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基本信息

項目名稱：
不同碳含量的鎂碳磚性能的影響
小類：
能源化工
簡介：
鎂碳質(zhì)耐材中過高碳含量的存在，使冶煉過程中鋼水增碳明顯，降低鋼材質(zhì)量，因此在滿足鋼廠對耐材使用壽命要求的同時合理控制鎂碳磚中碳的含量，對潔凈鋼、低碳鋼等高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)有著十分突出的現(xiàn)實意義。 本項目系統(tǒng)研究不同碳含量對鎂碳磚性能的影響，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。
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)熱性及對渣的不潤濕性，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)展及對潔凈鋼需求的增加，煉鋼技術(shù)日益趨向高級化和潔凈化發(fā)展方向，對耐火材料質(zhì)量要求越來越高。在冶煉低碳鋼和超低碳鋼時，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)爐過程中，高碳鎂碳材料由于石墨與熔渣潤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%，在長期的應(yīng)用實踐過程中發(fā)現(xiàn)有以下幾方面的問題：①由于高熱導(dǎo)率增加熱損，使出鋼溫度提高，帶來能耗增加，同時加大了耐火材料的侵蝕等一系列問題；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會引起增碳問題；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，近年來對精煉鋼包用低碳量、性能優(yōu)異的低碳鎂碳磚的開發(fā)受到國內(nèi)外業(yè)界的普遍關(guān)注。 本項目主要研究不同碳含量對鎂碳磚性能的影響，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。

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)和社會效益。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

本課題針對煉鋼工藝、設(shè)備的不斷更新發(fā)展，鋼種結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，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制品性能的影響，優(yōu)化設(shè)計適應(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，能有效減小對鋼液的污染，保證品種鋼品質(zhì)。該產(chǎn)品對于鎂碳磚產(chǎn)品的優(yōu)化升級有著突出重要意義，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)用價值和現(xiàn)實意義

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，減少碳對低碳鋼鋼液的污染，對于低碳鎂碳磚的需求將大幅度增加。目前國內(nèi)對不同碳含量的鎂碳磚的使用沒有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對低碳鋼冶煉如何選用最佳碳含量的鎂碳磚沒有參考性依據(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，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。對于冶煉低碳鋼應(yīng)選擇碳含量在6%左右的鎂碳磚。

獲獎情況

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

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，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，鎂碳磚對鋼水增碳使鋼水受到污染的問題變得越來越嚴(yán)重，因此須降低其碳含量減少對鋼水的污染。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。但碳含量的減少勢必造成材料抗渣侵蝕及熱震穩(wěn)定性能的下降。因此，國內(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發(fā)性能優(yōu)異的低碳鎂碳磚。國內(nèi)外對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、超低碳鋼冶煉中過程存在的現(xiàn)實問題點，系統(tǒng)研究分析碳含量降低的最佳控制點，同時保證鎂碳磚制品的使用性能的長壽及安全、穩(wěn)定，為低碳鋼冶煉尋求合適的碳含量。
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