CN102674868A - 一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板及其生产方法,其原料组成按质量比为:镁砂60~88份,氧化镁超微粉5~15份,碳0.2~10份,抗氧增强剂0.2~10份,树脂结合剂2.5~5.5份,生产方法包括配料、混料、成型、固化等步骤。本发明的转炉出钢挡渣用镁碳质滑板较现广泛使用的铝锆碳滑板熔损扩孔速率降低1/2以上, 用后滑板板面平整规则,裂纹细微,无石墨氧化致使滑板板面拉毛夹钢现象。断面上材料组织致密、结构中碳无明显的氧化和组织疏松现象。滑板使用可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域,特别涉及一种转炉出钢滑板挡渣用镁碳质滑板及其生产方法。
背景技术
转炉渣具有较高的氧化性,并富含磷、硫等对钢材质量有害的杂质元素,钢包渣中的转炉下渣是最有害的,为了防止转炉渣中的杂质进入精炼炉,提高精炼炉的效率和钢的质量,要求转炉出钢过程中挡渣,有效防止钢水回磷、回硫, 从而改善钢水质量,提高合金收得率,减少钢水中夹杂物,提高钢水洁净度,还可为后续精炼创造条件。
各国为完善转炉出钢档渣工艺技术,发明了十几种档渣法,目前为止最好的挡渣方法是滑板挡渣技术,其原理是将类似于钢包滑动水口控流系统转化设计并安装在转炉出钢口位置,由于通过液压驱动系统开闭滑板非常迅速且控制良好,在出钢前期根据转炉倾角关闭开启滑板实现出钢前期档渣,在出钢后期通过与红外线下渣检测技术相结合实现钢渣流出出钢口时的自动判渣和挡渣,能够对出钢过程中的前期渣和后期渣均有效地挡渣,档渣成功率可达到100%,极大地提高了档渣效果。转炉出钢过程中采用该系统可以达到转炉自动挡渣出钢,并实现少渣、无渣出钢的目的。有效减少了钢水回磷、回硫和提高了合金收得率,提高了钢水的洁净度对钢铁企业降低冶炼成本提升品种质量能力意义重大。
目前制约滑板档渣技术发挥其先进性和快速推广的主要因素是滑板寿命,由于滑板使用寿命较低,需要频繁更换,影响了炼钢生产节奏和转炉产能发挥,不能达到钢厂的使用要求。各钢厂使用的档渣滑板主体品种为铝碳锆质,使用寿命一般8-13次,使用寿命较低,在对滑板寿命要求高的钢厂采用内孔镶嵌锆环的滑板,使用寿命有所提高,一般为12-18次,但滑板制造工艺复杂、锆环成本昂贵。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种转炉出钢滑板挡渣用镁碳质滑板及其生产方法,该滑板使用可靠性高,寿命长,成本低。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成按质量比为:镁砂60~88份,氧化镁超微粉5~15份,碳0.2~10份,抗氧增强剂0.2~10份,树脂结合剂2.5~5.5份;所述镁砂选自电熔镁砂、烧结镁砂中的一种或两种;所述镁砂中MgO质量百分含量≥85%,允许添加质量百分含量不超过15%的镁铝尖晶石砂和/或氧化锆砂,镁铝尖晶石砂和/或氧化锆砂的加入能提高滑板的抗热震性;优选电熔镁砂,MgO质量百分含量≥97%;所述镁砂中以质量份数计3-1mm粒度的颗粒占40~58份,1-0mm粒度的颗粒占10~15份,88μm-0粒度的颗粒占10~15份。
所述氧化镁超微粉其中位径≤8μm;所述氧化镁超微粉中MgO质量百分含量≥60%,允许添加质量百分含量不超过40%的氧化铝超微粉、镁铝尖晶石超微粉、氧化锆超微粉和碳超微粉中的之一或组合。
所述碳选自天然石墨、人工合成石墨、碳黑之一或组合;优选地为天然石墨。
所述抗氧增强剂选自硼、铝、硼的碳化物、硼的氮化物、铝的氮化物、六硼化钙之一或组合。优选硼、铝、碳化硼、和六硼化钙,所述抗氧增强剂粒度≤150μm。
所述树脂结合剂选自酚醛树脂、呋喃树脂、改性酚醛树脂树脂,优选地为改性酚醛树脂,所述树脂结合剂残碳量≥45%,粘度为5~20Pa·S。
镁砂是以氧化镁为主要成分的基本耐火原料,氧化镁熔点高达2800℃,是高温性能优异的耐火氧化物,对碱性熔渣有很好的抗侵蚀性能,但是它有相当高的热膨胀系数和弹性模量,使这类材料的抗热震性较差,另外,镁质材料在高温下易受熔渣渗透而导致结构剥落,需要采取技术措施改善。石墨同时具有耐火性能,热震稳定性和抗渣渗透性能优良等特点,对碱性渣具有良好的高温抗侵蚀性。以镁砂为主骨料、含有一定量碳的耐火材料,将同时具有优良的耐高温、抗渣熔损渗透性能和基本的热震稳定性。
氧化镁基超微粉的加入,增强了材料的致密性,既利用了其表面活性高具有凝聚结合作用、又利用氧化镁基超微粉的活性烧结和反应烧结特性,使镁碳质滑板在高温使用环境下形成充分烧结致密的耐火组织结构和良好的使用特性,避免了传统碱性含碳耐火材料单纯依赖碳结合易因碱性耐火材料颗粒的膨胀效应或碳结合受氧化破坏使坯体组织疏松。氧化镁基超微粉的加入量低于5%时生产的转炉出钢挡渣用镁碳质滑板中气孔率偏高,对滑板的抗氧化性和抗渣渗透性改进也不利;高于15%时,超出耐火砖组织中颗粒堆积的合理比例范围,砖体的密度下降、气孔率上升,最终将影响滑板的使用寿命,试验证明加入量9%左右效果最佳,热震稳定性最好。
抗氧增强剂中硼和六硼化钙的抗氧化性能和增强性能基本相当,铝主要起增强作用,硼的碳化物、硼的氮化物以及铝的氮化物主要起抗氧化性能。
由于转炉的作业工矿条件十分苛刻,要求炉衬耐火材料具有高耐火性能,因此,采用的耐火原材料杂质含量必须低,否则将降低材料的耐火性能。
