新型鋼包透氣芯干式修補(bǔ)料的研制與應(yīng)用

王義龍,王子軍,張宏進(jìn),梁小龍,馮晨輝,馬玉龍

(唐山國(guó)亮特殊耐火材料有限公司,唐山　063021)

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新型鋼包透氣芯干式修補(bǔ)料的研制與應(yīng)用

王義龍,王子軍,張宏進(jìn),梁小龍,馮晨輝,馬玉龍

(唐山國(guó)亮特殊耐火材料有限公司,唐山063021)

采用臨界粒度3 mm的白剛玉為骨料，325目白剛玉粉、MgO含量為96%的電熔鎂砂粉、活性氧化鋁微粉為基質(zhì)，并加入適宜的結(jié)合劑，研制鋼包透氣芯修補(bǔ)料，檢測(cè)其顯氣孔率、強(qiáng)度、透氣量等指標(biāo)，對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化，在鋼廠成功試驗(yàn)并推廣。

透氣芯； 鋼包； 修補(bǔ)料

1　引　 言

國(guó)內(nèi)鋼廠普遍采用透氣芯和透氣座磚一體安裝的方式。使用過程中由于底吹的時(shí)間、壓力、以及鋼種等造成透氣芯侵蝕速度較快，后期透氣芯位置凹陷現(xiàn)象[1,2]。透氣芯與透氣座磚壽命不一致，制約了透氣磚及鋼包內(nèi)襯的使用壽命[3]。如果此時(shí)將鋼包一同下線，則造成了鋼包澆注料的浪費(fèi)；如果進(jìn)行小修，更換透氣磚，則二次更換透氣磚壽命高于鋼包內(nèi)襯壽命，又造成了透氣磚的浪費(fèi)。為了延長(zhǎng)透氣芯的使用壽命，和座磚使用壽命一致，本實(shí)驗(yàn)擬選用低熔點(diǎn)固體結(jié)合劑，研制干式修補(bǔ)料，以達(dá)到延長(zhǎng)透氣芯使用壽命的目的。研制的干式修補(bǔ)料既要有較好的耐沖刷、抗侵蝕能力，以保證使用壽命，又要有良好的氣孔分布及開口氣孔率以滿足鋼包底吹條件。

2　試　 驗(yàn)

2.1原料

主要原料有粒度為3～1 mm、1～0 mm、320目的白剛玉， 96電熔鎂砂200目、活性氧化鋁微粉、SiO2微粉。主要原料理化指標(biāo)見表1。

表1　主要原料的理化指標(biāo)

2.2制備及性能檢測(cè)

表2　配料表

按配料表進(jìn)行配料，將干混均勻的料直接填充于40 mm×40 mm×160 mm三聯(lián)模內(nèi)，將模具與料一起置于110 ℃烘箱內(nèi)，放置24 h后脫模。脫模后樣條分別經(jīng)110 ℃×24 h， 1550 ℃×3 h熱處理。

2.3性能檢測(cè)

按YB/T5200-1993檢測(cè)顯氣孔率和體積密度，按YB/T5201-1993檢測(cè)耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。用掃描電鏡觀察試樣高溫抗折斷口形貌。

3　結(jié)果與討論

3.1 結(jié)合劑加入量及配比對(duì)干式修補(bǔ)料性能影響

表3　結(jié)合劑加入量及配比對(duì)干式修補(bǔ)料的影響

由上表4可見，隨著結(jié)合劑的加入量減少，當(dāng)加入量為15%時(shí)，其高溫強(qiáng)度比較低，且氣孔率相對(duì)較小，分析原因?yàn)榻Y(jié)合劑含低熔點(diǎn)物質(zhì)，高溫產(chǎn)生過量的液相導(dǎo)致其高溫性能比較差。加入量降至6%，其氣孔率變大，體密減小，各溫度強(qiáng)度減小，分析原因?yàn)榻Y(jié)合劑量小造成修補(bǔ)料結(jié)合致密度差，氣孔率大，因而強(qiáng)度指標(biāo)差。因此，結(jié)合劑加入10%的M2組綜合指標(biāo)比較好。

采用M2組方案配制50Kg去鋼廠小試，試驗(yàn)結(jié)果為透氣磚透氣量減小，不能滿足鋼廠要求；修補(bǔ)料抗侵蝕性較差，使用一次之后剩余量為30%。

3.2硅微粉及鎂砂粉的調(diào)整對(duì)干式修補(bǔ)料的影響

對(duì)第一次鋼廠小試結(jié)果進(jìn)行分析，分析原因?yàn)槎趸栉⒎鄣募尤雽?duì)該結(jié)合劑結(jié)合的Al2O3-MgO系統(tǒng)的高溫性能產(chǎn)生了不利的影響，導(dǎo)致高溫侵蝕過快。調(diào)節(jié)鎂砂粉的加入，控制干式修補(bǔ)料的高溫?zé)Y(jié)，以增大顯氣孔率，提高干式修補(bǔ)料的透氣性能。

