CN101367659A - 一种冶炼硅钢用镁钙质rh浸渍管热喷补料及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能冶炼硅钢用镁钙质RH浸渍管热喷补料及其配制方法。其特征是采用高纯镁砂和合成镁钙砂为主要组成；复合使用木质璜酸钙、改性淀粉醚等一种以上有机添加剂取代常规喷补料所使用的软质粘土和水玻璃等低熔有害的增塑剂，来实现喷补料良好的喷补附着性和良好的高温性能。并通过复合使用超细MgO微粉、SiO₂微粉和氢氧化钙微粉中二种超细粉起到减水增强效果，进一步改善材料的粘附性和烧结性，提高了材料中、高温强度。提供的喷补料热态强度高、抗高碱渣侵蚀和抗钢水冲刷性能好，在RH装置冶炼低硫特种硅钢时对浸渍管喷补后使用寿命大于一炉次以上，满足了特种硅钢冶炼的要求。

Description

一种冶炼硅钢用镁钙质RH浸渍管热喷补料及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种高性能冶炼硅钢用镁钙质RH浸渍管热喷补料及其配制方法，具体地说本发明是为了提高硅钢冶炼精炼系统中RH浸渍管寿命，而提供的一种镁钙质热喷补料。属于耐火材料领域。

背景技术

随着冶炼新技术的出现，纯净钢的生产得到了迅速的发展。RH循环脱气法是炉外精炼方法的一种。它的主要原理是：将真空脱气缸的上升管和下降管同时插入钢包钢液里，并在上升管的下端吹入氩气，使上升管和下降管相互产生压降，钢液可通过上升管返入真空缸脱气，再通过下降管进入钢包，在钢包中，下降管附近的钢液，不断地流向上升管，流动的钢液也不断洗刷渣层底部，从而到达较好的脱硫效果，同时钢液在循环过程中也实现了脱气的目的。归纳起来RH精炼方法具有以下特点：可以给钢水脱硫、脱气、脱氧、脱碳，还可以进行钢水成分调节，加热钢水等作用。正是RH精炼方法的多功能性，使得所用的耐火材料面临着极其苛刻的使用条件，如：真空条件下工作温度很高；间歇式操作温度波动很大；钢水循环流动的冲刷；高碱度钢渣的侵蚀等等。在整个RH装置中浸渍管是RH装置使用寿命的关键，为了达到使用要求国内外一般选用抗渣性优良、高温强度高、抗冲刷好的优质镁铬砖为浸渍管本体材料，并频繁地使用镁质喷补料进行修补以维持较高寿命。但是随着高级特种钢品种的增多，特别是特种硅钢需求的剧增，高碱渣等苛刻的操作条件导致一般的镁质喷补料喷补后使用不到一炉时喷补料已经被损耗无贻，从而严重威胁到镁铬砖的寿命，影响RH炉的正常操作。分析原因是特种硅钢因其超低硫的要求，在精炼时要加入大量的CaF₂、CaO等高碱度脱硫剂，而现在使用的一般镁质喷补料的抗高碱度渣差、热态强度低，进而影响其抗钢水的循环冲刷，使用后不能维持一炉钢的冶炼就已经耗尽。为此，国内外耐火材料工作者曾采用过提高镁质喷补料的纯度或用高纯镁铝系喷补料等改进尝试，但均未取得满意的结果。

分析硅钢RH精炼的工作环境，可以认为RH浸渍管喷补维护材料必须具备以下条件：具有高温热力学性能稳定、抗高碱度渣侵蚀性、抗钢水冲刷性、不污染金属熔体等特性，才能满足RH精炼和延长浸渍管寿命的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种冶炼硅钢用RH浸渍管热喷补料及其配制方法，使得喷补维护后的使用寿命能够超过一炉，也就是通过喷补维护使得浸渍管的本体材料(镁铬砖)不被损坏。

为了实现这一目标，本发明材料所提供的喷补料必须具备：①良好的高温强度；②良好的抗高碱度渣侵蚀性；③良好的喷补附着性和抗爆性。

基于以上要求，本发明主要采用以下解决方法：①采用高纯镁砂和合成镁钙砂为主体原料，以CaO的引入提高材料的烧结性、抗渣侵蚀性及抗钢水冲刷性。②确保材料体系的高纯度，尽量减少杂质含量。常规的喷补料为了提高喷补附着性，一般都加入软质粘土或水玻璃等增塑剂，本发明通过使用复合超细粉和有机添加剂取代软质粘土等有害成份，在保证喷补料具有良好的附着性，同时又避免了Al₂O₃、Na₂O、Fe₂O₃等杂质，从而提高了材料的高温性能。