本发明的转炉出钢挡渣用镁碳质滑板较现广泛使用的铝锆碳滑板熔损扩孔速率降低1/2以上, 用后滑板板面平整规则,裂纹细微,无石墨氧化致使滑板板面拉毛夹钢现象。断面上材料组织致密、结构中碳无明显的氧化和组织疏松现象。滑板使用可靠性高。该材质的档渣滑板在120t转炉上进行了批次试用,试用寿命可达到15炉以上。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的镁砂,加入到混料机里并混合均匀,然后加树脂结合剂并混合均匀,最后添加88μm-0的镁砂、氧化镁超微粉、碳和抗氧增强剂,并混合均匀;
C、取出混合好的料,在摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中保温固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、保温干燥处理。
其中所述步骤D中保温固化条件为:在150-280℃保温10-20h,步骤F保温干燥条件为:保温温度≥80℃,保温时间≥1h。
具体实施方式
实施例1
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的电熔镁砂,加入到750型强力式混料机里并混合1分钟,然后加酚醛树脂并混合4分钟,最后添加88μm-0电熔镁砂、氧化镁超微粉、天然石墨和硼,并混合20分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2500C保温10小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、1100C保温1小时干燥处理。
实施例2
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的烧结镁砂,加入到750型强力式混料机里并混合2分钟,然后加呋喃树脂并混合4分钟,最后添加88μm-0烧结镁砂、氧化镁超微粉、人工合成石墨和铝,并混合15分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在1500C保温20小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、800C保温4小时干燥处理。
实施例3
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的电熔镁砂、颗粒度3-1mm的镁铝尖晶石砂,加入到750型强力式混料机里并混合3分钟,然后加改性酚醛树脂并混合3分钟,最后添加88μm-0电熔镁砂、氧化镁超微粉、氧化铝超微粉、铝镁尖晶石超微粉、氧化锆超微粉、碳超微粉、碳黑、碳化硼和铝粉,并混合30分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在1800C保温17小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、1000C,保温2小时干燥处理。
实施例4
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的烧结镁砂、颗粒度1-0mm的氧化锆砂,加入到750型强力式混料机里并混合2分钟,然后加改性酚醛树脂并混合5分钟,最后添加88μm-0烧结镁砂、氧化镁超微粉、氧化铝超微粉、天然石墨、氮化硼和铝粉,并混合25分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2000C保温15小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、1200C,保温1小时干燥处理。
实施例5
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的电熔镁砂,加入到750型强力式混料机里并混合2分钟,然后加呋喃树脂、改性酚醛树脂并混合4分钟,最后添加88μm-0电熔镁砂、氧化镁超微粉、天然石墨、碳黑、硼、铝、碳化硼,并混合20分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2500C保温10小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、1100C保温1小时干燥处理。
实施例6
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的电熔镁砂、颗粒度1-0mm的烧结镁砂,加入到750型强力式混料机里并混合3分钟,然后加酚醛树脂并混合5分钟,最后添加88μm-0烧结镁砂、氧化镁超微粉、氧化锆超微粉、碳超微粉、人工合成石墨和六硼化钙,并混合25分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2800C保温10小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、900C保温3小时干燥处理。
实施例7
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成配比见表1。
