CN101792322A

CN101792322A - 一种环保型水系转炉长寿命自流修补料及其配制方法

Info

Publication number: CN101792322A
Application number: CN201010112363A
Authority: CN
Inventors: 李华坚; 王礼玮; 刑建辉; 张栋梁
Original assignee: SHANGHAI CAREER METALLURGICAL FURNACE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI CAREER METALLURGICAL FURNACE CO Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: CN101792322B

Abstract

本发明涉及一种环保型水系转炉长寿命自流修补料及其配制方法。其特征是采用高纯电熔镁砂、高纯烧结镁砂和二氧化硅微粉为主原材料；复合使用硅铁粉、碳化硅粉和金属微粉等一种或多种作为促烧剂，来实现自流修补料的快速烧结；采用柠檬酸、硼酸、酒石酸、草酸等一种或两种缓凝剂来实现自流修补料的施工时间；还使用MgO和SiO₂两种微粉，改善了材料的流动性、烧结性，增加了中、高温强度，提高了材料的耐冲刷性和抗冲击性。提供的自流修补料热态强度高、抗高侵蚀和抗钢水冲刷性能好，在转炉冶炼多品种钢的条件下，一次修补能够连续使用长达到50小时，大大提供了转炉炼钢的效率，降低了耐材的消耗，延长了转炉炉衬材料的寿命。

Description

一种环保型水系转炉长寿命自流修补料及其配制方法

技术领域

本发明涉及一种环保型(水系)转炉长寿命自流修补料及其配制方法，具体地说，一方面是为了实现绿色炼钢，另一方面是为了满足快节奏、低消耗的转炉炼钢，而提供的一种新型的环保型长寿命的转炉自流修补料。属于耐火材料领域。

背景技术

转炉炼钢是炼钢生产的主要设备，转炉由于长期在高温状态下受到机械力冲击和炉渣侵蚀，炉底和前后大面的耐火材料极易损坏。为了提高转炉寿命，降低炼钢成本，通常是对转炉内衬进行维护。现在采用维护的方法是转炉溅渣护炉和大面热修补。转炉溅渣是在出钢结束后加入轻烧镁球或镁碳球等改质剂通过吹氮溅渣的方式使得渣和改质剂粘附在转炉内壁，以此增加炉壁的厚度达到维护的效果，但是这种方法存在两个缺点：第一修补后使用寿命短(一般仅为1炉)，要求维护频率高，材料消耗大；第二修补的面积大，不能够对熔损严重的凹坑或凹槽单独修补。由于转炉内衬的损毁是不规则的，废钢的加入和出钢等因素使转炉的前后大面及炉底的破坏要较其它部位严重的多，因此采用热态自流修补料对这些部位进行修补。热态自流修补料应当具备以下性能：高温流动性好、烧结时间短、使用寿命长。目前，钢厂普遍使用以镁砂、沥青和添加剂组成的热态自流修补料。但这种材料在高温下会产生大量的有害烟尘，导致环境的污染；另外，由沥青结合的修补料烧结时间太长。这样既影响转炉了炼钢的节奏，又降低了转炉的利用率。为此，我们提出了研发一种快速烧结，没有污染的转炉炉底和大面维护材料——环保型水系转炉长寿命自流修补料。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型水系转炉长寿命自流修补料及其配制方法，使其既能够确保冶炼环保无污染，又能够实现缩短维护的时间、延长使用寿命，以此来减少维护的频率，提高冶炼效率。

为了实现这一目标，本发明所提供的环保型水系转炉长寿命自流修补料必须具备：①在生产、使用过程中没有任何污染；②良好的热态流动性；③良好的高温性能和抗侵蚀性；④良好的快速烧结性能。

基于以上要求，本发明主要采用以下解决方法：①采用高纯电熔镁砂、高纯烧结镁砂和二氧化硅微粉为主体原料，以H₂O作为介质，依据MgO-SiO₂-H₂O结合体系的特点，设计技术方案。②确保材料体系的高纯度，尽量减少杂质含量，优化材料的颗粒组成，合理的搭配各种结合剂、减水剂、促烧剂和缓凝剂，以达到良好的使用性能。目前，通常转炉修补料是采用沥青结合的含碳修补料，这种材料是采用碳结合的方式，虽然可以在高温下形成高强度、耐侵蚀等性能，但是由于沥青的使用不论是在生产或是在使用过程中都会产生很大的污染，排放有毒的烟气；另外沥青结合的修补料的流动性能不是很好而且烧结时间太长，这样在转炉内衬维护的过程中也存在着较大的缺陷。而本发明的修补料除了具备优良的高温性能，而且具备了环保无污染、流动性好、烧结时间短等诸多优点。

