隨著煉鋼爐外精煉技術的發(fā)展,，大型鋼包使用條件越來越苛刻,，例如:鋼水在鋼包內(nèi)停留時間長;鋼包保溫;工作層溫度提高;精煉強度和比例不斷提高;鋼水要求良好的純凈度;鋼包壽命及穩(wěn)定性要求不斷提高。這些對鋼包工作層耐火材料提出了更高的要求,。目前無碳鋼包普遍采用澆注預制磚或澆注料，使用壽命比較高,，可以滿足鋼廠對壽命及安全的要求,。但澆注預制磚存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率較低的問題,，而澆注料在現(xiàn)場澆注不確定性因素多,，施工,、養(yǎng)護、烘烤等對鋼包快速周轉(zhuǎn)有所影響,，如果鋼包變形嚴重,，整體澆注也不好控制。相比之下,，采用機壓工藝制造不燒致密磚具有生產(chǎn)效率高,、致密性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,、使用壽命高的特點,，已越來越多的成為研究和應用的熱點，而且在鋼包上也取得了很好的應用效果,。無論生產(chǎn)制造,，還是應用過程都符合鋼廠節(jié)能減排、綠色環(huán)保,、高效生產(chǎn)的理念,，是無碳鋼包耐材的發(fā)展趨勢之一。

2.1原料及試驗方案

本試驗原料采用白剛玉,、燒結(jié)剛玉,、Al2O3微粉、鋁鎂尖晶石和電熔鎂砂等;結(jié)合劑采用凝膠粉,。主要原料化學組成列于表1,。

2.2試樣制備與性能檢測

試驗將以上原料混合均勻，加入少量水,，經(jīng)短時間睏料,，采用摩擦壓力機成型，壓制成尺寸為230mm×115mm×65mm的塊狀試樣,，再將其在200℃,，12～24h條件下熱處理后即為成品。熱處理后的試樣進行抗渣侵蝕試驗(坩堝法,，1600℃,，3h)和抗熱震試驗(1100℃，水冷),，并按標準制樣,，檢測其物理技術指標。所對比試驗的耐火磚為鋼廠正常使用的鋼包預制磚,。試樣編號如下:J1—機壓不燒致密磚;J2—J1磚經(jīng)1600℃,，3h熱處理后的磚;Y1—鋼包預制磚;Y2—Y1磚經(jīng)1600℃，3h熱處理后的磚,。

3.1物理性能

J1與Y1鋼包磚同時進行物理性能測試分析,，其結(jié)果列于表2,。

表2  鋼包磚常溫物理性能實測值

由表2可見，J1機壓磚致密度明顯提高,，顯氣孔率比預制磚低,，這對抗渣、鋼水的滲透性十分有利,。機壓磚在常溫及燒后的耐壓強度比預制磚Y1高,，說明經(jīng)200℃熱處理后強度可以與燒成磚媲美，在運輸,、砌筑,、應用中機壓磚都能滿足要求，而且更耐鋼水的沖刷,。

將J1,、J2、Y1三種鋼包磚試樣進行熱膨脹測定,，以了解機壓致密磚在初始及高溫熱處理后體積變化過程,，并預測致密磚反復使用時體積變化情況。在進行熱膨脹測定時,，與現(xiàn)場應用的鋼包預制磚進行對比,，預測不同磚高溫體積變化的差異。鋼包磚熱膨脹曲線變化示于圖1,。

圖1熱膨脹曲線表明,，J1、J2致密磚高溫體積變化過程趨勢是一致的,，與Y1磚差異也不是太大,，總體在應用中都是持續(xù)膨脹，這對防止鋼包使用過程中沿著磚縫滲鋼是有利的,。實際膨脹的大小可以根據(jù)現(xiàn)場應用需求通過成分的微調(diào)來達到,，因此機壓致密磚不用改變砌筑方式就可以取代預制磚。

3.2熱震試驗與分析

鋼包耐材應用中要特別注意剝落和開裂,，因此對試驗磚進行抗熱震性試驗(見圖2～圖5),，以判斷耐材抗剝落性能的優(yōu)劣。試樣尺寸都為230mm×115mm×65mm,。熱震條件:1100℃,，水冷(次)。圖2熱震試驗可以觀察到:熱震4次后,，J1和J2還比較完整,，Y1已出現(xiàn)明顯裂紋;熱震10次后，J2、Y1端頭掉落一半,，J1磚表面出現(xiàn)裂紋但完整;熱震27次后，J1還完好,，只是裂紋稍有擴展,，J2、Y1端頭掉落一半以上,。因此機壓致密磚J1熱震>27次,，狀態(tài)完好;J2熱震10次;Y1熱震10次?？梢姍C壓致密磚抗熱震性能明顯優(yōu)于預制磚,。因此在鋼包使用中機壓致密磚對烘烤、耐溫度急變,、抗剝落性能都具有優(yōu)勢,。

圖3  熱震4次后(1100℃，水冷)

圖4  熱震10次后(1100℃,，水冷)

圖5  熱震27次后(1100℃,，水冷)

3.3抗侵蝕試驗與分析

將機壓致密磚和預制磚在1600℃，3h條件下熱處理后,，與原磚一起在同樣條件下進行坩堝抗侵蝕試驗對比(圖6,，圖7)。坩堝尺寸:Φ26mm×30mm,。采用轉(zhuǎn)爐渣作為侵蝕用渣,。由圖6和圖7可見，無論是否經(jīng)過高溫熱處理,，J1,、J2的渣在坩堝內(nèi)殘留都比Y1、Y2多,，滲透深度也淺,，所以機壓致密磚抗?jié)B透性非常好;抗熔損性也比Y1、Y2預制磚好些,?？梢耘袛嗖粺旅艽u在反復使用過程中性能更加穩(wěn)定，預計壽命高,、滲渣少,。

本試驗在機壓工藝條件下制造出了不燒的Al2O3-MgO質(zhì)致密鋼包磚，它在強度,、致密性,、抗侵蝕性、抗熱震性,、高溫體積變化等方面均表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的性能,，可以預測其在使用壽命,、抗剝落性、抗侵蝕性,、抗?jié)B透性方面都很有優(yōu)勢,。下一步將在300t精煉鋼包上進行應用試驗。機壓不燒致密磚在生產(chǎn)制造,、使用過程中更加高效,、節(jié)能環(huán)保，是無碳鋼包耐材發(fā)展的趨勢之一,。