学生毕业论文（设计）课题名称：铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖的研制与使用专业班级：材料工程0501姓名：利鹏系部：冶金学院实习单位：莱芜钢铁集团指导老师：田华孙华云2008年05月06日摘要：随着钢铁企业市场竟争的激烈，“优质、高效、低耗、环保”的发展战略，是企业生存和发展的必经之路。

在这种形势下，莱芜市耐火材料厂，本着“优质、高效、低耗、环保”的八字方针，开发研制出了一种新型的铁水罐砖，铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖。

这种材质的不烧砖，解决了传统的粘土砖粘铁挂渣现象，使用寿命在进行脱硫、脱硅、脱磷的处理时，仍大于1000次，同时它又是一种不烧砖，既节约了能源，又降低了排污污染，是目前较为理想的耐火材料。

关键词：铝碳化硅锆不烧砖铁水罐冷铁抗渗透铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖的研制与使用1、铁水罐的构造根据铁水罐内衬大致可分为3个区域，即上部、渣线部和罐底部。

各部位使用条件差异较大，砖的损毁特点也各有不同：1．1铁水罐上部在服役期间与铁水的熔渣接触较少，大部分时间暴露在高温氧化气氛中，由于砖中的石墨易被氧化，往往会导致砖体结构疏松，强度下降。

对于上部用罐砖，既要提高其抗氧化性，又要提高对铁水，熔渣抗冲刷性。

1.2渣线部位铁水罐渣线部位的砖在服役期浸泡在熔渣和铁水中，经受熔渣的长期的化学侵蚀，这是渣线部位铁水罐砖损毁的主要原因。

1.3罐底部及冲击区罐底首先要承受高温铁水的强烈机械冲击，（高炉铁水口到铁水罐底的高度落差一般都在3-5米）。

铁水罐罐底部在服役期间被高温铁水反复浸泡，受到铁水的熔损和热冲刷。

在进行“三脱”处理时，在铁水底部喷吹强碱性造渣粉状材料，铁水的强烈搅动，加剧了对罐底的侵蚀，高温铁水的熔损、热冲击和机械冲刷是此部位耐火材料损毁的主要原因。

2、铁水罐的主要技术2.1由烧成砖改为树脂C链结合不烧砖制品中虽然含有碳、但不烧工艺使产品的热导率比烧成显著降低，保温性能好，铁水在单位时间内温降小，杜绝了罐内冷铁现象。

2.2材质配方的创新使用原来铁水罐多是以铝Al2O3、SiC为主成分，根据我们研究和罐衬侵蚀机理，在配方中引入了具有熔态渣铁难以浸润的高温材料C成分，增加了ZrO2质增韧材料，提高制品的韧性。

2.3砖型设计的创新该铁水罐砖型分为两部分设计：桶形罐衬由原来的万能旋转弧衬衬砖改为以圆扇面按角度分割出每个砖型，罐底球面部分利用球体分割法设计每个砖型，砖与砖之间严丝合缝，最大限度的降低了熔态渣铁渗漏机会，提高其全罐的安全性和耐用性。

3、采用的实验方法和技术路线3.1对于铁水罐上部用ASZ砖要考虑其抗氧化性的提高，又要考虑其抗渣性的改善。

采用措施：（1）适当增加抗氧化剂的加入量，并调整不同抗氧化剂的加入比例，以达到改善显微结构，降低氧化速度的目的;(2)适当减少石墨的加入量，以提高材料的抗渗透能力，并进一步阻止气体的侵入。

3.2渣线部位ASZ砖:以提高抗熔渣侵蚀性为主3.2.1利用石墨很难被熔渣浸润的特点，选用结晶大，碳含量高的磷片石墨;3.2.2骨料选用气孔率低，结晶大的电熔刚玉，以提高砖的抗侵蚀性;3.2.3强化基质，并且优化制品的组织结构，使之形成莫来石网络。

3.3罐底部、脱硫枪喷粉及铁水冲击区砖过早损毁是本项目重点解决问题3.3.1适当引入ZrO2质材料，并以多级粒度合理级配的方式加入，以提高制品的韧性;3.3.2同时适当减少SiC的量，并以较细的粒度加入，以提高制品的机械强度和热震稳定性;3.3.3骨料采用气孔率低，结晶较小的烧结刚玉，并适当降低石墨的加入量。

