CN102531643A

CN102531643A - 一种喷补钢包造衬方法

Info

Publication number: CN102531643A
Application number: CN2010106147707A
Authority: CN
Inventors: 任学华; 翟明星; 田齐啸; 祝军辉
Original assignee: JINAN NEW EMEI CO Ltd
Current assignee: JINAN NEW EMEI CO Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种喷补钢包造衬方法。该喷补钢包造衬方法的特点是在使用后钢包残衬的表面喷涂混合均匀的喷补料和辅料，所述的喷补料包括：烧结板状刚玉、电熔白刚玉、电熔镁砂、硅微粉、尖晶石微粉；所述的辅料包括：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、糊精、苏州土、钛白粉、纯铝酸钙水泥。采用以上的方法喷补钢包造衬，可延长本体钢包衬的寿命；不需要拆除旧的钢包残衬，可大大节约包衬材料的用量，从而降低了成本；不需要支设模具便可快速地构筑衬体，省时省力。

Description

一种喷补钢包造衬方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种喷补钢包造衬方法。

背景技术

近年来，炉外精炼技术不断完善，品种钢的种类大幅增加，优质钢材的生产对钢水洁净度的要求越来越严，相应地对钢包用耐火材料的要求也越来越高。目前精炼钢包多采用不同档次的镁碳砖及铝镁碳砖，由于镁碳砖及铝镁碳砖的质量较低、易受钢包渣的侵蚀而减少其使用寿命，钢包耐火材料的消耗量就大大增加了。随着钢水品质的提高，含碳制品对精炼钢包钢水的增碳问题变得越发突出，根据冶炼超低碳钢时采集的数据表明，含碳钢包衬砖受到钢水的侵蚀、冲刷，砖中的碳向钢水中扩散，使钢水增碳，直接制约着钢水质量的提高。因此，高寿命的钢包无碳耐火材料日益受到钢厂的重视，采用传统方法生产的高铝砖、铝镁尖晶石不烧砖由于技术条件的限制以及近年来钢包炉外精炼技术的采用，使用寿命较低，一般为70-80次，不能满足生产需要。研究适合于精炼钢包的无碳耐火材料成为当前耐火材料领域的当务之急。

目前，大型钢包尤其是采用精炼工艺的钢包衬广泛采用镁碳砖。近年来，由于冶炼低碳钢、超低碳钢和提高钢包寿命的需要，已开发出无碳钢包衬，炉外精炼钢包寿命得到了大幅度提高。同时，钢包衬的无碳化、碱性化也是冶炼洁净钢的新需要，也是钢包衬用耐火材料的发展方向。无碳材料有机压成型砖（铝镁质或铝尖晶石质）、有整体浇注衬体(铝镁质、铝尖晶石质及铝镁尖晶石)、浇注预制块（与整体浇注衬体同）。

由于镁碳砖的成本较低，钢铁厂家在精炼钢包上大量使用镁碳砖及镁铝碳砖砌衬。近年来，国内外不断增长的钢铁产量需要大量衬砖，由于材料数量巨大，资源的匮乏使得成本逐渐增高。同时，在钢厂加热镁碳砖钢包过程所产生的烟气和废气，对生产现场环境及工作人员危害很大，钢包使用后的大量废弃物需处置，再次重复利用又需要额外的费用。

不断增长的钢产量和多年来需要不断缩短钢包的筑衬频率，尽管炼钢企业已经不断通过各种手段来减少修砌的工作人员，但是对于砖砌衬来说，任何人力节约和部分发展自动化作业都是不太可能。

由于严重的能源和环境问题，原材物料的紧缺不可避免地造成了成本的增加，因此本领域技术人员在10年前开始使用钢包衬的整体浇注技术。通过几年的发展，整体浇注技术在节约劳力和部分自动化方面取得了一定的突破，但用于精炼钢包整体衬的吨钢成本要比砖衬的要高。这种整体衬除了能节约时间和人工作业时间外，几乎没有任何成本优势。鉴于高档铝镁浇注料采用刚玉、高纯尖晶石、纯铝酸钙水泥及活性氧化铝微粉等原料，不仅价格昂贵，且养护和烘烤制度严格，加之我国钢铁的冶炼结构是多层次化，中、小型钢厂众多，因而目前尚无法普及这种高档次的钢包浇注料。

