CN101186515A - 超低碳钢包渣线镁碳砖及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低碳钢包渣线镁碳砖及其生产方法。以解决钢水增碳问题。采用的技术方案是：超低碳钢包渣线镁碳砖由以下原料按重量百分比制成：四种粒度的电熔镁砂重量百分比分别为15～25％、26～40％、16～30％、2～12％；石墨0.5～1.5％；镁粉、铝粉或镁铝合金粉1～3％；碳0.2～0.8％；酚醛树脂2.2～2.5％。生产方法为：将电熔镁砂放入混合机中混合1－2分钟，再加酚醛树脂混合5－10分钟；再加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂及镁粉、铝粉或镁铝合金粉混合5－10分钟；再加入碳混合3－5分钟；出料后困料2小时；用压力机成型。本发明成本低、碳含量低于3％、对钢水的增碳仅4PPM左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钢铁冶炼过程的钢包内衬砖及其生产方法领域，特别涉及一种超低碳钢包渣线镁碳砖及其生产方法领域。
背景技术
目前，用于钢铁冶炼过程的钢包内衬砖大都为镁碳砖，都是以镁砂和鳞片石墨为主体原料，添加一些抗氧化剂，用树脂为结合剂，经混合和高压成型压制而成的不烧制品。这种含碳材料由于耐剥落性好抗侵蚀性强，在相当长的一段时间内一直发挥着重要作用。但是随着我国对各种优质钢种需求的急剧增加，冶金行业对各种耐火材料在冶金工艺过程中对钢的增碳愈加重视起来，急需解决在冶炼低碳钢、特别是优质不锈钢时含碳耐火材料对钢水增碳问题：使用普通镁碳砖(碳含量15％)的钢包在不锈钢冶炼过程中从AOD到铸坯钢水增碳接近50ppm左右，使用碳含量6％的钢包增碳接近40ppm左右。后续冶炼过程中含碳耐火材料对钢水的增碳，使超低碳钢前期的冶炼脱碳效果几乎丧失殆尽。
为了解决上述问题，2005年上海宝钢钢铁股份公布了MgO≥85％，C≤5％的低碳镁碳砖，该技术的镁碳砖使用性能与MT-14A的镁碳砖性能相当；上海彭浦耐火材料厂用特殊的结合剂和添加剂制成了MgO≥90％，C≤2％的超低碳砖；钢铁研究总院通过使用细微石墨制成了C≤5％的低碳镁碳砖；济南镁碳砖厂用低膨胀石墨和普通石墨，添加Al、Si合金，制成了C3％-8％的低碳镁碳砖，还有使用Ti-C制成超低碳砖的报道。以上方法制得的制品或者是碳含量较高(≥3％)，对钢水还有明显的增碳作用，或者是使用了特殊的材料(如：特种结合剂、Ti-C等)使生产工艺复杂、生产成本偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、碳含量低于3％的超低碳钢包渣线镁碳砖，以降低钢包渣线镁碳砖在使用过程中对钢水增碳，同时解决碳含量降低后导致的镁碳砖制品耐剥落性降低，使用寿命降低现的问题。
本发明的另一目的是提供一种生产工艺简单的超低碳钢包渣线镁碳砖的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超低碳钢包渣线镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 15～25％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 26～40％
电熔镁砂 粒度1mm 16～30％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 2～12％
石墨 粒度＜100mm 0.5～1.5％
镁粉、铝粉或镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 1～3％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.2～0.8％
酚醛树脂 2.2～2.5％。
上述的超低碳钢包渣线镁碳砖的生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3 mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，粒度1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁粉、铝粉或镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
4)出料后困料2小时；
5)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
本发明使用的原料：电熔镁砂的技术指标为：MgO≥97％；石墨是指固定碳＞98％、灰分＜2％、体积密度为0.09g/cm3、900℃膨胀为0的一种无膨胀石墨；沥青粉是指软化点＞300℃，固定碳＞80％的一种球状高温沥青。用镁粉、铝粉或镁铝合金粉为添加剂，酚醛树脂为结合剂。
为了降低对钢水增碳，在保证镁碳砖抗剥落性和抗侵蚀性的前提下必须进一步降低与无碳熔池砖配套的渣线镁碳砖的碳含量。但降低镁碳砖碳含量对镁碳砖性质最明显的影响是使镁碳砖抗热震稳定性降低，耐剥落性和抗侵蚀性降低。本发明由于添加了镁粉、铝粉或镁铝合金粉使出现液相的温度从630℃降低到400℃左右，可提前缓冲热应力，而且加入的碳在高温时挥发，体积变小，可进一步缓冲主体原料膨胀时出现的应力。加入的无膨胀石墨可使制品的线膨胀接近各向同性，使抗热震稳定性、耐剥落性同比普通镁碳砖没有降低，还保持了优良的抗侵蚀性能，用本发明的这种超低碳镁碳砖具有与普通镁碳砖相近的抗剥落性，相近的使用寿命，而且在超低碳钢冶炼时对钢水增碳明显降低。
本发明制得的超低碳钢包渣线镁碳砖的性能如表1：
表1
| 区间值 | |
| MgO，％ | 90.00-95.00 |
| C，％ | 2.00-2.85 |
| B.D.，g/cm3 | 3.06-3.12 |
| A.P.，％ | 0.8-3.5 |
| CCS，MPa | 30-55 |
| 线膨胀(1400℃)％ | 1.51-1.72 |
| S/E×104 | 2.9-3.1 |
本发明的有益效果是：本发明所有原材料易得，价格低，降低了超低碳钢包渣线镁碳砖的成本，本发明的超低碳钢包渣线镁碳砖，碳含量低于3％。生产工艺简单，生产的超低碳镁碳钢包渣线层具有优良的抗热震稳定性、耐剥落性和抗钢水的侵蚀性能，使用寿命接近正常的钢包镁碳砖，可以降低对钢水的增碳，对钢水的增碳只有4PPM左右。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。在以下实施例和对比例中，用线膨胀率、热震稳定次数和S/E来衡量抗热震稳定性和耐剥落性，线膨胀率越低，热稳次数高，S/E越高，热稳定性和耐剥落性能越好。原料：
电熔镁砂：MgO≥97％；粒度分为3mm＜粒度≤5mm、1mm＜
粒度≤3mm；粒度1mm、粒度＜0.074mm四种粒度；
石墨：粒度＜100mm 固定碳＞98％、灰分＜2％、体积密度为
0.09g/cm3、900℃膨胀为0的一种无膨胀石墨；
镁粉： 粒度＜0.074mm；
铝粉： 粒度＜0.074mm；
镁铝合金粉：粒度＜0.074mm；
沥青粉：粒度＜0.074mm；软化点＞300℃，固定碳＞80％的一种高温沥青
实施例1
一种超低碳钢包渣线镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 15％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 40％
电熔镁砂 粒度≤1mm 30％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 11.1％
石墨 粒度＜100mm 0.5％
镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 1％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.2％
酚醛树脂 2.2％。
生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
4)出料后困料2小时；
5)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
