精煉鋼包永久襯用輕重質(zhì)復(fù)合保溫磚的重質(zhì)部分相當(dāng)于高鋁磚，輕質(zhì)部分相當(dāng)于粘土質(zhì)隔熱磚。實(shí)際使用表明，采用超重質(zhì)復(fù)合保溫磚作鋼包永久襯，節(jié)能效果明顯，可以獲得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
復(fù)合磚的重質(zhì)部分，主要起安全襯的作用，防止鋼包工作襯蝕穿時(shí)事故的發(fā)生。國(guó)內(nèi)鋼廠過(guò)去大都采用粘土磚作永久襯。在硅酸鋁質(zhì)耐火材料中，Al2O3含量和制品的顯氣孔率是影響抗渣性的決定因素。制品AL2O3含量和顯氣孔率變化對(duì)抗渣性的影響如圖1所示。抗渣試驗(yàn)所用爐渣是堿度為3.4左右的45#鋼還原渣。從圖1可以明顯看出，Al2O3增加，抗渣性提高；顯氣孔率降低，抗渣性提高，在A1203含量和顯氣孔率這兩個(gè)因素中，顯氣孔率對(duì)制品抗渣性的影構(gòu)最為明顯。
圖1 1500℃、1600℃時(shí)保溫30min的氣孔率、Al2O3含量與侵蝕深度的關(guān)系
鑒于此，選用高鋁質(zhì)作為重質(zhì)部分的材質(zhì)，以補(bǔ)償用粘土磚作安全襯時(shí)的不足。采用高鋁質(zhì)與由65%焦寶石、15%I級(jí)礬土和20%粘土制成的坩堝作抗渣試驗(yàn)。鋼渣為冶煉軸承鋼的氧化期爐渣，試驗(yàn)溫度1400℃，保溫3h，試驗(yàn)后試樣的照片如圖2所示。
圖2 粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)坩堝靜態(tài)抗渣
從熔渣對(duì)試樣的侵蝕線可以明顯看出，粘土質(zhì)坩堝(圖左)渣蝕嚴(yán)重部位已接近蝕穿坩堝壁，而高鋁質(zhì)坩堝(圖右> 渣蝕嚴(yán)重部位仍有4mm左右(坩堝壁厚度均為6mm)，因此選用高鋁質(zhì)作為輕重質(zhì)復(fù)合保溫磚的重質(zhì)部分是可行的。
1.1.2 輕質(zhì)邡分材質(zhì)的選擇
從經(jīng)濟(jì)和輕重質(zhì)之間的牢固結(jié)合考慮，經(jīng)試驗(yàn)，采用化學(xué)組成接近粘土質(zhì)的配料是可行的。輕質(zhì)部分要求有好的隔熱效果，熱導(dǎo)率應(yīng)≤0.5W/(m·K)。
1.2 添加劑試驗(yàn)
采用一級(jí)礬土熟料、三級(jí)礬土熟料、粘土質(zhì)多孔熟料、高鋁質(zhì)多孔熟料、漂珠、生粘土為主要原料，在統(tǒng)一配方的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了添加劑對(duì)復(fù)合保溫磚性能影響的研究。在燒成后線變化基本相同的情況下，測(cè)定了對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響。
1.2.1 體積穩(wěn)定劑加入量對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響
圖3為體積穩(wěn)定劑加入董與容重的關(guān)系曲線。從圖3可以看出，隨著體積穩(wěn)定劑加入量的增加，輕質(zhì)部分的容重降低，當(dāng)相對(duì)加入量由1%增加到3%時(shí)，容重由l.45g/cm3降低到1.26g/cm3。
圖3 體積穩(wěn)定劑加人量對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響
1.2.2 抗壓劑加入雖對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響
圖4為抗壓劑加入量與容重的關(guān)系曲線。從圖4可以看出，抗壓劑加入量的變化對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響比體積穩(wěn)定劑明顯，抗壓劑加入量的增加可使輕質(zhì)部分的容重明顯降低。
圖4 抗壓劑加入量對(duì)輕通部分容重的影響
1.2.3 增孔劑加入置對(duì)輕質(zhì)部分容重的影響
圖5為增孔劑加入量與容重的關(guān)系曲線。由圖5可以看出，增孔劑相對(duì)加入量由3%增加到5%時(shí)，容重由l.38g/cm3降到1.16g/cm3。
圖5 增孔劑加入量 %
1.3 不同成型壓力輕重質(zhì)復(fù)合保溫耐火磚輕質(zhì)部分容重的影響
采用同一種輕質(zhì)配料，用不同成型壓力壓成試樣，其容重如表1所示。
表1成型壓力對(duì)輕質(zhì)配料容重的影響
由表1可以看出，成型壓力從40MPa增加到lOOMPa，容重增加O.lg/cm3左右。為了增加結(jié)合強(qiáng)度，調(diào)整添加劑加入量，采用8OMPa壓力為宜。
1.4 燒成溫度
輕重質(zhì)復(fù)合保溫耐火磚的燒成溫度主要由輕質(zhì)材料所決定。試驗(yàn)表明，復(fù)合保溫耐火磚的燒成溫度隨著所用輕質(zhì)部分材質(zhì)的質(zhì)量波動(dòng)于1200~1300℃。
1.5 輕重質(zhì)復(fù)合保溫磚復(fù)合面的結(jié)合強(qiáng)度
為了了解復(fù)合磚復(fù)合面的結(jié)合強(qiáng)度，在試驗(yàn)室條件下，選用一組輕、重質(zhì)配料，將兩種料分別裝入25mmX25mmX125mm的抗折試樣模型中，輕、重質(zhì)加料比為輕：重=1：2.2；加入量各占50%，然后以1OOMPa的壓力成型。燒成后，測(cè)得輕質(zhì)部分容重為1.27g/cm3。沿結(jié)合面作抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，冷態(tài)抗折強(qiáng)度為6.58MPa。由此可見(jiàn)復(fù)合面的結(jié)合是相當(dāng)牢固的。
結(jié)語(yǔ)
輕重質(zhì)復(fù)合保溫耐火磚的研制成功，為鋼包保溫開(kāi)辟了一條新途徑。根據(jù)武鋼第二煉鋼廠的試用結(jié)果，即使采用機(jī)械拆包，只要改進(jìn)磚型和砌筑方法，也可提高使用壽命。 輕重質(zhì)復(fù)合保溫磚的隔熱效果與中輕質(zhì)澆注料相比，可使鋼包表面溫度降低50C左右。
輕重質(zhì)復(fù)合保溫磚除了用于精煉包作永久襯外，尚可用于其它熱工窯爐作為安全保溫襯砌材料，還可用于建材、電子、化工等工業(yè)的熱工設(shè)備中作為爐襯砌筑材料，其應(yīng)用前景非常廣闊。