表4　硅微粉及鎂砂粉的調(diào)整對(duì)干式修補(bǔ)料的影響

改變實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)二氧化硅微粉及氧化鎂粉的加入量進(jìn)行調(diào)整，配制M4、M5。經(jīng)過鋼廠的小試，兩組均具有良好的耐沖刷性能，使用一次消耗15%～20%。但是M4透氣量較小，對(duì)鋼水的攪拌，除雜作用不好，而M5的透氣量能夠滿足鋼廠的使用要求。

3.3試樣斷口的顯微結(jié)構(gòu)分析

圖1　1550 ℃后試樣電鏡圖片(a)試樣M1 50×；(b)試樣M2 50×;(c)試樣M5 50×Fig.1　SEM images of specimens at 1550 ℃(50×)

圖2　M2 1550 ℃燒后1000×圖片F(xiàn)ig.2　SEM images of M2 specimens at 1550 ℃(1000×)

圖3　 M5 1550 ℃燒后1000×圖片F(xiàn)ig.3　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(1000×)

圖4　M5 1550 ℃燒后2000×圖片F(xiàn)ig.4　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(2000×)

將M1、M2、M5經(jīng)過1550 ℃熱處理的樣塊斷口在蔡司EVO18掃描電鏡下拍照如圖1、圖2、圖3、圖4。從圖1可以看出干式修補(bǔ)料燒結(jié)后內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，M5組氣孔分布均勻，氣孔孔徑分布均勻。圖2為M2的1000×圖片，可以看出該組高溫?zé)螽a(chǎn)生液相量較大。圖3、圖4分別為M5的1000×及2000×的電鏡圖片，可以看出其基質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生大量層片狀結(jié)構(gòu)晶相，各層片物的層疊結(jié)構(gòu)緊密堆積而又留有空隙，不僅為透氣芯干式修補(bǔ)料提供了良好強(qiáng)度又提高了其透氣性能。

4　應(yīng)　用

在以上實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，按方案M5配制50 kg透氣芯干式修補(bǔ)料在某鋼廠60 t鋼包進(jìn)行試驗(yàn)，鋼包中鋼水的氬前溫度1620 ℃，氬后溫度1590 ℃，吹氬時(shí)間10 min，冶煉鋼種為Q235、Q195等，每次使用10 kg鋼包使用壽命延長(zhǎng)6～8次。

根據(jù)該鋼廠鋼包承包價(jià)格測(cè)算，該60 t鋼包修補(bǔ)一次，延長(zhǎng)壽命6次，能夠節(jié)省成本2000 元/包。

該鋼廠實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)往多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試用，均效果良好，正在逐步擴(kuò)大應(yīng)用。

5　結(jié)　語(yǔ)

通過改變結(jié)合劑的加入量，使透氣芯干式修補(bǔ)料具有良好的流動(dòng)性及高溫快速燒結(jié)性能。通過調(diào)整鎂砂粉及硅微粉的加入量改善了透氣芯干式修補(bǔ)料的透氣性及抗沖刷性能，研制能夠高溫快速修補(bǔ)并滿足鋼廠使用要求的透氣芯修補(bǔ)料，并且工業(yè)試驗(yàn)取得了比較滿意的結(jié)果。

[1] 嚴(yán)培忠，葉小星，伊小方，等.新型鋼包透氣磚修補(bǔ)料的研制和應(yīng)用[A].全國(guó)不定形耐火材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2005:86-89.

[2] 程瑛，朱紀(jì)衡，王國(guó)田.鋼包透氣磚座磚修補(bǔ)料的研制與應(yīng)用[J].耐火材料，2004,(05):301-302.

[3] 周衛(wèi)勝，焦興利，劉前之，等.鋼包透氣磚在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,16(2):13-16.

Development and Application of Dry Repair Material on New Type Ladle Permeable Brick

WANGYi-long，WANGZi-jun，ZHANGHong-jin，LIANGXiao-long，F(xiàn)ENGChen-hui，MAYu-long

(Tangshan Guoliang Special Refractory Limited Company,Tangshan 063021,China)

Using the critical size of 3 mm white corundum as aggregates, 325 mesh white corundum powder, sintered fused MgO(96%)powder, activated alumina powder as matrix, and adding suitable binders, develop dry repair material of ladle permeable brick. Throngh testing indexes such as apparent porosity,strength,air permeability and so on, develop the of ladle purging plug brick core repairing material, which has been tested successfully and used widely.

permeable brick;ladle;repair material

王義龍(1976-)，男，工程碩士，高級(jí)工程師.主要從事耐火材料的生產(chǎn)與研發(fā).

TU526

A

1001-1625(2016)06-1807-04