[00113833]VD炉防热辐射屏用Al_2O_3-MgAl_2O_4-Si_3N_4复相材料

包头钢铁集团公司炼钢厂LF精炼钢包工作温度达到1600℃左右的高温，为保证钢包精炼的条件，在VD顶部要加盖密封，该盖形似伞状卡扣在钢包的顶部，在盖的中心线位置预留有直径为1000mm的孔，主要起到抽真空吸气的作用。该防热辐射屏在高温下作业，受到高温熔渣的强烈侵蚀以及高温高速气流的冲刷，加之间歇作业经受急冷急热变化频繁，使得防热辐射屏用耐高温（火）材料产生龟裂和剥落严重。吹氩气搅拌使得钢水和熔渣频繁溅到防热辐射屏上，造成耐高温（火）材料熔蚀很严重。同时，高温真空材料的失重，使材料强度和荷重软化温度降低。该防热辐射屏的形状复杂，体积大，一般采用耐高温（火）材料的预制浇注件，在生产厂用不定型耐高温（火）材料的浇注预制而成，再送往VD炉现场直接使用。所以，由于其使用条件苛刻，损坏严重，寿命短，严重影响了炼钢厂LF精炼钢包VD炉生产的正常调度和钢产量，增加了钢铁生产成本。本成果在经过现场仔细的调查和研究的基础上，针对包钢VD炉防高温辐射屏用耐高温（火）浇注料损毁的三个主要机理：a.熔渣的侵蚀和渗透；b.伴随着裂纹产生扩展而引起的结构剥落；c.高速气流的对防高温辐射屏用耐火浇注料的冲刷），选用高质量的电熔致密刚玉及致密矾土、高纯尖晶石和氮化硅细粉，研制了高性能Al_2O_3-尖晶石-Si_3N_4复相材料浇注料。实验结果表明：该复相材料体系中尖晶石加入量为6%时材料表现了好的抗渣侵蚀的性能；为满足苛刻的使用条件，采用复合材料中基质优化等关键技术，引入了特种超细粉和适宜的氮化硅粉，形成了颗粒与基质相结合的陶瓷材料使得所研制的材料具有很好的使用性能。研究结果表明：该复相材料体系中加入一定量的氮化硅粉时（Si_3N_4≥6%），材料表现了最高的强度和最好的抗热震稳定性，同时还具备好的抗渣锓蚀性能。该项目研究的VD炉防热辐射屏用Al_2O_3-尖晶石-Si_3N_4复相材料，从2003年初开始在包头钢铁公司炼钢厂LF精炼VD炉上使用，创造了最高使用次数达到352次的历史最好水平，稳定使用寿命保持在320次以上，与原来的使用效果（100多次）相比取得了重大的突破，填补了国内该复相材料体系的空白，体现了很高的技术创造性与先进性，达到国内领先水平。该成果已经创造了好的经济效益和社会效益。