具体而言，本发明提供的冶炼硅钢用的镁钙质RH浸渍管热喷补料的组成方法如下(以下组成均是质量百分数)：

合成镁钙砂           3～0mm       30～60％；

高纯镁砂             1～0mm       20～60％；

高纯细镁砂           ≤75μm       10～30％；

复合的超细粉粉体                  2～10％；

外加聚磷酸盐有机结合剂            0.1～3％；

有机添加剂                        0.1～3％；

有机防爆纤维                      0.05～3％；

所述的复合超细粉料为高纯硅微粉、氢氧化钙微粉和氧化镁微粉中的二种或三种组成；

所述的有机添加剂为木质磺酸钙、木质磺酸镁、羟甲基纤维素钠和改性淀粉醚中的一种或几种复合组成。

所述的高纯硅微粉的粒径≤5μm；氢氧化钙微粉的粒径≤75μm，氧化镁微粉的粒径≤5μm。

所述的聚磷酸盐结合剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。

合成镁钙砂的MgO质量百分含量为37～75％，CaO的质量百分含量为20～60％。

本发明由上述主体原材料、超细粉和有机添加物共同组成，并采用聚磷酸盐(六偏磷酸钠或三聚磷酸钠)2～5％为结合剂，另外为了防止高温喷补时爆裂而加入有机纤维0.05～3％。

从上述组分可以看出：

(1)本发明材料是采用高纯镁砂和合成镁钙砂为主体原材料，使得材料具有优良的抗高碱度渣的侵蚀性，特别是由于CaO的引入抑制了MgO在高温真空下的挥发，因为在真空条件下MgO较CaO更容易挥发。研究表明，只要MgO材料中含有10～20％的CaO，就可以使MgO的相对挥发量大大降低，降低的原因是CaO少量固熔于MgO中，以及MgO优先挥发后在MgO-CaO材料表面形成富CaO层，从而有效的避免了MgO的挥发而造成的材料结构疏松，改善了材料的抗侵蚀性和抗钢水冲刷性。另由于高纯镁砂和合成镁钙砂的复合加入，CaO和MgO的固溶促进了材料的烧结，提高了材料的高温强度。

(2)所选择的组成是相对比较纯净的MgO—CaO—SiO₂材料系统，没有使用广西泥、膨润土、泡化碱(含有Al₂O₃、Na₂O、Fe₂O₃杂质)等增塑剂，而是通过一种或多种有机添加剂来提高材料的粘附性，从而降低了材料在高温下的液相量，提高了材料的高温强度。

(3)本发明采用多种超细粉(MgO超细粉、SiO₂微粉等)复合使用，起到了减水增强作用，并进一步提高了材料的粘附性和烧结性，提高了材料的中、高温强度。

(4)合成镁钙砂中的CaO比MgO有更强的捕捉钢液中杂质的能力，从而进一步提高了钢水的纯度。

由本发明提供的镁钙质喷补料的MgO含量(质量百分数)为75～85％；CaO含量(质量百分数)为10～25％；体积密度为2.4～2.7g/cm³；1500℃×3hr处理后耐压强度大于17Mpa，线变化率为-0.5～+1.0％。

由本发明提供的冶炼硅钢用的镁钙质RH浸渍管热喷补料的配制工艺如下：

(1)按照上述的组成进行称料；

(2)将组分中≤1mm的组份和复合超细粉体、结合剂以及有机添加剂起混合均匀；

(3)将其它>1mm的颗粒组份与步骤(2)混合料再一起混合均匀。

具体实施方式

下面通过具体实施例与高纯镁铝质的RH浸渍管喷补料进行对比，进一步阐明本发明实质性特点和优势。

实施例

1、选取主体原材料的纯度如下表：(质量百分含量)

2、实施例和比较例的组成及其各项性能指标。

从上面的实施例可以得出，本发明的镁钙质的抗高碱渣侵蚀、热态强度和使用寿命等方面比现有的RH浸渍管热喷补料都要好。

Claims (5)

1.一种冶炼硅钢镁钙质RH浸渍管热喷补料，其特征在于所述的热喷补料的质量百分组成为：

合成镁钙砂    3～0mm        30～60％；

高纯镁砂      1～0mm        20～60％；

高纯细镁砂    ≤75μm        10～30％；

复合的超细粉粉体            2～10％；

外加聚磷酸盐有机结合剂      0.1～3％；

有机添加剂                  0.1～3％；

有机防爆纤维                0.05～3％；

所述的复合超细粉料为高纯硅微粉、氢氧化钙微粉和氧化镁微粉中的二种或三种组成；

所述的有机添加剂为木质磺酸钙、木质磺酸镁、羟甲基纤维素钠和改性淀粉醚中的一种或几种复合组成。

2.按权利要求1所述的冶炼硅钢镁钙质RH浸渍管热喷补料，其特征在于所述的高纯硅微粉的粒径≤5μm；氢氧化钙微粉的粒径≤75μm，氧化镁微粉的粒径≤5μm。

3.按权利要求1所述的冶炼硅钢镁钙质RH浸渍管热喷补料，其特征在于所述的聚磷酸盐结合剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。

4.按权利要求1所述的冶炼硅钢镁钙质RH浸渍管热喷补料，其特征在于合成镁钙砂的MgO质量百分含量为37～75％，CaO的质量百分含量为20～60％。

5.配制如权利要求1～3中任一项所述的冶炼硅钢镁钙质RH浸渍管热喷补料的方法，其特征在于配制步骤是：

(1)按权利要求1的组成进行称料；

(2)将组分中≤1mm的组分与复合超细粉体、结合剂以及有机添加剂混匀；

(3)再将其余>1mm的颗粒组份再与步骤(2)的混合料再一起混合均匀。