实施例2
一种超低碳钢包渣线镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 25％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 26％
电熔镁砂 粒度1mm 30％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 12％
石墨 粒度＜100mm 1.5％
镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 2.2％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.8％
酚醛树脂 2.5％。
生产方法如下：生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
4)出料后困料2小时；
5)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
实施例3
一种超低碳钢包渣线镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 25％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 40％
电熔镁砂 粒度≤1mm 16％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 12％
石墨 粒度＜100mm 1％
镁粉 粒度＜0.074mm 3％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.8％
酚醛树脂 2.2％。
生产方法如下：生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度≤1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
4)出料后困料2小时；
5)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
实施例4
一种超低碳钢包渣线镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 23％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 36％
电熔镁砂 粒度1mm 27％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 8％
石墨 粒度＜100mm 1％
铝粉 粒度＜0.074mm 2％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.6％
酚醛树脂 2.4％。
生产方法如下：生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及铝粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
4)出料后困料2小时；
5)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
对比例1
一种镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 25％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 30％
电熔镁砂 粒度≤1mm 30％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 5.5％
普通石墨 粒度＜0.5mm 5％
镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 2％
酚醛树脂 2.5％。
生产方法如下：生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度≤1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入普通石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)出料后困料2小时；
4)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
对比例2
一种镁碳砖，由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 20％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 35％
电熔镁砂 粒度≤1mm 25％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 8.5％
普通石墨 粒度＜0.5mm 7％
镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 2％
酚醛树脂 2.5％。
生产方法如下：生产方法如下：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，0mm＜粒度≤1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入普通石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)出料后困料2小时；
4)用压力机成型，砖坯经过200℃×24小时干燥。
产品性能指标如表2。
表2
| 产品性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 性能指标 | MgO，％ | 93.5 | 94.6 | 93.8 | 94.8 | 90.2 | 91.3 |
| C，％ | 2.10 | 2.52 | 2.32 | 2.2 | 7.8 | 9.7 | |
| B.D.，g/cm3 | 3.08 | 3.11 | 3.10 | 3.09 | 4.1 | 4.3 | |
| A.P.，％ | 0.9 | 2.1 | 3.0 | 2.5 | 3.8 | 4.2 | |
| 线膨胀率％ | 1.52 | 1.68 | 1.62 | 1.53 | 1.57 | 1.50 | |
| 热震稳定次数(1min钢水、15水冷、15分钟空冷) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | |
| S/E×104 | 3 | 3.1 | 3.0 | 3.1 | 2.8 | 2.9 | |
| 实际使用次数 | 147 | 143 | 145 | 148 | 155 | 160 | |
| 增碳PPM | 3.7 | 3.8 | 3.6 | 3.7 | 5.3 | 7.2 | |
Claims (2)
1.一种超低碳钢包渣线镁碳砖，其特征在于由以下原料按重量百分比制成：
电熔镁砂 3mm＜粒度≤5mm 15～25％
电熔镁砂 1mm＜粒度≤3mm 26～40％
电熔镁砂 粒度≤1mm 16～30％
电熔镁砂 粒度＜0.074mm 2～12％
石墨 粒度＜100mm 0.5～1.5％
镁粉、铝粉或镁铝合金粉 粒度＜0.074mm 1～3％
沥青粉 粒度＜0.074mm 0.2～0.8％
酚醛树脂 2.2～2.5％。
2.一种权利要求1所述的超低碳钢包渣线镁碳砖的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按重量百分比将粒度为3mm＜粒度≤5mm，1mm＜粒度≤3mm，粒度1mm的电熔镁砂放入混合机中混合1-2分钟，再加入酚醛树脂混合5-10分钟；
2)按重量百分比加入石墨、粒度＜0.074mm的电熔镁砂以及镁粉、铝粉或镁铝合金粉混合5-10分钟；
3)按重量百分比加入沥青粉混合3-5分钟；
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