铝碳化硅锆质不烧砖工艺路线：刚玉骨料破粉碎——振动筛三级筛分——细颗粒料除铁处理——各级刚玉骨料配料后——强制式高速恒温混练机慢速混练2分钟——结合剂预热至35-45℃后加入慢速练4分钟——-196鳞片石墨慢速混练5分钟——添加剂、锆质材料、防氧化剂与刚玉细粉预混合粉——高速混练14分钟出料——6000kN液压机高压成型——检验合格后入电烘干窑150-300℃±10℃烘干时间不少于32小时——检验后合格品包装入库。

4、铁水罐砖技术指标5、铁水罐砖工艺流程工艺流程图:破粉碎→筛分→配料→混练→烘干→检验包装5.1原料确认：原料采用烧结良好的一级焦石宝石，应符合以下质量要求将原料中混入的杂质、欠烧料、含铁料拣出分类放臵。

5.2破碎筛分将拣选合格的焦宝石用8吨干碾机，配圆孔筛ф5.5-Ф5.6㎜的铁板筛碾碎至≤5㎜的颗粒料。

经破碎的统料经过皮带除铁器除铁后，经过1250×2500㎜二层振动筛筛分，分级为5-3㎜，3-1㎜，1-0㎜三级颗粒，大碾操作工应认真观察颗粒粒度情况，发现碾筛底和振动筛损坏要及时更换或维修。

5.3混练混练用S1120C型碾轮式混砂机，每底按600㎏计算配料加入量，根据本文要求，先将5-3㎜，3-1㎜，1-0㎜的颗粒料加入混练机，混练5-8分钟左右，外加入混料的重量的4%左右的磷酸二氢铝，配制的磷酸二氢铝比重控制在1.48-1.50（具体按照磷酸二氢铝的配制方法），充分混合10分钟，再加入细粉料和混合粉混练10-15分钟后放料，用帆布盖料保温困料，困料时间不少于24小时，用料时再进行二次混练，加入2%左右的磷酸二氢铝，加入量根据泥料成型性能可进行微调。

各个盛料容器、混练机、工作台要彻底清理原有的余料，不得与非同类料混合，回头料和回头砖也不得混放和混淆使用。

采用J93-630、J67-300双盘摩擦压力机成型砖坯，（根据砖坯厚度选择合适的机型），每台压力机配臵显示板，显示板写明当班所产砖型、厚度、坯体单重、加压次数等，加料按砖型单重要求用TGT-50型磅秤准确计量，加压要充分排气，先轻后重，然后出砖检验，无层裂、沾疤现象，不合格的砖坯当班加入砖料中再成型处理。

合格的砖坯由检尺工在规定位臵加盖工号，装烘干车要求平衡，板条平整牢固，砖与砖之间要留5㎜的缝隙。

5.4烘干5.4.1采用燃煤高温隧道干燥窑，先进低温洞，温度不超过120℃，24小时后进高温洞，温度不低于300℃，总烘干时间不少于32小时，进出车过程烘干车不能碰撞。

5.4.2自然冷却后检验，合格品由检验工加盖检验工号，不合格品根据不合格的性质和程度，采取降级使用或返回破碎工序，具体依据《不合格品处臵标准》执行。

5.5包装合格品入库干燥存放，做好产品的防护。

根据砖型定臵管理，根据顾客要求采取不同包装方式，包装要标明砖型号、数量、生产批号，日期及电话等信息。

6、铝碳化硅锆质不烧砖铁水罐的砌筑及烘烤过程6.1根据罐体球面专门设计制作了Q1 Q2系列罐底砖Q1系列厚度为100mm，Q2系列厚度为250mm和B型系列罐壁砖，B系列砖厚度为200mm，各类型砖的厚度都是因实际使用过程中的损毁成效而决定的。

