CN102372487B - 一种镁碳喷补料 - Google Patents
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Abstract
一种镁碳喷补料，其成分重量百分比为：钢包用后镁碳砖，10～65％；烧结镁砂，28～83％；结合剂3～7％，塑性剂0～2％。本发明镁碳喷补料采用一部分钢包用后镁碳砖，既可降低喷补料的生产成本，又能提高喷补料的抗侵蚀性。这样，不仅实现了用后耐材的再生利用和循环经济，而且有利于环境保护和可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢炉衬喷补技术，特别涉及一种镁碳喷补料。
背景技术
对炉衬进行修补维护是延长炉衬寿命、降低耐火材料消耗的重要措施。使用较多的修补措施是对炉衬进行喷补，在炉衬使用到中后期，对炉衬局部熔损的部位进行定期或不定期的喷补维护，可有效地延长炉衬寿命。喷补包括干法喷补、半干法喷补和湿式喷射修补等。对于炼钢炉衬，由于炼钢和精炼温度高、精炼工艺复杂、不同钢种冶炼等因素，造成炉衬侵蚀较快，需要频繁对炉衬进行喷补维护。炼钢炉衬需要具有优良的抗侵蚀性，因此对喷补料的品质也要求较高。一般采用MgO基的喷补料，以抵抗炼钢高温冶炼的侵蚀和冲刷作用。MgO基的喷补料包括镁质喷补料、镁钙质喷补料、镁铬质喷补料等。
美国专利US4168177公开了一种镁质喷补料的组成，该喷补料用于电炉和转炉炉衬的修补。骨料采用转炉用后镁砖，将用后镁砖压碎后作为喷补料的主原料，加入量约90％。其它成分是硅酸钠和钠基膨润土。
韩国专利KR20030053267公开了一种含碳喷补料，通过加入3-15％的石墨粉形成含碳喷补料，以提高炉衬喷补料的抗侵蚀性。
美国专利US2006009346公开了一种喷补料，在镁质材料中sulfamicacid与CaO结合，使喷补料具有高的热态强度和好的耐用性，用于炉衬的修补。
日本专利特开平3-65569公开了一种热态喷补修补料，以镁砂、白云石为主原料，加入结合剂、硬化剂和添加剂。通过添加Ca合金，提高了喷补料的热态附着性和热态强度。
韩国专利KR20040056627公开了一项喷补料，其以烧结镁砂、电熔镁砂和尖晶石为主原料，加入硅微粉、硅酸钠和氢氧化钙等结合剂。该喷补料具有优良的附着性和耐侵蚀性。
韩国专利KR20040056628公开了一种热态喷射料，其特点是，主原料除了镁砂，还加入了30-50％的用后镁铬砖，另外加入CaCO3，Ca(OH)2，六偏磷酸钠和硅酸钠等。该喷射料用于炼钢炉衬修补。
日本专利特开2004-162952公开了一项专利。采用转炉用后镁碳砖生产转炉热态修补料。骨料采用废镁碳砖，粒度0.3-20mm，MgO 70-85％，C含量10-15％。实施例显示，当废砖加入量20-70％，基质和剩余骨料采用镁砂，以焦油沥青和酚醛树脂为结合剂制成的转炉热态修补料，流动性和粘结强度较好。
中国专利CN101481257公开了一种钢包渣线喷补料。主原料采用镁质或镁钙质材料，采用硅酸盐和磷酸盐复合结合剂，加入添加剂B2O3。喷补一次平均可提高钢包渣线寿命10次以上。
综合上述国内外专利，有3个专利采用了用后耐材。其中2个专利采用用后镁砖和镁铬砖生产喷补料或喷射料用于炉衬的修补。另一个采用转炉用后镁碳砖生产转炉热态修补料，转炉用后镁碳砖品位较高，碳含量高，大于等于18％，但用后砖数量少，转炉冶炼几千炉到1万多炉才进行拆炉大修，转炉用后砖来源少。转炉用后镁碳砖在破粉碎废砖时，丢弃了细粉，采用0.3-20mm的转炉用后镁碳砖，废砖资源没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是生产一种镁碳喷补料，采用钢包用后镁碳砖，既可降低喷补料的生产成本，又能提高喷补料的抗侵蚀性。不仅实现了用后耐材的再生利用和循环经济，而且有利于环境保护和可持续发展。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种镁碳喷补料，其成分重量百分比为：钢包用后镁碳砖，10～65％；烧结镁砂，28～83％；结合剂3～7％，塑性剂0～2％。