具体而言，本发明提供的环保型水系转炉长寿命自流修补料的组成方法如下(以下组成均是质量百分数)：

1.主体镁砂原材料：

高纯电熔镁砂 5～0mm，30～70％；

高纯烧结镁砂 5～0mm，10～40％；

高纯电熔镁砂细粉 ≤75μm，10～30％；

所述高纯电熔镁砂、高纯烧结镁砂以及高纯电熔镁砂是指MgO含量分别为98.3％或97.2％(详见表1，记作98电熔镁砂、97烧结镁砂，以及97电熔镁砂)，也即使用的高纯电熔镁砂和高纯烧结镁砂的MgO的质量百分含量大于或等于97％。

2.复合微粉材料为：

二氧化硅微粉(≤5μm) 1～8％；

和氧化镁微粉(≤75μm) 1～10％；

3.促烧剂为硅铁粉、碳化硅粉和金属微粉中的一种或两种，其加入总量为0.1-4％。

4、缓凝剂为柠檬酸、硼酸、酒石酸和草酸中的一种或两种，以主体镁砂原料、复合微粉和促烧剂为基准，外加0.1-0.5％。

综上所述，本发明由提供的自流体修补料是由主体原材料、复合微粉、促烧剂和缓凝剂共同组成，并采用聚磷酸盐(六偏磷酸钠或三聚磷酸钠)1～5％为结合剂。使用前要求加水搅拌大于8-10分钟，加水量为5～8％。从上述组分可以看出：

(1)本发明材料是采用高纯电熔镁砂、高纯烧结镁砂和二氧化硅微粉作为主体原材料，依据MgO-SiO₂-H₂O材料体系的特点，该材料具有较好的高温性能，而且在生产和使用过程中没有污染。

(2)该组成根据Andressen公式，采用粒度r_max＝5mm，q值为0.21，选择了较好的粒度组成(不同的q值可以存在多种粒度组成)，用来实现良好的流动性能。

(3)采用多种微粉(MgO微粉、SiO₂微粉等)复合使用，一方面是减少加水量提高材料的高温性能，另外还可以促进烧结，其次还能够有效的延长了材料施工的可使时间。

(4)本发明采用促烧剂(硅铁粉、碳化硅、金属微粉等)，主要作用也是尽可能减少烧结时间，提高材料的高温强度。

(5)采用缓凝剂，是为了延长施工的可使时间，能够有效灵活的满足转炉冶炼的要求。

由本发明提供的环保型(水系)转炉长寿命自流修补料基本组成为MgO含量(质量百分数)为85～95％；SiO₂含量(质量百分数)为1～12％；体积密度为2.5～2.9g/cm³；1100℃×3hr处理后耐压强度大于15Mpa；1500℃×3hr处理后耐压强度大于50Mpa。

由本发明提供的环保型水系转炉长寿命自流修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的主体镁砂、微粉原料和结合剂一起预混合均匀；

(3)将其它组分的颗粒原料与步骤(2)混合料一起混合均匀。

(4)使用时再外加入质量百分数为5-8％的水，搅拌8-10分钟。

总之，本发明采用高纯电熔镁砂、高纯烧结镁砂和二氧化硅微粉为主原材料；复合使用硅铁粉、碳化硅粉和金属微粉等一种或多种作为促烧剂，来实现自流修补料的快速烧结；采用柠檬酸、硼酸、酒石酸、草酸等一种或多种缓凝剂来实现自流修补料的施工时间；该材料还使用多种微粉(钝化MgO微粉、SiO₂微粉等)，进一步改善了材料的流动性、烧结性，增加了中、高温强度，提高了材料的耐冲刷性和抗冲击性。本发明提供的环保型转炉长寿命自流修补料热态强度高、抗高侵蚀和抗钢水冲刷性能好，在转炉冶炼多品种钢的条件下，一次修补能够连续使用长达到50小时，大大提供了转炉炼钢的效率，降低了耐材的消耗，延长了转炉炉衬材料的寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例与沥青结合的转炉自流修补进行对比，进一步阐明本发明实质性特点和优势。