之前，本领域技术人员在对采用含碳材料的钢包砖使用时，每次用后都把侵蚀后剩余的残砖全部拆掉，再重新修砌新的砖衬。而在对整体浇注的包衬处理的过程中，是先将受到侵蚀的旧的材料拆除，然后再加入新的材料来造衬，使新加入的造衬材料能继续应用于生产中。这种先拆除旧材料再补入新材料的方法，耗时耗力，而且浪费资源。如果直接加入新的造衬材料，新旧两种材料不能很好的结合，势必会大大降低钢包衬的寿命，影响钢铁企业的正常生产节奏，成本反而会大大增加。因此，需要对造衬材料和工艺进行改进，在对受到钢包渣侵蚀的无碳内衬的处理过程中，能直接的喷补上新的造衬材料，使新旧两种材料完好的结合起来，实现钢包衬体料的多次循环使用，降低吨钢耐火材料消耗，节约成本，延长钢包衬体的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种无需拆除旧钢包残衬无需支设模具就可以快速地构筑衬体的喷补钢包造衬方法和可以与钢包残衬表面的残渣结合性能好的衬体材料。

本发明材料的喷补结合原理是：通过利用铝镁及铝镁尖晶石浇注料体系或喷补衬体的基质矿物组成与钢渣渗透反应的关系，使渣组份与新旧衬体有效地反应焊接在一起。

使用过程中渗入到衬体材料的熔渣与材料中矿物相发生反应，FeO被尖晶石固溶吸收，随后CaO/SiO₂/TiO₂与A1₂0₃反应生成铝酸钙类矿物而固化，并使气孔微细化，残余熔渣中富含Si0₂而变得粘稠。根据耐火材料层内温度分布，其温度下降进行固化，从而把新旧层以类似焊接的原理结合在一起。

该喷补钢包造衬方法的特点是，在钢包残衬的表面加入混合均匀的喷补料和辅料，所述的喷补料包括下述组份：烧结板状刚玉、电熔白刚玉、电熔镁砂、硅微粉、活性尖晶石微粉；所述的辅料包括下述组份：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、糊精、苏州土、钛白粉、纯铝酸钙水泥。

以上所说的在钢包残衬表面为钢包本体材料使用后，不拆除残衬，直接在残衬表面进行喷补的工艺方法。

以上所说的喷补料的重量份数为85～95份，辅料的重量份数为5～15份。

以上的喷补料中各种组份的重量份数为：烧结板状刚玉0～95份、电熔白刚玉0～95份、电熔镁砂0～5份、硅微粉0～5份、活性尖晶石微粉0～20份。

所述的辅料中，各种组份的重量份数为：三聚磷酸钠0～1份、六偏磷酸钠0～1份、糊精0～1份、苏州土0～6份、钛白粉0～6份、纯铝酸钙水泥0～10份。

不同颗粒粒径的烧结板状刚玉重量份数为：粒径在3～6mm之间的为0～10份、粒径在1～3mm之间的为25～40份、粒径在0.074mm～1mm之间的为20～35份、粒径小于0.074mm的为20～30份。

不同颗粒粒径的电熔白刚玉重量份数为：粒径在3～6mm之间的为0～10份、粒径在1～3mm之间的为25～40份、粒径在0.074mm～1mm之间的为20～35份、粒径小于0.074mm的为20～30份。

烧结板状刚玉含有重量百分比为95％～99.8％的Al₂O₃，电熔镁砂含有重量百分比为95%～99%的MgO，硅微粉含有重量百分比为95%～99%的SiO₂。

本发明技术在目前所有的钢包内衬材料中其吨钢消耗的耐火材料数量最低，普通钢包浇注料吨钢消耗耐火材料为3.4kg，镁炭砖及铝镁炭砖吨钢消耗耐火材料为2.9kg，本发明技术材料吨钢消耗耐火材料为0.93kg，虽然成本与镁碳砖相当，但以本发明材料代替镁炭砖或铝镁炭砖，在生产和使用过程中可实现节约烘烤用燃料50%标准原煤，能大幅度降低耐火原料和能源消耗。

