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高温过滤器材质的选择与应用效果

2021-09-22 管理员 阅读 36

过滤器处于特殊条件下工作,对材质的选择与要求如下:(1) 在与钢水长时间接触过程中,过滤器能承受热应力和机械应力的作用;(2) 能抵抗钢水和熔渣的侵蚀而不发生化学反应;(3)既能有效去除夹杂物,又没有过大的妨碍钢水流通的阻力。由于过滤器能去除夹杂物、纯洁铜水、减少水口堵塞、避免水口堵塞,生产成本较低等优点,因此近年来发展较快,采用泡沫陶瓷过滤器用量居多。

80年代用于高温合金钢和不锈钢的过滤,其外形与海绵相似的泡沫陶瓷过滤器,已从最初的Al2O3质发展为奠来石(3Al203 2SiO2)、氧化锆(ZrO2 97%)、ZrO2-Al203质、SiC质、CaO质和堇青石等。

曰本主要使用ZrO2、Al2O3、CaO和3AI203 2Si02等材质的过滤器。新日铁(株)采用Zr02过滤器(ZrO297%,线膨胀系数9.03×10-6K-1,处理不锈钢,夹杂物降低15%。

美国研制一种由Al2O3质的过滤器带有厚度为大于IOOrnm的氧化硅涂层。将两种情况 的过滤器作对比,不带涂层者仅过滤11.3kg钢,带有涂层的过滤器过滤了76.6kg金属,且将其中含有熔渣的夹杂物几乎全郁除掉。

美国高技术陶瓷公司生产的泡沫陶瓷过滤器,品种较多

当钢水通过过滤器的微孔时,其中夹带的微小非金属夹杂物,如Al203、Si02、S、P等,由于化学作用被微孔壁所吸附,其反应产物泮至钢液面上的覆盖渣内,从而使钢液净化。既保证了连铸顺利运行,又提高铸坯质量,效果明显,(1) 双流大方坯连铸机浇304不锈钢,在中间包加挡渣墙与采用过滤器的对比试验表明,过滤器使方坯中的硅锰夹杂物臧少了74%。(2) 小方坯连铸机浇含铝钢(Al2O30.024%),浇注时间约9Omin,在中间包边上的一流安装过滤器,试验表明,过墟的钢水经过定径水口只需烧一次氧来排除Al2O3的堵塞,而其他各流需烧氧45次。可见,过滤器可显著降低Al2O3夹杂物。

1998年,武钢研制的石灰质过滤器,其性能为:CaO 94.75%,显气孔率12%,体积密度2.85g/Cm3常温耐压强度25MPa,在中间包上使用取得良好效果,非金属夹杂去除率达到10%3。

高纯氧化钙陶瓷过滤器有阻挡型和熔蚀型两种。采用阻挡型过滤器易出现非金属夹杂物堵塞现象,难以在通钢量大的中间包上使用。氧化钙质陶瓷过摅器去除夹杂物的机理是吸附熔蚀,过滤孔逐渐加大,直至浇铸后期不影响钢水通过。氧化钙具有较强的去除SiO2、S等非金属夹杂物的能力。北京钢研总院等研制的高纯氧化钙质(CaO>98.97%)过滤器,从技术上解决了两个难点:(1) 原料用氢氧化钙,不添加任何添加物,不烧熟料,直接制成氧化钙制品的工艺,解决了生产过程中氧化钙易于水化的问题浇注中当钢液的Al2O3或含Al2O3较高的铝酸钙与氧化钙过滤器接触时,吸收CaO形成低熔点铝酸钙上浮。过滤器不断被熔蚀,使钢液得到净化;没被熔蚀的Al203过滤器仍起着耐火材料的作用,不存在钢液中悬浮过量CaO的问题。该过滤器在柳钢板坏连铸机IOt中间包挡渣墙上使用,过滤器砖型、孔型、在中间包内的安装位置、砌筑方法等设计合理,寿命达到78炉,与中间包其他耐火材料同步,去除夹杂物总效率为22.7%40.0%。

研究出在生产过程中防氧化钙陶瓷过滤器水化的措施,取得较满意的效果:(1)降低生产过程中环境的湿度(2)减少氧化钙原料在空气中暴露的时间;(3)使用非水性物质作结合剂;(4)在电炉或真空电炉中进行烧成;(5)制品表面涂防水剂;(6)采用真空包装CaO过滤器的开发为实现中间包系统用耐火材料,如挡渣墙、钢包内衬、塞棒、水口等的“氧化钙化”开创了新途径。

采用有机泡沫浸溃工艺,研制成功锆刚玉莫来石,电熔镁砂、泡沫陶瓷过滤器,原料纯度高(氧化铝98.5%、锆英石Zr02 65%,电熔镁砂过滤器具有良好的抗热震性能,抗折强度达3.15MPa。经过滤的铸钢夹杂物含量减少、尺寸减小、且消除了网状形式分布的夹杂物。而过滤后,铸铕件的冲击韧性明显提高,其平均值提高38%。试验表明:钢材中硫化物也极少,因此减弱了金属夹杂物对金属基体的割裂、弱化作用,使金属的冲击韧性有了明显的提高

陶瓷过滤板:长沙某耐火厂陶瓷过滤板性能特点:

(1)重量轻,体积密度为0. 30.5g/cm3;(2) 气孔率高达80%90% ;(3) 与金属熔体接触的表面积大;(4)强度大,其热稳定性和化学稳定性均较好。可替代Fosec0公司产品,成功地用于连铸铝合金陶瓷过滤板,其理化指标:A1203≥70%,Fe2O3≤0.2%,显气孔率≥85%,透气率会≥1.5X10-4,抗折强度≥0.3MP、耐压强度会0.2MPa。

烧结莫来石抗热震性能明显优于电熔莫来石,而且膨胀剂 (AI2O3 56.2%、SiO2 39.1%) 的加入对材料抗热震性有明显改善。选择加入烧结莫来石,膨胀剂加入6%,制作双锥孔的定向刚玉-莫来石-碳化硅过滤器。用于钢厂连铸机挡渣堰上,通过三炉连浇取样分析,钢中夹杂物降低率为30.3%,同时未发现浸入式水口 (两支)、短水口(一支)有结瘤现象,浇注十分顺利,过滤器浇注后蚀损轻微,能满足钢厂使用要求。