本发明所述的主体原料以及SiO₂微粉的化学组成如表1所示，实施例1和2的具体组成见表2。

表1本发明所选取的主体原材料的化学组成：

表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，本发明的环保型水系转炉长寿命自流修补料的有很好的理化性能，并且在流动性、烧结时间、使用寿命和环境保护方面都比沥青结合的转炉自流修补料有着明显的优势。

Claims

1.一种环保型水系转炉长寿命自流体修补料，其特征在于所述的修补料包括主体镁砂原料、复合微粉、促烧剂和缓凝剂，采用聚磷酸盐为结合剂；

所述的自流体修补料基本组成为MgO的质量百分含量为85-95％，SiO₂质量百分含量为1-12％；

其中，①所述的主体镁砂原料为MgO质量百分含量大于或等于97％的5-0mm的电熔镁砂、5-0mm的烧结镁砂和≤75μm的电熔镁砂细粉；

②所述的复合微粉为二氧化硅微粉和氧化镁微粉；

③所述的促烧剂为硅铁粉、碳化硅粉和金属微粉中的一种或两种；

④所述的缓凝剂为柠檬酸、硼酸、酒石酸和草酸中的一种或两种；它是以上述①+②+③为基准外加的。

2.按权利要求1所述的自流体修补材料，其特征在于所述的主体镁砂原料、复合微粉、促烧剂和外加缓凝剂的组成为高纯电熔镁砂5～0mm，30～70％；高纯烧结镁砂，5～0mm，10～40％；高纯电熔镁砂细粉≤75μm，10～30％；二氧化硅微粉1～8％；氧化镁微粉1～10％；促烧剂0.1～4％；外加缓凝剂0.1～6.5％。

3.按权利要求1所述的自流体修补材料，其特征在于所述的二氧化硅微粉≤5μm，氧化镁微粉≤75μm，碳化硅或硅铁粉促烧剂≤75μm。

4.按权利要求1所述的自流体修补材料，其特征在于具体组成为：

①MgO质量百分含量等于98.3的电熔镁砂

5-0mm颗粒级配的质量百分含量为32％，

≤75μm细粉的质量百分含量为19％；

②MgO质量百分含量等于97.2的烧结镁砂

5-0mm颗粒级配的质量百分含量为32％；

③复合微粉的质量百分含量为15％；

④碳化硅和硅铁粉两种促烧剂的质量百分含量为2％；

⑤外加柠檬酸缓凝剂的质量百分含量为0.25％。

5.按权利要求1所述的自流体修补材料，其特征在于具体组成为：

①MgO质量百分含量等于97.2的电熔镁砂

5-0mm颗粒级配的质量百分含量为64％，

≤75μm细粉的质量百分含量为19％；

②复合微粉的质量百分含量为15％；

③碳化硅和硅铁粉两种促烧剂的质量百分含量为2％；

④外加柠檬酸和硼酸两种缓凝剂的质量百分含量为0.25％。

6.按权利要求4或5所述的自流体修补材料，其特征在于复合微粉中SiO₂微粉的质量百分数为5％，氧化镁微粉的质量百分含量为10％。

7.按权利要求4所述的自流体修补材料，其特征在于：

①质量百分含量为32％5-0mm颗粒级配具体为：

5-3mm 5％，

3-1mm 14％，

1-0mm 13％，

②质量百分含量为32％的烧结镁砂中5-0mm颗粒级配为：

5-3mm 15％，

3-1mm 14％，

1-0mm 13％。

8.按权利要求5所述的自流体修补材料，其特征在于质量百分含量为64％的5-0mm颗粒级配组成为：

5-3mm 10％，

3-1mm 28％，

1-0mm 26％。

9.配制如权利要求2、4或5所述的自流体修补料的方法，其特征在于：

①按组成进行称料；

②将组成中≤1mm的主体镁砂原料、复合微粉以及促烧剂的结合剂预混合均匀；结合剂的使用量为外加1-5％；

③将其它组分的颗料原料与步骤②的混合料再一起混匀；

④使用时再外加入质量百分数为5-8％的水，搅拌8-10分钟。