进一步，所述的烧结镁砂的MgO含量不低于90％。
所述的钢包用后镁碳砖的粒度0.088-3mm。
所述的结合剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、固体水玻璃、硅微粉或轻烧镁粉中的一种或几种的组合。
所述的塑性剂为粘土和/或膨润土。
本发明的喷补料主要用于钢包渣线的喷补。由于镁质材料与刚玉质材料相比具有较好的抗渣性，因此钢包渣线一般采用镁质喷补料，主原料采用中低档烧结镁砂，结合剂采用磷酸盐和水玻璃等。随着大量高等级钢和纯净钢冶炼的需求，炉外精炼的比重和要求越来越高。钢包越来越承担着精炼炉的功能，底吹氩搅拌，RH真空精炼，CAS-OB炉外精炼，LF-VD处理等，钢水在钢包内停留时间长、精炼温度高，使得钢包耐材所受的负荷越来越大，耐材侵蚀严重，制约了钢包寿命的提高。尽管钢包渣线采用镁碳砖，但用于高温渣的强烈侵蚀作用，镁碳砖往往出现砖缝凹陷、砖面侵蚀和剥落，钢包中间维修时镁碳砖需要更换，寿命往往只是包壁的一半或更低。因此，比较有效的常规修补措施是对渣线局部侵蚀的镁碳砖进行喷补修补，以提高镁碳砖的使用寿命。
本发明的喷补料采用钢包用后镁碳砖为原料，一方面可降低喷补料的制造成本；另一方面，加入钢包用后镁碳砖引入了一部分碳，由于碳与渣的不侵润性，可以提高喷补料的抗渣性。
钢包渣线镁碳砖使用中受到高温熔渣的侵蚀和钢包吹氩时钢水的冲刷，另外，使用间隙可能会氧化，反复使用急冷急热可能会发生剥落。因此，钢包渣线镁碳砖要进行中修，包括大修，钢包一个炉役要更换2次，产生大量的用后镁碳砖。
钢包镁碳砖一般采用电熔镁砂和鳞片状石墨为主原料，并加入金属铝等抗氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，是一种品位较好的耐火材料，具有很好的再利用价值。
由于含有碳，钢包用后镁碳砖基本不粘渣铁，有时会粘一点渣，但没有渣渗透，比较容易处理。用后镁碳砖与原砖相比，主成分基本没有变化，但在使用中会生成一些Al4C3。由于Al4C3易水化发生膨胀，如要再生制品，则必须进行水化处理。
下面是用后镁碳砖的处理流程：
从现场取来钢包用后镁碳砖，先鄂破成小块，然后进行颗粒整形。筛分后的颗粒分布，5mm以上基本没有，5-3mm少量，3-1mm和1-0.088mm大约各占一半，5-3mm再破碎成较小的颗粒。这样，用后砖得到了全部利用。用后料主要以3-1mm和1-0mm配入喷补料，其化学成分如表1。
表1钢包用后镁碳砖的化学成分(wt％)
试验室研究再生喷补料，需要成型试样测定性能，因此对用后料进行了水化处理。考虑到钢包喷补料是热态下对渣线进行喷补，喷涂层中的水分会马上蒸发，材料中即使有Al4C3也来不及水化。因此，正式生产喷补料时可不必对用后料进行水化处理。
喷补料是对红热钢包的渣线实施喷补修补，喷补温度一般在900～1200℃。对于这样的喷补工矿条件，首先要求喷补料在热态喷补时具有良好的附着性。由于热态喷补时，喷涂层中的水分急剧蒸发，要求喷补料在中温下具有一定的强度，同时水分急剧蒸发需要足够的气孔通道，较高的气孔率则有利于水分的蒸发，否则喷涂层在一定的水蒸汽压的作用下容易发生剥落。