在生产和使用本发明材料的过程中无任何排放，保护了环境。

使用本发明技术的钢包衬体可无限循环使用，与钢包浇注料及镁炭砖包衬相比，产生的工业垃圾可降低80%以上。

本发明技术采用高纯合成物料作原料，不污染钢水。

本发明的有益效果在于，不需要拆除旧的钢包残衬，大大节约了包衬材料的用量，从而降低了成本；且该方法不需要支设模具便可快速地构筑衬体，省时省力，也可以对局部进行修补，其施工体与浇注衬体具有一样的耐用性；可以与整体浇注衬体的旧衬或残渣进行反应焊接；本发明中的衬体材料也可以采用预制的方式成型后，采用与镁碳砖相同的修砌工艺构筑衬体，再通过喷补该发明材料与预制件使用后的残衬或残渣进行反应焊接，可大大延长预制件包衬的寿命。

附图说明

图1新的衬体图样

图2衬体使用后图样；

图3喷补造衬后图样；

图4喷补造衬后与新衬的耐用性。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作更进一步的说明，以便本领域技术人员更了解本发明。

实施例1

在120吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，即钢包残衬表面为钢包本体材料使用后，不拆除残衬，直接在残衬表面进行喷补（以下实施例的喷补过程均同上）。喷补料以重量份数计：取含Al₂O₃为99.0％（以重量百分比计）的烧结板状刚玉80份，含97%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂5份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉5份，活性尖晶石微粉15份。

不同颗粒粒径的烧结板状刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为10份、粒径在1～3mm之间的为30份、粒径在0.074mm～1mm之间的为25份、粒径小于0.074mm的为30份。

再取辅料三聚磷酸钠1份、六偏磷酸钠1份、糊精1份、苏州土6份、钛白粉6份、纯铝酸钙水泥10份混合均匀。

取喷补料85份，与15份的辅料搅拌混合均匀，再与8份的水均匀混合后，均匀喷补到钢包残留衬体的表面来形成新的衬体。

新衬体所测的各项化学指标：

Al₂O₃为85％，MgO为6%，SiO₂为1.5％；

体积密度：110℃×24h 3.02g/cm³；

耐压强度：110℃×24h 48MPa；1500℃×3h 119MPa；

线变化率：1550℃×3h烧后+0.08％；

该材料在120吨精炼钢包残衬上使用，寿命可达200炉次。

实施例2

在150吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，以重量份数计：取含Al₂O₃为99.2％（以重量百分比计）的电熔白刚玉80份、含95%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂5份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉2份，活性尖晶石粉为5份。

不同颗粒粒径的电熔白刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为8份、粒径在1～3mm之间的为35份、粒径在0.074mm ～1mm为30份、粒径小于0.074mm的为30份。

取喷补料90份，与10份的辅料搅拌混合均匀，与10份的水均匀混合后，均匀喷补到钢包残留衬体的表面来形成新的衬体。

其实测化学指标：

Al₂O₃为84％，MgO为5.5%，SiO2为1.6％；

体积密度：110℃×24h 2.96g/cm3；

耐压强度：110℃×24h 45MPa；1500℃×3h 122MPa；

线变化率：1550℃×3h烧后+0.04％；

该材料在150吨精炼钢包残衬上使用，寿命达到了205次以上。

实施例3

在150吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，以重量份数计：取含Al₂O₃为99.2％（以重量百分比计）的烧结板状刚玉80份、含Al₂O₃为99.2％（以重量百分比计）的电熔白刚玉90份、含95%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂15份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉2份，活性尖晶石粉为5份。

不同颗粒粒径的烧结板状刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为8份、粒径在1～3mm之间的为35份、粒径在0.074mm ～1mm之间的为30份、粒径小于0.074mm的为30份。

不同颗粒粒径的电熔白刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为10份、粒径在1～3mm之间的为35份、粒径在0.074mm ～1mm之间的为30份、粒径小于0.074mm的为30份。

再取辅料三聚磷酸钠1份、六偏磷酸钠1份、糊精1份、苏州土6份、纯铝酸钙水泥10份混合均匀。

实施例4

在120吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，喷补料以重量份数计：取含Al₂O₃为99.0％（以重量百分比计）的烧结板状刚玉95份，含97%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂1份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉1份，活性尖晶石微粉为15份。

不同颗粒粒径的烧结板状刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为5份、粒径在1～3mm之间的为25份、粒径在0.074mm～1mm之间的为35份、粒径小于0.074mm的为20份。

