[01164036]方镁石—碳化硅—碳复合材料的研究与工业应用

国家持续加大特殊钢产品升级开发的力度,努力替代进口和满足国内装备制造业提升的新增市场需求。因而,在钢铁冶炼过程中严格控制钢水质量尤为重要。含碳耐火材料在使用中存在的问题是增加钢水中的碳含量。现有钢厂钢包渣线目前普遍使用的是碳含量14%左右的镁碳砖,它已成为钢水增碳的一个主要因素。降低耐火材料对钢水的增碳行为已成为超低碳钢冶炼面临的一个重要课题。 武汉科技大学与武汉钢铁集团公司（2005年）、湖南华菱涟钢薄板有限公司（2008年）联合,巩义振华炉料有限公司、河南竹林耐火材料有限公司、长沙冶金炉料厂和辽宁鞍山正大炉料有限公司等参与,从2005年开始研究低碳钢包渣线材料的工作,所制备的阻碳低渗透方镁石－碳化硅－碳复合材料分别于2006年和2009年在武钢和涟钢试用成功并大规模使用,创造了可观的经济效益和良好的社会效益。 相关项目来源介绍如下： 1)2005年,与武汉钢铁股份有限公司合作项目“钢包渣线低碳镁碳砖、无碳尖晶石砖的研究与应用”; 2)2005年,与巩义市振华炉料有限公司合作项目“渣线镁碳砖的研究”; 3)2007年,湖北省自然科学基金项目资助项目“MgO-SiC材料与IF钢的作用及对钢水碳含量的影响”,编号2007ABA016; 4)2008年,与湖南华菱涟钢薄板有限公司合作项目“涟钢CSP低碳钢包渣线镁碳砖的研究与应用”。 利用碳化硅自保护氧化的特性,其表面生成的二氧化硅可改变钢渣的高温组成及粘度等物理化学特性,将钢液和复合材料隔离开来。同时,当二氧化硅溶于熔渣或液相中,会增加熔渣或液相的粘度,既可缓解因熔渣在耐火材料中的渗透而导致材料的损坏,又可以阻碍碳和碳化硅在钢液中的溶解,减少了耐火材料中的碳及碳化硅对钢水的增碳作用。同时,所制备的复合材料既具有高熔点和抗侵蚀性强等特点。 主要理化性能指标是：MgO≥ 75%;C≤7%;SiC≥6%;体积密度≥2.85 g/cm3,耐压强度≥50 MPa。 研究内容： （1）探明了MgO-SiC-C系材料的增碳机理和过程。开发了低碳钢冶炼用关键包衬材料优化技术并成功应用于侵蚀最为严重的渣线部位。降低了材料对钢水碳含量的影响,提高了钢水质量,降低了钢坯夹杂改判率。同时本技术也为其它高温炉衬材料的研究和革新提供了新的研究思路。 （2）采用碳化硅和其它碳源相结合的复合加入方式可显著提高材料的抗熔渣及金属熔体的渗透性能和抗侵蚀性能。 （3）产品创新：将碳化硅作为材料的主要组分制备钢包渣线产品并成功应用于实践,检索表明：除本项目组的研究工作外,国内外未见相关报道。成熟应用于炼钢企业,基于该技术制备的材料可用于钢包、转炉、电炉等冶炼设备和容器,从2006年使用至今,安全稳定。 本研究成果于2006年起已先后在武钢和涟钢钢包上大规模使用至今,采用该技术制备产品的供货厂家包括：巩义市振华炉料有限公司、河南竹林耐材有限公司、长沙长石冶金炉料有限公司、鞍山正大炉料有限公司和巩义市中达耐火材料有限公司等五家耐火材料公司,取得了显著的经济效益和社会效益。 随着纯净钢、超低碳钢生产的发展,人们的观念从单纯追求耐火材料的长寿命转移到同时需要考虑耐火材料对钢质量的影响上。为了进一步增强企业的竞争能力,都积极优化产品结构,提高钢材质量。本研究成果可以推广应用到这些企业。并且,本项目所开发的材料,其生产工艺简便,生产中无“三废”,因此,推广和应用前景十分广阔。