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基本信息

項(xiàng)目名稱：
不同碳含量的鎂碳磚性能的影響
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
鎂碳質(zhì)耐材中過(guò)高碳含量的存在，使冶煉過(guò)程中鋼水增碳明顯，降低鋼材質(zhì)量，因此在滿足鋼廠對(duì)耐材使用壽命要求的同時(shí)合理控制鎂碳磚中碳的含量，對(duì)潔凈鋼、低碳鋼等高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)有著十分突出的現(xiàn)實(shí)意義。 本項(xiàng)目系統(tǒng)研究不同碳含量對(duì)鎂碳磚性能的影響，選擇合理的鎂碳磚生產(chǎn)工藝參數(shù)。在保證鎂碳磚自身性能指標(biāo)不降低的前提下，滿足低碳鋼冶煉生產(chǎn)的要求。工藝路線：a．鎂砂+含碳制品+抗氧化劑→制樣→性能檢測(cè)。
詳細(xì)介紹：
MgO-C質(zhì)耐火材料廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包襯、滑板和爐外精煉等各個(gè)鋼鐵冶金的重要工藝及工序裝備中。由于石墨良好導(dǎo)熱性及對(duì)渣的不潤(rùn)濕性，因而與傳統(tǒng)耐火材料相比，碳復(fù)合耐火材料的熱震穩(wěn)定性與抗渣性大為改善。在上世紀(jì)90年代后期的鋼鐵冶金工業(yè)中，鎂碳質(zhì)耐火材料對(duì)于耐材使用壽命的大幅度提升起到了至關(guān)重要的作用。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展及對(duì)潔凈鋼需求的增加，煉鋼技術(shù)日益趨向高級(jí)化和潔凈化發(fā)展方向，對(duì)耐火材料質(zhì)量要求越來(lái)越高。在冶煉低碳鋼和超低碳鋼時(shí)，目前使用的鎂碳質(zhì)耐火材料，由于較高碳含量的存在，使鋼水的增碳作用明顯，造成鋼液的二次污染；碳的存在會(huì)影響鋼水中氧含量以及其他各種夾雜的組成與數(shù)量；在濺渣護(hù)爐過(guò)程中，高碳鎂碳材料由于石墨與熔渣潤(rùn)濕性差而不容易與渣粘接在一起。傳統(tǒng)的鎂碳磚其w（C）為10%~20%，在長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有以下幾方面的問(wèn)題：①由于高熱導(dǎo)率增加熱損，使出鋼溫度提高，帶來(lái)能耗增加，同時(shí)加大了耐火材料的侵蝕等一系列問(wèn)題；②作為特殊精煉爐的爐襯材料，如在VOD精煉鋼包中冶煉高質(zhì)量潔凈鋼及超低碳鋼時(shí)會(huì)引起增碳問(wèn)題；③消耗大量寶貴的石墨資源。若采用低碳鎂碳材料，即可以減少對(duì)鋼液的二次污染，降低石墨的用量，節(jié)約資源，降低能源消耗，又可以有效提高熔渣的濺射附著率。 鑒于以上情況，近年來(lái)對(duì)精煉鋼包用低碳量、性能優(yōu)異的低碳鎂碳磚的開(kāi)發(fā)受到國(guó)內(nèi)外業(yè)界的普遍關(guān)注。 本項(xiàng)目主要研究不同碳含量對(duì)鎂碳磚性能的影響，選擇合理的鎂碳磚生產(chǎn)工藝參數(shù)。在保證鎂碳磚自身性能指標(biāo)不降低的前提下，滿足低碳鋼冶煉生產(chǎn)的要求。工藝路線：a．鎂砂+含碳制品+抗氧化劑 → 制樣 → 性能檢測(cè)。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目前使用的普通鎂碳磚，對(duì)鋼水增碳作用明顯，造成鋼液二次污染，不適應(yīng)低碳鋼等鋼材品種的生產(chǎn)要求。如采用低碳鎂碳磚，即可減少對(duì)鋼液的二次污染，又降低石墨用量，節(jié)約石墨資源。本課題系統(tǒng)研究不同碳含量對(duì)鎂碳磚性能的影響，確定最佳的碳加入量，優(yōu)化制品綜合性能。對(duì)低碳品種鋼生產(chǎn)用鎂碳磚的選擇及耐材生產(chǎn)廠家選擇合理的鎂碳磚生產(chǎn)工藝參數(shù)都具有重要指導(dǎo)意義，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本課題針對(duì)煉鋼工藝、設(shè)備的不斷更新發(fā)展，鋼種結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，提出適應(yīng)低碳品種鋼生產(chǎn)需要的低碳鎂碳磚的研究，綜合考慮鎂碳磚中碳含量對(duì)制品性能的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)適應(yīng)低碳鋼、超低碳鋼冶煉生產(chǎn)需要的鎂碳磚。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用可靠，能有效減小對(duì)鋼液的污染，保證品種鋼品質(zhì)。該產(chǎn)品對(duì)于鎂碳磚產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)有著突出重要意義，有著十分廣闊的發(fā)展前景，可為低碳品種鋼生產(chǎn)提供耐材基礎(chǔ)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

