一级；S一类或特类表1-9 某厂炼钢用铁水技术条件项 目 w(Si) /%w(Mn)/%w(P)/%w(S)/%温 度 /成 分0.450.850.60.150.051250前后波动量0.150.050.03注：优质钢种对铁水的要求见该钢种操作要点(2) 废钢来源。废钢来源主要有两方面。一是社会废钢：社会上的工业废钢(如旧机器及部件，废轧辊，废铸件，车刨屑等)和生产废钢(如废旧铁门窗，铁锅及家用工具等)，经回收分类后可以作为炼钢生产的金属料，使这些废钢得到再生。二是钢厂自己的返回料(其中有的是合金返回料)：一般是指开坯、成品车间的切头、切尾、

6、冷条、报废的坯料及钢材等，炼钢车间的注余钢水、包底残钢、汤道以及报废的钢锭等。合金返回钢返炼后可以回收其中的合金元素，节省自然资源。1.4.2.2 根据所炼钢种的要求选用不同的钢铁料(转炉炼钢)(1) 所炼钢种对硫、磷有较高要求的，宜选用含硫、磷低等级的铁块或铁水。(2) 所炼钢种对夹杂物有严格要求的，应选用纯净的(一级或二级)废钢。(3) 对钢种硫磷含量要求特别严格的应对所用铁水进行预处理，预先将铁水中的硫、磷含量脱到很低水平后再进行炼钢。1.4.3 注意事项(1) 废钢(特别是合金废钢)应分类堆放，标明钢种及成分。(2) 要根据炼钢要求，配料时应合理搭配使用各种废钢铁。(3) 必须根据钢种

7、要求正确选用合金返回料。(4) 废钢中不得混有砖块、泥砂、油、回丝等杂物，也不得混有有色金属、封闭物等，否则会增加冶炼难、降低钢质、成分出格报废，甚至发生爆炸等恶性事故。1.4.4 知识点1.4.4.1 金属料的分类废钢的分类见表1-10。1-10 碳素废钢的分类、尺寸和单重(GB4223-84)类 别代号各类废钢典型举例供应状态单重 /kg外形尺寸/mmmmmm一、重型废钢FG1钢锭、铸坯及其切夹、切尾，重型机械的零部件及其铸钢件等块状50018001200500400二、中型废钢FG2各种钢材及其切夹、切边、机械废钢件、船板、各种铆焊件、铸余、齿轮、火车轮轴、铸钢件等块、板、条及其他异型状

8、30500500400300三、小型废钢GF3各种钢材及其切夹、切边、机器废钢件、镰斧、锄头、撬棍、铁路道钉等条块状30500400300板材厚度4四轻型废钢一级冷打包块二级冷打包块三级冷打包块散料GF4.1GF4.2GF4.3GF4.4GF4.5薄板及其切头、钢丝、盘条等轻薄料(板材厚度4mm，直径80mm为轻薄料)机械打包散 状密度2.0密度1.5密度1.080050040050040023.9500400(2)五钢屑冷压块一级热打包块二级热打包块钢 屑GF5.1GF5.2GF5.3GF5.4冷机械加工切屑钢屑，不许夹有铁屑及夹杂物，FeO5钢屑，不许夹有铁屑及夹杂物，FeO5散状钢屑机械

9、压块机械压块机械压块条、粒状密度2.5密度2.0密度1.5800500400或圆饼800500400800500400长度250(铁合金炉用)120六、渣 钢GF6钢包底，跑钢，轧钢等块 状分别同重、中、小型废钢1.4.4.2 铁水质量对冶炼的影响这里讲的所谓铁水质量主要是指铁水的成分和入炉温度。A 铁水温度的影响转炉炼钢所需的热量主要来自两方面：一来自于铁水本身温度所具有的物理热，二来自于铁水中元素在氧化过程中放出的化学热。表1-11为某150t顶底复吹转炉某炉次测定的数据(括号内为测定值，括号前为换算成kJ的值)。表1-11 热平衡表热收入热支出项 目热量kJ(kcal)%项 目热量kJ(

