耐火材料与钢液相互作用的研究进展

摘要

耐火材料服务于国民经济和国防建设等众多领域,是冶金、 建材、 环保、 能源、 化工等高温工业不可替代的关键基础材料.随着国家建设与发展,高品质洁净钢的研发与生产越来越受到重视,而耐火材料直接参与钢铁冶炼过程,不仅是钢铁安全高效生产的重要保障,也对钢的质量有显著影响.钢冶炼用耐火材料与钢液反应会严重改变钢中碳、 磷、 硫、 氮、 氧等以及合金元素的组成及含量,既可以吸附、 去除夹杂,也会产生夹杂,是钢中非金属夹杂物的主要来源之一.阐述了不同材质耐火材料与钢液的反应机理及其对钢质量的影响,研究表明,耐火材料与不同合金钢液反应界面层的组成差异较大,而高熔点、 高粘度界面层的形成能有效抑制钢液对耐火材料的进一步渗透侵蚀;动态冶炼条件将加剧耐火材料的损毁及钢中外生夹杂;钢液对耐火材料的动态蚀损机制为:钢液渗透耐火材料并与其组分发生反应形成低熔点液相层,然后在剧烈的运动条件下,钢液与该液相界面层发生乳化卷混并造成其剥离,进而与耐火材料形成新界面,这一过程循环往复导致耐火材料不断蚀损,污染钢液;在外加电磁场、 熔钢自源磁场以及高熵合金(钢)的发展下,耐火材料与钢液的作用机制亟待进一步研究,同时,耐火材料数值模拟结合大数据技术有望发挥重要功效,可为高品质洁净钢的生产及耐火材料基因工程建设提供指导.