鎂碳磚由于具有良好的抗渣侵蝕性和熱震穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于電爐，轉(zhuǎn)爐，鋼包，爐外精煉等部位。隨潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，減少碳對(duì)低碳鋼鋼液的污染，對(duì)于低碳鎂碳磚的需求將大幅度增加。目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同碳含量的鎂碳磚的使用沒(méi)有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)低碳鋼冶煉如何選用最佳碳含量的鎂碳磚沒(méi)有參考性依據(jù)。該課題的完成具有重要的指導(dǎo)意義及應(yīng)用價(jià)值。

學(xué)術(shù)論文摘要

潔凈鋼冶煉的發(fā)展，要求減少鎂碳磚對(duì)潔凈鋼的增碳作用。本文以電熔鎂砂和石墨為原料，以金屬Al粉為抗氧化劑，采用酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑。利用蔡司偏光顯微鏡等儀器研究碳含量的變化對(duì)鎂碳磚抗渣侵蝕能力、抗氧化性能，高溫抗折強(qiáng)度及熱震穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明：隨碳含量增加鎂碳磚的體積密度、耐壓強(qiáng)度強(qiáng)度降低；碳含量在6%~8%時(shí)，鎂碳磚的高溫抗折、熱震穩(wěn)定性、抗渣性及抗氧化性能好。碳含量低，鎂碳磚抗渣侵蝕性能降低。碳含量為14%的試樣抗氧化性能最差。對(duì)于冶煉低碳鋼應(yīng)選擇碳含量在6%左右的鎂碳磚。

獲獎(jiǎng)情況

所做研究寫的研究論文已被《耐火與石灰》雜志社收稿。

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1]朱伯銓.低碳鎂碳磚的研究現(xiàn)狀與發(fā)展.武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31(3):233 [2]T Matsui.Charteristics and application of nano-tech magnesia carbon bricks.Proc of the Unitecr,2005:176 [3]覃顯鵬.碳氮化鈦對(duì)低碳鎂碳磚性能的影響.耐火材料，2007，41(3):208

同類課題研究水平概述

由于石墨與爐渣不潤(rùn)濕以及石墨具有良好的導(dǎo)熱性，使鎂碳磚具有優(yōu)良的抗渣侵蝕及熱震穩(wěn)定性能而被廣泛應(yīng)用于煉鋼生產(chǎn)中。但隨著冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼品種比例的增加，鎂碳磚對(duì)鋼水增碳使鋼水受到污染的問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重，因此須降低其碳含量減少對(duì)鋼水的污染。低碳鎂碳磚由于自身熱導(dǎo)率和總碳含量低，可減少對(duì)鋼水的增碳而受到各界的高度關(guān)注，成為鎂碳耐火材料新的發(fā)展焦點(diǎn)。但碳含量的減少勢(shì)必造成材料抗渣侵蝕及熱震穩(wěn)定性能的下降。因此，國(guó)內(nèi)外許多科研工作者從改變結(jié)合劑和炭素原料以及采用高效抗氧化劑等方面著手開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的低碳鎂碳磚。國(guó)內(nèi)外對(duì)低碳鎂碳磚的研究主要集中在以下幾方面：選擇新型抗氧化劑，改善材料由于碳含量降低對(duì)鎂碳質(zhì)耐火材料抗渣性、抗氧化性的影響；基質(zhì)中引入不同形態(tài)納米尺度的炭黑(單球型、聚集型)和復(fù)合石墨化炭等；采用鎂砂及非氧化物制備，其中非氧化包括阿隆、鎂阿隆、氮化硅、氮化鋁等。上述方法都是從添加劑的角度考慮來(lái)提高材料的性能，因而其制備成本高，材料的應(yīng)用范圍狹窄，目前工業(yè)化生產(chǎn)程度低。但系統(tǒng)研究不同碳含量對(duì)鎂碳磚性能的影響較少，本工作從鋼鐵冶金及耐火材料的綜合角度出發(fā)，研究目前在低碳鋼、超低碳鋼冶煉中過(guò)程存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題點(diǎn)，系統(tǒng)研究分析碳含量降低的最佳控制點(diǎn)，同時(shí)保證鎂碳磚制品的使用性能的長(zhǎng)壽及安全、穩(wěn)定，為低碳鋼冶煉尋求合適的碳含量。
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