10、kcal)%铁水物理热各元素的氧化热108459(25900)94049(22459)51.4744.63铁水物理热炉渣物理热矿石分解热炉气物理热烟尘带走热铁珠及喷溅带走热其他热损失132747(31700)33082(7900)12563(3000)16667(3980)1893(452)3220(769)10549(2519)63.0015.705.957.920.921.535.00其中：CSiMnPFe55821(13330)25042(5980)1118(267)3915(935)8153(1947)26.4911.880.531.863.87烟尘氧化热SiO2成渣热4250(101

11、5)3957(945)2.021.88共 计210720(50320)100.00共 计210720(50320)100.00从表1-11中可知，铁水温度带进去的物理热占整个热收入的51.47，是转炉炼钢的主要热源之一。可见，铁水温度对冶炼过程的温度控制有着重要作用。B 铁水成分的影响a 铁水成分对冶炼温度的影响从表1-11中数据可知，铁水中元素氧化后所释放出来的化学热占整个热收入的44.63，是非常主要的热量来源。可见铁水的成分对冶炼过程的温度控制有着重要作用。b 铁水成分对冶炼的影响(1) 铁水中磷、硫含量的影响。一般情况下，如果铁水中磷、硫含量高，在正常的渣量、碱度、流动性和氧化性的情况

12、下(即去磷、去硫效果相同的情况下)得到的钢水中的磷、硫含量亦为较高，势必会降低钢的质量。但当发现铁水中磷、硫含量较高时，可以采用增加渣料用量、增加换渣次数的办法来强化脱磷、硫的效果(或者先进行铁水预处理，先将铁水中的磷、硫量降下来)，使钢水中的磷、硫含量降到符合所炼钢种要求的范围，所以当铁水中磷、硫含量较高时经过工艺操作最后不会使钢水中磷、硫含量偏高，但必定会增加冶炼的负担和难度，增加冶炼时间和冶炼成本。(2) 铁水中硅、锰对冶炼的影响。铁水中硅、锰的氧化会增加冶炼中的热收入，从表1-11中数据可知，特别是硅，其氧化热占热收入的11.88，这对提高熔池温度有利。锰的氧化物MnO是碱性氧化物，其

13、生成既增加了渣量又减轻了炉渣的酸性，并有利于化渣。但硅的氧化物SiO2是强酸性物质，它的存在会增加对炉衬的侵蚀程度，降低碱度。为减轻其影响，在工艺上要加石灰(也增加了热量消耗)，增加了造渣操作难度。1.4.4.3 废钢质量对冶炼的影响A 废钢成分对冶炼的影响其影响同铁水成分对冶炼的影响。B 废钢外观质量的影响废钢外观质量要求洁净，即要求少泥砂、垃圾和无油污，不得混入橡胶等杂物，否则会使熔池内SiO2、Al2O3、H、P、S等杂质增加，其结果将增加冶炼的难度，增加熔剂等消耗，降低钢的质量。另外严禁混入密封容器，因为它受热膨胀容易造成爆炸恶性事故。炉料还要求少锈蚀。锈的化学成分是Fe(OH)2或F

14、e2O3H2O，在高温下会分解而使H增加，在钢中产生白点，会降低钢的机械性能(特别是塑性严重恶化)。而且锈蚀严重时会使金属料失重过甚，不仅使钢的收得率降低，而且还会因钢水量波动太大而导致钢水中化学成分出格。C 废钢块度对冶炼的影响入炉废钢的块度要适宜。对转炉来讲，一般以小于炉口直径的1/2为好，单重也不能太大。如果废钢太重太大，可能会导致入炉困难，入炉后由于对炉衬的冲击力太大而影响炉衬的寿命，个别大块废钢入炉后甚至到冶炼终点时还不能全部熔化，出钢后会造成钢水温度或成分出格。如果废钢太轻太小也不好，其体积必然增大，入炉后会在炉内堆积，可能会造成送氧点火的困难。所以炼钢厂根据炉子容量大小对废钢块度

