煙氣電動閘閥的引言
轉爐煉鋼實際上就是利用各種造渣工藝，去除鋼水中各種雜質的過程[1]。減少轉爐出鋼時的下渣量，不僅能減少脫氧劑和合金的消耗，而且還能減少磷、硫及氧化物夾雜的含量，從而提高鋼水清潔度和合金的收得率[2-3]。因此，轉爐擋渣煙氣電動閘閥的開發成為行業內的關注焦點[4]。一般說來，轉爐擋渣煙氣電動閘閥在使用過程中主要經受鋼水與鋼渣的沖刷侵蝕擴孔、滑動面的拉毛磨蝕、高溫烈焰的沖擊氧化、頻繁高低溫轉換導致的熱震等苛刻使用條件，對材料的抗渣侵蝕性、抗氧化性和抗熱震性能提出了嚴格的要求。事實上，熱震開裂以及沖刷/侵蝕擴孔是擋渣煙氣電動閘閥損毀的關鍵形式。為了滿足使用需求，人們相繼開發了鋁鋯碳質滑板和鋁碳質鑲嵌氧化鋯的復合滑板。與常規鋁鋯碳質滑板相比，鑲鋯滑板的使用壽命有一定幅度延長，但其生產工藝復雜程度增加，生產成本大幅度提高。
近年來，研究發現引入納米炭黑、碳納米管、石墨烯以及其復合物有望改善低碳耐火材料的綜合性能[5-14]。此外，耐火材料工作者研究還發現膨脹石墨在改善含碳耐火材料的抗熱震性方面有一定優勢，其主要原因是由于膨脹石墨具有準石墨烯疊層結構，其與鱗片石墨同樣或者更有可能促進高溫下與鋁或硅等物質反應生成陶瓷相，起到增強的作用；另一方面，膨脹石墨具有多孔蠕蟲狀結構，能夠產生較大體積變形吸收由于頻繁溫度波動產生的熱應力，從而改善材料的抗熱震性。印度學者將膨脹石墨分別引入鎂碳[15]和鋁碳[16]耐火材料中，結果表明鎂碳材料的耐壓強度和熱震次數分別提高25%～30%和33%，高溫抗折強度的提高幅度超過100%。同樣地，膨脹石墨的引入能夠促進鋁碳耐火材料中SiC晶須的生成，從而提高材料的常溫強度和高溫強度。此外，本課題組前期也將膨脹石墨引入到鋼包用鋁碳滑板和出鋼口鎂碳耐火材料中，改善了材料的抗熱震性[17-18]。
因此，在前期研究工作基礎上，本文首先著重考察了膨脹石墨對鋁碳耐火材料綜合性能的影響。為了更好地研究膨脹石墨的影響，選擇對碳化硅晶須生長作用較小的炭黑為補充碳源。進而，開發了含膨脹石墨鋁鋯碳滑板的轉爐擋渣閥在實際中應用，考察了膨脹石墨對滑板使用壽命、擴孔、拉毛以及抗氧化等服役行為的影響。