取喷补料90份，与15份的辅料搅拌混合均匀，再与8份的水均匀混合后，均匀喷补到钢包残留衬体的表面来形成新的衬体。

实施例5

在150吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，以重量份数计：取含Al₂O₃为99.2％（以重量百分比计）的电熔白刚玉90份、含95%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂13份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉3份，活性尖晶石粉为4份。

不同颗粒粒径的电熔白刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为8份、粒径在1～3mm之间的为35份、粒径在0.074mm ～1mm之间的为30份、粒径小于0.074mm的为30份。

再取辅料三聚磷酸钠1份、六偏磷酸钠1份、糊精1份、苏州土6份、钛白粉3份、纯铝酸钙水泥10份混合均匀。

实施例6

在180吨精炼钢包上用的焊接喷补内衬，以重量份数计：取含Al₂O₃为99.2％（以重量百分比计）的电熔白刚玉90份、含95%（以重量百分比计）MgO的电熔镁砂5份、含97%（以重量百分比计）SiO₂的硅微粉1份，活性尖晶石粉为5份。

不同颗粒粒径的电熔白刚玉重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为8份、粒径在1～3mm之间的为35份、粒径在0.074mm～1mm之间的为30份、粒径小于0.074mm的为30份。

实施例具有的特点：

本发明技术钢包衬的寿命大幅度提高，下表为同等钢包精炼条件下本发明专利与采用传统材料和工艺实施的钢包衬寿命对比：

Figure 2010106147707100002DEST_PATH_IMAGE001

从上表可以看出，通过在某钢厂实施本发明技术，钢包衬寿命在幅度提高，与镁碳砖相比提高了192%，与同类材质的整体打结钢包衬提高了170%。

本发明技术材料的吨钢耐火材料最低，镁碳砖钢包衬的吨钢耐火材料消耗为3.07kg/吨钢，整体打结钢包衬的吨钢耐火材料消耗为1.62kg/吨钢，本发明技术材料的吨钢耐火材料消耗为1.08kg/吨钢。

本发明技术产生的工业垃圾最低，是节能环保性技术，镁碳砖每生产70炉产生7.2吨废镁碳砖，采用整体打结钢包衬每生产76炉钢产生3.8吨废料废渣，采本发明技术每生产200炉钢只产生2.7吨废料。与镁碳砖相比，产生的的工业垃圾降低了90%，与整体打结钢包衬相比降低了75%。

Claims

1.一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，在钢包残衬的表面喷补混合均匀的喷补料和辅料，所述的喷补料包括下述组份：烧结板状刚玉、电熔白刚玉、电熔镁砂、硅微粉、活性尖晶石微粉；所述的辅料包括下述组份：三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、糊精、苏州土、钛白粉、纯铝酸钙水泥。

2.根据权利要求1所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，不拆除使用后的钢包残衬，在残衬表面直接喷补混合均匀的喷补料和辅料。

3.根据权利要求1所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的喷补料的重量份数为85～95份，辅料的重量份数为5～15份。

4.根据权利要求1或2所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的喷补料中各种组份的重量份数为：烧结板状刚玉0～95份、电熔白刚玉0～95份、电熔镁砂0～5份、硅微粉0～5份、活性尖晶石微粉0～20份。

5.根据权利要求1或2所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的辅料中，各种组份的重量份数为：三聚磷酸钠0～1份、六偏磷酸钠0～1份、糊精0～1份、苏州土0～6份、钛白粉0～6份、纯铝酸钙水泥0～10份。

6.根据权利要求1或2所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述烧结板状刚玉不同颗粒粒径的重量份数为：粒径在3～6mm之间的为0～10份、粒径在1～3mm之间的为25～40份、粒径在0.074mm～1mm之间的为20～35份、粒径小于0.074mm的为20～30份。

7.根据权利要求1或2所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述电熔白刚玉不同颗粒粒径的重量份数比为：粒径在3～6mm之间的为0～10份、粒径在1～3mm之间的为25～40份、粒径在0.074mm～1mm之间的为20～35份、粒径小于0.074mm的为20～30份。

8.根据权利要求1所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的烧结板状刚玉含有重量百分比为95％～99.8％的Al₂O₃。

9.根据权利要求1所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的电熔镁砂含有重量百分比为95%～99%的MgO。

10.根据权利要求1所述的一种喷补钢包造衬方法，其特征在于，所述的硅微粉含有重量百分比为95%～99%的SiO₂。