15、和单重都有具体规定(见表1-10)。例如某厂30t转炉规定入炉废钢的最大边长不大于500mm，最大面积不大于0.27m2，最大单重不大于300kg；调温用废钢最大边长不大于400mm，最大单重不大于25kg。1.4.4.4 废钢的冷却效应A 废钢的冷却效应定义废钢在转炉冶炼过程中既是金属料，又是冷却剂，所以必须掌握废钢的冷却效应的概念：在一定条件下加入1kg废钢所消耗的热量称为该冷却剂的冷却效应。B 废钢冷却效应的计算Q废MC废(t废t常)+M+MC液(t出t废) (1-1)式中 Q废加入1kg常温废钢，加热到出钢温度的吸热(冷却效应)；M废钢加入量，取1kg；C废废钢从常温(25)到液态的平

16、均容热，取0.700kJ/kg；T废废钢的平均熔化温度，取1500；T常常温，取25；废钢的熔化热，取272kJ/kg；C液液体金属(钢水)的热容，取0.837kJ/kg；t出钢种的出钢温度，设定取1670；以上数据代入式1-1后，得：Q废=10.700(150025)127210.837(16701500)=1446.8kJ/kg(废钢)Part2 废钢铁中密封容器和有害元素的识别1.5.1 目的与目标挑出混入废钢铁中的有害杂质，保证废钢铁的入炉质量及安全生产。1.5.2 操作步骤或技能实施(1) 借助火花鉴别等方法检查废钢中是否混入有色金属(铜、锡、铅、锌等)。(2) 在废钢堆场，在废钢整

17、理或废钢入炉前凭借肉眼和手感仔细观察和检查并挑出有害杂质。(3) 检查混入废钢铁中的铜。铜(Cu)，金黄色金属，富有延展性，熔点1080，氧化后生成碱式碳酸铜，绿色(俗称铜绿)，具有良好的导热、导电性，常用以制作电器开关、触头、电线、马达线圈等。铜主要以这些形态混入废钢铁中，所以在检查中要严加注意，全部挑出。(4) 检查混入废钢铁中的锡。锡(Sn)，熔点232，密度7.28g/cm3。锡有白锡、脆锡、灰锡3种同素异形体。常见的是白锡，银白色金属，富有展性。镀锡钢皮常称为马口铁，是废钢铁中最常见的，所以在检查中要挑出马口铁，防止将锡带入炉料中。(5) 检查混入废钢铁中的铅。铅(Pb)，密度为11

18、.34g/cm3，熔点327，银白色(带点灰色)，延性弱，展性强，它经常混入社会废钢中，必须仔细检查后挑出。(6) 检查混入废钢铁中的密封容器爆炸物及放射性物质。密封容器和爆炸物进入炉内，由于受热后发生爆炉，是安全生产的隐患，必须仔细地从废钢铁中挑出来。检查和挑出密封容器和爆炸物后要及时进行处理，防止未经处理的这些物品再次混入废钢铁中。偶尔由于不能容忍的疏忽或犯罪，致使强放射源(如Cs135，Co60)混入废钢，对此要十分注意。发现密封铅容器或其它可疑金属物而又不能准确判断，应及时报告有关部门作放射性检查。不可轻易触摸，更不可入炉熔炼导致放射污染扩散。1.5.3 注意事项(1) 要认真、仔细进

19、行检查。上述提到的任何有害杂质混于废钢铁内进入炉内，都会对冶炼及钢质量造成不良后果：铅易沉积到炉底缝隙中，从而造成穿炉漏钢事故；铜、锡会造成钢的热脆；锌易挥发，且在炉气中被氧化成氧化锌；密封容器及爆炸物加入炉内都可能引发爆炸恶性事件，对人身及设备安全形成重大事故，后果不堪设想。(2) 对于一时难以确认的有色金属可以先行挑出，待确认后再处理。(3) 对挑出的密封容器及爆炸物要及时进行慎重处理(确保处理安全)，不可挑出后再乱丢乱放，以免重新混入。1.5.4 知识点(1) 铜。钢中铜含量超过0.3以后，在晶界上会有低熔点共晶体出现，在热加工时造成沿晶界开裂。严重损害使用质量；同时使钢的切削加工性(表