6.2先将罐体永久衬用粘土T4砖环行两层贴起来，厚度为85mm。

6.3贴完永久衬砖后在罐底球型部位将铝碳化硅锆砖按Q1系列和Q2系列分别砌筑，砖与砖之间要挤紧，用少量专用镁铝质火泥粘接，砌筑完成后恰好组成一个平台。

6.4砌筑完罐底后再砌筑罐壁砖，同样罐壁砖也要挤紧，用专用火泥粘接，砖与砖之间的缝隙不能大于2mm。

6.5罐沿子用砖楔子挤紧打实，然后用铝镁浇注料封口，以不裸露铁罐罐沿子为宜。

6.6新罐完成后自然干燥24小时，然后进行升温烘烤，升温过程在200℃以下再缓慢进行48小时千万不要急热，以免出现爆裂，再进行大火烘烤24小时待用。

7、莱钢140t铁水罐试验情况总结自07年下半年开始，针对140t罐寿命低的问题，莱耐与洛耐院张三华工程师合作，与07年8月份开始陆续实验砌筑4个罐，使用至08年3月18号全部下线，寿命最低1071次，最高1201次，并对以上4个罐的使用过程和残砖厚度均做了记录，试验结果完全达到预期目标。

现将4个罐使用情况作一下总结跟踪观察：2号 37号罐表面不宜挂渣罐壁表面呈现鱼鳞状当2号罐用到800次时Q2-2 Q2-3部位的罐底砖出现弧形坑，相对其他部位较严重。

为了得到却凿数据，当2号罐用到1070次时下线，拆除残砖测量，残砖厚度约50-70mm，Q1系列完好。

罐壁残砖厚度为140-160mm。

当37号罐用到800次时罐壁表面与2号罐没有多大区别，罐底Q2-1 Q2-5部位的罐底砖出现弧形坑与2号罐的弧形坑基本相似，由于2号罐残砖下线时还有45mm厚度，对37号罐的使用相对增加，当寿命达到1301次时Q2-2 Q2-3部位的砖出现穿透现象，钢水波及到Q1系列，被迫下线。

15号罐在1220次时下线，罐底残砖最薄处不足20mm罐壁残砖90-110mm11号罐在1237次时下线，罐底残砖最薄处不足20mm罐壁残砖90-110mm四个罐平均寿命为（1070+1301+1220+1237）/4=1207次浸蚀速率为1207次/250mm=0.21mm/次前面试验的两个罐效果都比较理想，与以前粘土砖寿命500次以内相比寿命提升了一倍多，当15号和11号罐达到1000次时罐壁部位无明显变化。

结论：1、铝碳化硅锆质铁水罐底砖在平均寿命1200次时第一层完好无损，第二层罐底为最严重部位，残砖为零。

2、铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖壁砖在平均寿命1200次时，残砖厚度最薄处。

8、提高铁水罐使用寿命的措施8.1现用罐体情况分析：8.1.1从现在使用的罐体情况分析，罐壁工作衬侵蚀较轻，侵蚀较明显的主要是罐底Q2-1—Q2-5部位，根据罐壁和罐底的对照测量：当寿命达到800次时，其最大侵蚀厚度大约在160-170㎜，也就是说我们目前这种铝-碳化硅-锆质不烧砖在该使用条件下的最大侵蚀速率为（160-170）/800炉次≈0.213/炉计算、该铁水罐的使用寿命应该是： 250/0.213>1000炉。

8.2.2据了解铁水罐的使用条件8.2.2.1罐底首先要承受高温铁水的强烈机械冲击，高炉铁水出口到铁水罐底的高度落差大约在7-8米。

8.2.2.2铁水罐罐底部在运行期间受到铁水的熔损和铁流浸泡、冲刷，“脱硫”处理，喷吹强碱性造渣材料，铁水的强烈搅动，加剧了对罐底的蚀损。

8.2.2.3铁水罐工作衬在反复冷热大温差条件下使用，也是耐火材料损毁的主要原因。

上述因素都有会引起罐衬意外侵蚀和某个部位的严重侵蚀。

根据以上使用情况，应采取如下措施来提高铁水罐罐底砖的使用寿命，以达到与罐壁同步，提高铁水罐整体使用寿命的目的。

措施一、保证罐底砖用料的质量，从厂家原料进货质量上都严格筛选把关。

对罐体的砌筑：根据不同的损毁情况，重点针对性的加强薄弱部位（Q2-1—Q2-5），采取综合砌筑，达到寿命同步。

措施二、提高产品自身性能。

使用高吨位压砖机，把产品常温耐压强度由现在的50Mpa左右提高至70-80Mpa。

措施三、提高砌筑完成后用于灌底的浇注料材质。