根據(jù)鈣處理鋼的侵蝕機(jī)理，選用抗侵蝕性良好的優(yōu)質(zhì)鎂砂和尖晶石，適量加入低膨脹添加劑和金屬添加劑，選用改性酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑，經(jīng)過(guò)中溫?zé)?，制成了鎂鋁碳滑板。這種滑板具有抗侵蝕、低膨脹、抗熱震性良好等優(yōu)點(diǎn)，在鋼廠使用，其平均使用壽命可達(dá)4次以上。?
1、背景?
隨著煉鋼新工藝和連鑄技術(shù)的推廣，鋼鐵市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，很多鋼廠開(kāi)始生產(chǎn)高質(zhì)量的潔凈鋼、特種鋼和合金鋼，這就使滑板處于一個(gè)非?？量痰氖褂铆h(huán)境中，尤其是對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理時(shí)，對(duì)耐火材料的侵蝕加劇，嚴(yán)重影響滑板的使用壽命和效果。普通的Al2O3-C、Al2O3-ZrO2-C滑板熔損嚴(yán)重，耐用性下降，不能滿足鋼廠連續(xù)使用的要求。因此，在普通的堿性滑板上，需要研究提高其抗熱震性、抗氧化性和高溫強(qiáng)度，從而提高滑板的使用壽命。?
2、滑板的損毀機(jī)理?
鈣的熔點(diǎn)(850℃)比鐵的熔點(diǎn)低很多，在1600℃左右的澆鋼溫度下有很高的蒸氣壓。鋼水中揮發(fā)出來(lái)的鈣蒸氣在負(fù)壓帶形成活性CaO，加劇對(duì)滑板的熔損。普通鋁碳滑板澆鑄高鈣鋼時(shí)，孔徑周圍受到Ca、CaO嚴(yán)重侵蝕，上滑板表面形成特殊形式的熔損。從形狀上看類似馬蹄形，故稱其為馬蹄形熔損。如果澆鋼時(shí)滑板長(zhǎng)時(shí)間控流操作，會(huì)加劇鈣侵蝕。?
[Ca]反應(yīng)機(jī)理如下：?
3[Ca]+Al2O3→3CaO+2[Al]?
生成的CaO繼續(xù)與Al2O3反應(yīng)生成12CaO·7Al2O3(熔點(diǎn)1392℃)。?
3、鎂鋁碳滑板的開(kāi)發(fā)研究?
3.1滑板性能要求及原料選擇?
根據(jù)侵蝕機(jī)理，滑板應(yīng)具有如下特性:?
(1)減少能與CaO、FeO、MnO反應(yīng)的成分，減少低熔點(diǎn)化合物的生成，增強(qiáng)其抗侵蝕性;?
(2)減小氣孔尺寸，使氣孔微細(xì)化，降低CaO、FeO、MnO、氧的滲透;?
(3)降低碳含量，減少滑動(dòng)工作面發(fā)生碳的氧化;?
(4)具有高的耐磨損性能，以便多次使用，要求材料高溫強(qiáng)度高;?
(5)較高的抗熱震性，減少滑板使用和生產(chǎn)中裂紋的產(chǎn)生。?
根據(jù)以上滑板特性，選用晶體發(fā)育良好的優(yōu)質(zhì)電熔鎂砂顆粒作為骨料，引入粒度相對(duì)小的尖晶石骨料作為主體原料，以緩解電熔鎂砂熱膨脹系數(shù)比較大的缺點(diǎn);在基質(zhì)中引入少量金屬添加劑，適量炭素、低膨脹原料等，采用不同處理工藝，對(duì)比使用性能，開(kāi)發(fā)高檔堿性滑板。?
利用鎂砂和尖晶石原料的優(yōu)異抗渣性和抗化學(xué)侵蝕性，根據(jù)市場(chǎng)的需求，結(jié)合本廠的生產(chǎn)工藝特性，開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度、低膨脹、高抗熱震性能的滑板。鎂鋁碳滑板主要是針對(duì)鈣處理鋼，滿足鋼廠生產(chǎn)需求。?
3.2試驗(yàn)及指標(biāo)對(duì)比分析?
根據(jù)上述各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)分析結(jié)果可以得出如下結(jié)論：?
(1)金屬添加劑A增加，有利于滑板強(qiáng)度增加。?
(2)金屬添加劑B增加，可使燒后滑板產(chǎn)生裂紋，其原因是燒成過(guò)程中體積膨脹過(guò)大造成的。?
(3)高溫?zé)珊?種試樣的滑板均產(chǎn)生不同程度的裂紋，而且體積膨脹大。?
(4)4種試樣的耐壓強(qiáng)度和抗渣、抗氧化性差別不大。?
(5)4#試樣的抗折強(qiáng)度有明顯優(yōu)勢(shì)，而且線膨脹相對(duì)低一些。?
針對(duì)上述結(jié)論，決定選取4#試樣滑板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。?
4、鎂鋁碳滑板現(xiàn)場(chǎng)使用情況?
在國(guó)內(nèi)某鋼廠對(duì)4#試樣鎂鋁碳滑板進(jìn)行了對(duì)比使用，澆鋼時(shí)間30?50min，鋼種主要是鈣處理鋼、高氧鋼、高錳鋼等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用，基本可以滿足鋼廠連滑4次使用，部分滑板具備連滑5次使用。用后板面無(wú)掉塊、剝落等現(xiàn)象，板面良好，無(wú)明顯氧化和鈣侵蝕，滑板擴(kuò)孔5mm左右。
5、結(jié)論?
(1)鎂鋁碳材料的抗折強(qiáng)度隨組成中碳化硅含量的增加而提高。其原因是由于碳化硅是一種共價(jià)鍵很強(qiáng)的難熔非氧化物，原子間鍵能較大，與MgO相比具有較高的彈性模量和強(qiáng)度;碳化硅的加入有利于材料強(qiáng)度的提高;隨碳化硅含量增加，熱膨脹系數(shù)降低，雖然碳化硅的加入可使材料的彈性模量提高，但彈性模量增大的程度小于熱膨脹系數(shù)減小的程度，因而整個(gè)效應(yīng)是材料的抗熱震性能得到提高。?
(2)添加石墨比炭黑更易提高滑板強(qiáng)度、致密度和抗氧化性。?
(3)適量添加金屬添加劑B有利于提高滑板的抗熱震性能。?