20、面光洁度)变坏。所以碳素钢对Cu含量有一定限制。铜有时亦作为合金元素加入钢中，这是考虑到铜固熔在铁素体中能增加碳钢对大气的抗腐蚀能力，用于冶炼耐大气腐蚀钢中。(2) 锡。锡存在于钢中，会使钢产生热脆现象，并降低成品钢材的机械性能，因此它作为钢内的有害元素要从废钢中挑出。(3) 铅。铅的密度大，熔点低，不溶于钢水，在冶炼时会沉到炉底钻入缝隙之中，造成炉底漏钢事故。同时，在冶炼的高温下，铅还会蒸发，对大气造成污染，有害于人体健康。(4) 爆炸物。混入废钢铁中的爆炸物主要有两类：一类是军用物资，例如废旧炮弹，如未经处理加入到炉内，那是极易引起爆炸的；另一类是密封容器，此类容器进入炉内，容器中的气体在

21、炉内高温下受热膨胀到一定程度而达到能冲破外壳时即会发生爆炸。可以想象，一旦发生爆炸，可能使炉子及设备炸毁，造成操作人员伤亡，所以在检查时一定要认真、仔细，处理时一定要慎重，保证生产和人身的安全。1.5.5 思考题1.如何检查和识别混入废钢铁中的有害杂质？2.有害杂质对冶炼及钢质有什么危害？【任务实施】 1、实施地点：转炉冶炼仿真实训室 2、实训所需器材 废钢样本1#5# 密封容器样本 1#5# 含有有害元素的废钢样本 1#4# 铁水温度照片1#3# 3、实施内容与步骤 （1） 学生分组：4人左右一组，指定组长。工作始终各组人员尽量固定。 （2） 教师布置工作任务：学生了解工作内容，明确工作目标

22、，制定实施方案。 （3） 教师通过实物、图片或多媒体分析演示让学生观察各种样本外观和内部结构。 将样本的特征填写到下面的表格中。表1-12 废钢样本类 别代号各类废钢典型举例供应状态单重 /kg外形尺寸/mmmmmm废钢样本12345密封容器样本12345含有有害元素的废钢样本1234【知识拓展】 转炉常用耐火材料的识别和选用1.1.1 目的与目标230图1-1 标准砖示意图根据外形、尺寸、颜色、用途、成分等识别不同类型的耐火材料。并根据炉子不同部位正确选用耐火材料及补炉材料，以提高炉子使用寿命。1.1.2 操作步骤或技能实施1.1.2.1 炼钢用耐火材料的识别A 按外形尺寸的识别方法a 标准

23、砖国家标准规定尺寸的典型标准砖，如图1-1所示。(1) 230mm115mm100mm为常用标准砖；(2) 230mm115mm80(60)mm等。b 非标准砖国家标准规定尺寸以外的耐火砖统称为非标准砖如，如图1-2所示。(1) 转炉用条形砖。300mm100mm100(80、60)mm；(2) 转炉用楔形砖。一般指厚薄相同，但两头尺寸各异的耐火砖；尺寸为：200/110mm500mm100mm；尺寸为：200/135mm630mm100mm。图1-2 非标准砖示意图(3) 异形砖。指棱长、形状不规则的耐火砖。c 常用散状耐火材料(1) 镁砂。黄色细粒(细粉)，主要成分为w(MgO)85%，含

24、有少量杂质SiO2和CaO。它是砌筑碱性炉衬的重要材料之一，也可作补炉料、制镁砂砖。镁砂的耐火度在2000以上有较好的抵抗炉渣侵蚀的能力。但其热稳定性差，导热量最大。(2) 白云石。灰白色颗粒。主要成分为w(CaO)=52%58%，w(MgO)35%，杂质w(FeO)+w(Al2O3)=2%3%，w(SiO2)1.5%。它也是砌筑碱性炉衬的重要材料之一，也可为制砖材料(如焦油白云石砖)和补炉料。白云石的耐火度大于2000。有较好的抗渣性，热稳定性比镁砂好，但易潮解粉化。(3) 耐火泥。作用是在砌筑炉衬时填充砖缝，使砖体具有良好的紧密性，防止渗漏。分类：黏土质、高铝质、硅质、镁质等。使用时应与耐