钢包用后镁碳砖的加入量以10-65％为宜。低于10％，通过加入用后镁碳砖引入的碳含量较少，改善抗渗透性的能力不足，并且喷补料制造成本的降低不明显；高于65％，太多的钢包用后镁碳砖使得喷补料的加水量和显气孔率明显增加，强度也降低，同时镁砂细粉的含量较少，造成喷补料的粘性较差、附着性降低。
本发明的结合剂可采用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、固体水玻璃、硅微粉和轻烧镁粉等，可以是几种的组合。加入粘土或膨润土作为塑性剂，可改善喷补料的粘性和塑性。
本发明与前述现有国内外专利相比：
其中2个专利采用用后镁砖和镁铬砖生产喷补料或喷射料用于炉衬的修补，与本发明明显不同。另一个采用转炉用后镁碳砖生产转炉热态修补料，而本发明是采用钢包用后镁碳砖生产喷补料；前者的转炉用后镁碳砖品位较高，碳含量高，大于等于18％，但用后砖数量少，转炉冶炼几千炉到1万多炉才进行拆炉大修，用后砖来源少。而钢包渣线镁碳砖的品位较低些，一般碳含量大于等于14％，但钢包用后镁碳砖数量大，钢包渣线镁碳砖不到100炉就要进行更换。前者在破粉碎废砖时，丢弃了细粉，采用0.3-20mm的转炉用后镁碳砖，废砖资源没有得到有效利用。而本发明在破粉碎废砖时并不丢弃细粉，废砖破碎后全部利用，达到资源的最大化利用，用后砖粒度采用0.088-3mm的钢包用后镁碳砖。前者生产的热态修补料是在转炉热态时将修补料倒入转炉需要修补的部位，而后者是采用机械喷补方式将修补料喷补在钢包渣线部位。
本发明的有益效果
本发明通过引入钢包用后镁碳砖，一方面实现了用后耐材的循环利用，降低了喷补料的制造成本；另一方面，加入钢包用后镁碳砖引入了碳，由于碳与渣的不侵润性，阻止了渣渗透，提高了镁质喷补料的抗渣侵蚀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
表2列出了本发明实施例和比较例的配比。实施例是在比较例镁质喷补料的基础上以钢包用后镁碳砖逐步替代3-1mm和1-0mm的镁砂。表3列出了本发明实施例和比较例的性能。
表2单位：重量百分比
表3
可以看出，与不加钢包用后镁碳砖的比较例相比，发明例的密度较低、气孔率较高、强度较低。显然，这是加入钢包用后镁碳砖引入碳所致，由于碳与水的不侵润性，造成加水量增加，使得密度降低气孔率增加，引入碳使得材料的烧结性能降低，造成烧后强度较低。鉴于喷补料往往注重抗侵蚀性，强度并不很重要。
表4列出了抗渣性试验结果，其中发明例为埋碳条件下处理。比较例，镁质喷补料抗渣试验结果明显出现渗透，而发明例，加入钢包用后镁碳砖引入了碳，由于碳与渣的不侵润性，阻止了渣渗透。因此，通过加入钢包用后镁碳砖，改善了镁质材料的抗渣渗透性。
表4抗渣试验结果(1500℃×5h)
综上所述，本发明的喷补料采用钢包用后镁碳砖，通过加入的钢包用后镁碳砖引入了碳，由于碳与渣的不侵润性，阻止了渣渗透，提高了镁质喷补料的抗侵蚀性。既可降低喷补料的生产成本，又能提高喷补料的抗侵蚀性。不仅实现了用后耐材的再生利用和环境保护，而且促进循环经济和可持续发展。
Claims (4)
1.一种镁碳喷补料，其成分重量百分比为：钢包用后镁碳砖，10～65％；烧结镁砂，28～83％；结合剂3～7％，塑性剂0～2％；其中，所述的结合剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、固体水玻璃、硅微粉或轻烧镁粉中的一种或几种的组合。
2.如权利要求1所述的镁碳喷补料，其特征是，所述的烧结镁砂的MgO含量不低于90％。
3.如权利要求1所述的镁碳喷补料，其特征是，所述的钢包用后镁碳砖的粒度0.088-3mm。
4.如权利要求1所述的镁碳喷补料，其特征是，所述的塑性剂为粘土和/或膨润土。
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