25、火砖相匹配，二者应具有相同的化学成分和物理性质，以保证砌体的强度，且二者不互相侵蚀。B 从外观识别耐火材料材质(1) 硅质砖(酸性砖)。外表淡桔黄色，耐火度较低为1710。耐急冷急热性很差。抵抗碱性渣侵的能力很差，所以碱性转炉不用此砖。(2) 镁碳砖。w(MgO)=70%75%，w(C)=10%18%为第二代炉衬砖。外观黑色，表面比较光滑，质地较硬，不易受潮风化，耐火度较高，广泛用于转炉。蚀损速度为0.150.36mm/炉。(3) 焦油白云石砖。外观黑色(比镁碳砖较淡)，表面隐约有雪花白点(其剖面则有清晰白点)且较毛糙，适用于小型转炉。(4) 高铝砖。外观为淡黄色，表面光洁，如w(Al2O3)

26、46%的硅酸铝质耐火砖，耐火度为17501790。耐急冷急热性好，用于电炉炉顶。(5) 焦油沥青镁砂砖。外观黑色、发亮，用于电炉。1.1.2.2 选用耐火材料A 转炉综合砌炉由于转炉炉衬砖在冶炼时各部位蚀损的原因和程度是各不相同的，所以在炉体的不同部位砌筑不同材质的耐火材料达到均匀侵蚀炉衬，延长炉衬使用寿命的目的。这种炉衬砌筑的方法称为综合砌炉法，是目前普遍采用的砌炉方法。图图1-4 转炉砌筑示意图B 转炉炉衬砌筑方法图1-3 转炉砌筑示意图转炉炉衬砌筑方法如图1-3及图1-4。(1) 永久层一般采用烧结镁砖砌筑(图中a部位)。(2) 底部为填充料(图中b部位)。(3) 炉底、炉帽、出钢口均采

27、用焦油结合镁碳砖(图中c、d、e部位)。(4) 炉身部位基本砌筑高强度酚醛树脂结合镁碳砖，为降低成本，炉身接近炉帽的几层可以采用焦油结合镁碳砖。1.1.3 注意事项(1) 所选用的砖要新鲜，严禁使用风化的衬砖。(2) 目前转炉基本都采用综合砌炉法，因此，在选用炉衬砖时一定分清所用耐火砖的品种和尺寸，保证冶炼的需要和正确的炉形。1.1.4 知识点1.1.4.1 耐火材料的分类(1) 按耐火度可分为：普通耐火材料，耐火度在15801770；高级耐火材料，耐火度在17702000；特级耐火材料，耐火度在20003000；超特级耐火材料，耐火度在大于3000。(2) 按化学性质可分为：酸性耐火材料，石

28、英(硅石)、硅砖；半酸性耐火材料，半硅砖；中性耐火材料，铬砖、黏土砖、高铝砖、黏土质耐火泥等；碱性耐火材料，镁砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石质砖、镁碳砖、白云石及镁质耐火泥等。1.1.4.2 耐火材料的主要性能(1) 耐火度。耐火度是表示耐火材料抵抗高温作用软化到一定程度而不熔化的性能。希望其高些。(2) 荷重软化温度。荷重软化温度是指在高温作用下的耐火材料在0.196MPa静负荷时抵抗软化变化到某种程度的温度，其值越高越好。(3) 高温体积稳定性。耐火材料在高温作用过程中继续完成焙烧过程中未完成的物化反应，使耐火材料发生不可逆的体积变化，造成裂纹或破裂。耐火材料抵抗这种变化的能力为高温体积稳定性

29、。(4) 抗渣性。耐火材料在高温下抵抗炉渣化学侵蚀的能力(渣的化学侵蚀占60%65%)。(5) 气孔率。气孔率是指耐火材料中气体体积占砖体积的百分数，它决定了耐火材料的密度。(6) 热稳定性(抗热震性)。热稳定性是指耐火材料在温度急剧变化时不破裂、不剥落、不损坏的能力。(7) 耐压强度。在常温25下，1cm2面积上承受负荷的能力，它是一个强度指标。耐火材料的致密度越高，越均匀，耐压强度就越高。(8) 抗水化性。抗水化性是焦油白云石质耐火材料抵抗水化的一种能力。由于此种耐火材料中有一定游离CaO，它易发生水化：CaO+H2O=Ca(OH)2这是一个不可逆反应。水化时体积剧涨，使之粉化、松散，严重

30、影响耐火材料的使用寿命。对焦油白云石砖进行轻烧油侵处理可以提高抗水化性能。1.1.4.3 耐材与炉龄、钢质量、炼钢工艺及成本的关系A 耐火材料与炉龄的关系(1) 耐火材料材质的影响。 耐火材料中杂质含量少，其砖体蚀损速度慢，衬寿命高； 耐火材料气孔率低可使其砖体蚀损速度降低，衬寿命高； 耐火材料中碳素高，则其砖体中形成较完整的碳素骨架，提高砖体的抗渣性能和高温强度使衬寿命提高。(2) 耐火材料性能的影响。提高耐火材料的耐火度、荷重软化点、高温体积稳定性、热稳定性、抗渣性、抗水化性、常温抗压强度。适当降低气孔率以提高砖体的密度，都会延长耐火材料的使用寿命，提高炉龄。B 耐火材料与钢质量的关系耐火

31、材料不是一种纯物质，而是由二元、三元甚至更多元的组元组成，如钙-镁系耐火材料，组元为CaO、MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3等。冶炼过程中，若耐材质量不好，则侵蚀后部分进入炉渣，部分进入钢水而成为非金属夹杂物，降低了钢的质量。一般认为：炉衬寿命低，即衬蚀损严重，钢水污染严重，钢质量差。新炉子中水分含量多，若开新炉操作不当，则钢中H增多，型材低倍组织上有产生白点缺陷的危险。C 耐火材料与炼钢工艺的关系炼钢工艺中最重要的操作就是造渣制度，而造渣制度又和耐火材料的性质有关，可以说耐火材料与炼钢工艺存在直接关系。例如：造碱性渣以利于去除硫、磷，炉衬应采用碱性材料，在冶炼操作中要执行初渣(初渣中

32、SiO2量较多)早化及早形成碱性炉渣，以防止和减少初期酸性渣对衬的侵蚀。D 耐材与成本的关系使用优质耐火材料砖，会使炉龄提高，提高了转炉的生产能力，其综合成本会降低。1.1.4.4 绝热材料绝热材料是耐火材料的一部分，作用是为了减少热量损失，其体积密度愈小，导热性愈低，绝热作用愈好。它的工作温度较低，小于1000。常用绝热材料有以下几种。(1) 石棉板。石棉与黏结剂制成的板状材料，石棉是一种纤维状的矿物，主要成分是镁、硅、钙化合物。(2) 硅藻土粉。是用硅藻土加工而成，主要成分是SiO2。(3) 硅藻土砖。是用硅藻土粉加水和黏结剂经高压而成。(4) 轻质黏土砖。是用黏土粉加水压制而成。1.1.

33、4.5 黏结剂作用是将各种散状材料(镁砂、白云石、石英砂等)黏结成一个整体，使其在高温作用下有较强的坚固性。常用的黏结剂有以下几种。(1) 沥青。沥青是焦油分馏后的黏稠残留物，其中有较多的游离碳和残存碳，是一种黑色液体。沥青挥发物去掉后留下的固定碳在衬砖中起到骨架作用，可以提高镁砂和白云石的强度、耐火度、抗渣性和热稳定性等。其软化温度一般在70以上。(2) 焦油。焦油是炼焦的副产品，是煤经高温干馏后回收到的黑色黏稠液体，分低温(450700)干馏焦油和高温(10001100)干馏焦油，作黏结剂的主要是低温干馏焦油。焦油的黏性很大，密度为1.151.19g/cm3，游离碳410，灰分在0.051

34、.00，水分35。以焦油为结合剂制成的焦油结合砖在烘炉时应快速升温，使焦油中的碳素经石墨化后形成的炭素骨架，将砖体颗粒更加牢固地结合为一体，提高其使用寿命。目前应用焦油结合砖为炉衬的各厂均采用不烘炉炼钢或用第一炉钢水洗炉，均可以将炉衬基本烧结好。(3) 卤水。卤水的主要成分是氯化镁(MgCl2)。氯化镁是一种固体，使用前可根据要求比例加入净水，再经加热熔化成符合要求的水溶液后使用。卤水镁砂炉衬是靠镁砂中的氧化镁和卤水中的氯化镁及水，形成碱式盐Mg(OH)Cl而固化起来。其烘烤一般分为两个阶段进行：一是在600以下缓慢烘烤一段时间(一般为68h)；二要快速升温。(4) 酚醛树脂。镁碳砖中应用的酚

35、醛树脂是液态碱性催化热固性酚醛树脂。它含碳量较沥青与焦油为高，在烧结中能形成更完整的碳素骨架；黏结力强，固化性好，所以常温及高温耐压强度都较大；而且灰分低；因此配以质量好的镁砂制成的耐火砖具有比焦油(沥青)作黏结剂的镁碳砖更高的强度和更优的抗渣性，故一般砌筑在转炉渣线部位，效果很好。1.1.5 思考题1.耐火材料外形尺寸如何分类？2.耐火材料按材质如何分类？3.什么叫综合砌炉？1.2 各种补炉材料的识别1.2.1 目的与目标能正确识别和选用修补炉衬用的各种耐火材料。1.2.2 操作步骤或技能实施1.2.2.1 耐火泥耐火泥是由粉状耐火材料和结合剂、外加剂组成的，用水或液体结合剂调成的浆体。(1

36、) 耐火泥应具备的特性。有良好的涂抹性，泥浆易于在砖面铺展而不黏滞；砌筑时具有一定的保水性，使砌筑时达到砖缝饱满；具有与砖体相同或相近的化学成分组成和热膨胀、抗渣性；具有一定的黏结强度与黏结时间，以保证砌体的完整性。(2) 耐火泥的理化指标。高铝质耐火泥的主要理化指标(见表1-1)；镁质耐火泥的主要理化指标(见表1-2)。1.2.2.2 补炉砂的识别补炉砂为不定形制砖料，一般由镁质白云石加焦油、沥青组成，为黑色散状料。补炉砂有热砂与冷砂两种。(1) 热砂。热砂为不定形制砖料，一般由镁质白云石颗粒加焦油、沥青搅拌而成，为黑色散状料，有熔化沥青的光泽，并有一定的温度。使用热砂的优点是补炉砂容易与炉

37、衬本体烧结牢固。(2) 冷砂。冷砂一般为废弃补炉砖经耐材厂轧碎而成，灰黑色，无光泽，常温，为不规则的散状料。使用冷砂的优点是补炉砂易铺展。表1-1 高铝质耐火泥的主要理化指标指 标牌 号 及 数 值(LF)-70(LF)-60(LF)-50w(Al2O3)%大于7060705060耐火度/，不低于177017701750灼减量/%，不大于555表1-2 镁质耐火泥的主要理化指标指 标牌 号 及 数 值(MF)-82(MF)-78w(MgO)/%，不小于8278w(SiO2)/%，不大于66灼减量/%，不大于22图1-5 转炉补炉砖示意图 1.2.2.3 转炉用补炉砖的识别补炉砖一般为扁平的立方

38、体，贴于炉衬受损表面。由于扁平接触面大，易补牢，见图1-5。补炉砖材料一般为焦油白云石质，表面呈黑灰色，其中有小白点，断裂面处可见明显白点。如果放置时间长，表面白点更清晰，同时会有粉化现象。1.2.2.4 喷补料的识别喷补料是转炉喷补用的耐火材料。喷补有湿法和干法两种，两者的主要材料均是镁砂。目前以干法为主。干法喷补料是散状料，颗粒度不大于3mm，黑褐色。1.2.2.5 镁砂镁砂为细小颗粒(也有粉状)，浅黄色。1.2.2.6 熟白云石(经焙烧的白云石)熟白云石料呈中细颗粒状，灰白色，拌有结合剂后作填补炉衬前后大面使用。1.2.3 注意事项(1) 补炉材料的种类较多，适用于不同炉种，应该分门别类

39、堆放，并标明种类、成分，以防错用。(2) 各种泥料保存要注意防潮，必须堆放在离地板支架平台上，要按顺序使用，不宜过量长期储存。1.2.4 知识点转炉用补炉料大致成分如表1-3所示。表1-3 补炉料成分补炉料干法喷补料材 质镁质，镁白云石镁质骨 料318mm，65%3mm，100%细 粉0.5，35%焦油沥青(外加)大于5%8.5%(固体沥青粉)18%20%1.2.5 思考题如何识别耐火泥、热砂、冷砂及喷补料？1.3 转炉热修补料的选择及使用1.3.1 目的与目标了解采用烧结镁砂作为主原料，以改性后的酚醛树脂和粉状沥青作结合剂，用于转炉快速修补料。实际生产表明，通过对结合剂的改性处理，可以在保证

40、修补具有良好高温流动性的同时缩短修补料硬化时间，以满足生产使用要求。1.3.2 操作步骤或技能实施1.3.2.1 原料的选择镁质或镁碳质材料具有良好的抗侵蚀性能，根据修补料的使用要求，在选择主原料时，采用氧化镁含量高、体积密度较大、价格相对较低的烧结镁砂。所用的烧结镁砂原料成分见表l-4所示。在基质料中加入高纯度鳞片状石墨以提高其耐用性，并添加金属铝防止高纯石墨的氧化。为了保证修补料的高温强度，石墨的加入量控制在5，粒度为0.1250.154mm。表1-4 烧结镁砂原料各组分质量分数w/%品名MgOSiO2Al2O3Fe2O3CaO轻结镁砂92.22.11.20.91.6轻烧镁粉93.52.3

41、1.31.11.11.3.2.2 颗粒级配的选择修补料的颗粒级配选择对其使用性能很重要。当材料的主原料、结合剂以及添加物确定后，颗粒级配是保证材料获得良好使用效果、维持材料性能稳定的关键技术。其中临界颗粒的大小对修补料的使用性能和采用粒级配比起着决定性作用。临界颗粒选的大些，便于采用多颗粒级配。而材料的级配愈多，对调整料的使用性能有益，同时有利于材料生产中的质量控制。为了提高烧结后的修补料层的密度，降低气孔率，提高修补料的抗折强度，一般来说，临界颗粒粒径增大，则应该加入较细的颗粒来填充大颗粒之间的缝隙，使材料达到紧密堆积，从而提高修补料耐侵蚀性能。但临界颗粒直径过大会影响修补料的高温流动性能。

42、在结合剂的加入量及加入种类一定的条件下，修补料的高温流动性能随着修补料临界颗粒直径的增大而降低。如果要改善流动性能，需要增加结合剂的加入量，但会引起烧结层体积密度降低和成本的增加，因此修补料的临界颗粒直径选择小于10mm。1.3.2.3 结合剂的选择结合剂的选择对修补料来说至关重要，它直接影响材料的各项理化性能指标。除要考虑与主原料的匹配并得到较高的结合强度外，还要考虑结合剂的硬化方式、硬化时间、对材料的流动特性、浸润性能等对施工性能的影响。转炉修补料的结合剂现在多采用非水系的沥青或酚醛树脂系有机结合剂。两种系列结合剂在加热后会以交联反应或缩聚反应等形式而产生缩聚结合，使材料产生一定的强度。在

43、确定的温度下，结合剂的种类和加入量决定了修补料的流动性能和硬化时间。当修补料受热后，结合剂首先产生热流动，然后修补料中的其他部分在这种热流动的作用下随着产生流动，直到结合剂完成碳化。热流动的强度大，则修补料的流动性能愈好，材料硬化需要的时间长；反之流动性能差，硬化需要的时间短，也就是说流动性能和硬化时间存在着一定的制约性。因此在保证材料具有较好的流动性能的同时尽量的缩短硬化时间，必须对结合剂的加入种类和加入量进行综合分析以满足生产的需要。由于主原料烧结镁砂是一种瘠性原料，沥青和酚醛树脂对其有良好的亲和性和浸润性，易于将镁砂结合在一起，并且具有优异的高温流动性能，修补料采用焦油沥青和热塑性酚醛树脂的混合物作为结合剂。1.3.2.4 修补料的配比及性能指标采用w(MgO)=93的烧结镁砂为主原料，采用改性的热塑性酚醛树脂和焦油沥青碳作为复合结合剂，添加了少量的高纯石墨，其配比见表1-5所示，理化性能指标见表1-6。表1-5 转炉修补料配比原 料粒度/mm配比/烧结镁砂1.04550烧烧镁粉0.0883035石墨0.1250.15445热塑性酚醛树脂(改性)液体56(外加)焦油沥青(改性)911添加剂0.51金属铝粉23表1-