一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm的电熔镁砂、颗粒度1-0mm的烧结镁砂和氧化锆砂,加入到750型强力式混料机里并混合2分钟,然后加呋喃树脂并混合4分钟,最后添加88μm-0烧结镁砂和镁铝尖晶石砂、氧化镁超微粉、铝镁尖晶石超微粉、碳超微粉、氧化锆超微粉、天然石墨和氮化铝和硼,并混合20分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2500C保温10小时进行固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、1100C保温1小时干燥处理。
对比例
常规转炉出钢挡渣用铝锆碳质滑板,其原料组成配比见表1。它的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度2.5-1mm和1-0mm的烧结刚玉和1-0mm的锆莫来石,加入到750型强力式混料机里并混合2分钟,然后加酚醛树脂并混合4分钟,最后添加剩余的配料,并混合25分钟;
C、取出混合好的料,在1000吨摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中在2500C保温10小时进行固化,随后自然冷却;
E、把固化的半成品放在窑车的匣钵内,在匣钵内滑板的四周埋好碳,防止高温下滑板氧化。推入窑内进行碳化烧成,其烧成温度为14500C,时间12h。然后自然冷却至室温后出窑。取出滑板;
F、埋碳烧后的坯体放在真空加压加热的浸渍设备里,进行加热到2000C,并抽真空到10Pa以下保持15分钟后,充入热的液体沥青,并淹没滑板坯体后,泄掉真空,并加压,其压力为1.7MPa,保持3小时后,泄压,排出液体沥青后,取出浸渍后的滑板坯体;
G、浸渍后的滑板坯体,进行回火处理。把同样把滑板坯体放入匣钵内,埋碳后推入窑内升温。加热温度到6000C保温3小时后,自然冷却至室温后出窑。取出滑板坯体;
H、表面清理干净,并将工作面磨平到平整度0.06mm以内,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
I、1100C保温1小时干燥处理。
实施例1~7制备的转炉出钢挡渣用镁碳质滑板和对比例制备的铝锆碳质滑板性能测试数据见表2,由表2可以看出,对于决定滑板使用寿命的性能参数熔损扩孔速率,本发明滑板的均明显低于铝碳锆质滑板,也就是说本发明滑板的使用寿命更长。
表1实施例1~7转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的原料组成
表2实施例1~7制备的转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的性能测试数据
实施例 | 体积密度,g/cm3 | 显气孔率,% | 熔损扩孔速率,mm/ch |
1 | 3.18 | 2.5 | 2.9 |
2 | 3.20 | 2.2 | 2.2 |
3 | 3.08 | 3.0 | 2.0 |
4 | 3.06 | 3.5 | 1.8 |
5 | 3.08 | 3.2 | 1.5 |
6 | 3.15 | 2.0 | 2.8 |
7 | 3.05 | 2.1 | 1.7 |
对比例 | 3.17 | 6.5 | 5 |
Claims (10)
1.一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板,其原料组成按质量比为:镁砂60~88份,氧化镁超微粉5~15份,碳0.2~10份,抗氧增强剂0.2~10份,树脂结合剂2.5~5.5份。
2.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述镁砂选自电熔镁砂、烧结镁砂中的一种或两种;优选为电熔镁砂;所述镁砂中MgO含量≥85%,所述镁砂还含有质量百分含量不超过15%的镁铝尖晶石砂和/或氧化锆砂。
3.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述镁砂中以质量份数计3-1mm粒度的颗粒40~58份,1-0mm粒度的颗粒10~15份,88μm-0粒度的颗粒10~15份。
4.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述氧化镁超微粉其中位径≤8μm。
5.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述氧化镁超微粉中MgO质量百分含量≥60%;所述氧化镁超微粉还含有质量百分含量不超过40%的氧化铝超微粉、镁铝尖晶石超微粉、氧化锆超微粉和碳超微粉中的之一或组合。
6.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述碳选自天然石墨、人工合成石墨、碳黑之一或组合,优选为天然石墨。
7.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述抗氧增强剂选自硼、铝、硼的碳化物、硼的氮化物、铝的氮化物、六硼化钙之一或组合;优选碳化硼、硼、铝、和六硼化钙之一或组合;所述抗氧增强剂粒度≤150μm。
8.如权利要求1所述的镁碳质滑板,其特征在于:所述树脂结合剂选自酚醛树脂、呋喃树脂、改性酚醛树脂中的一种或几种;优选为改性酚醛树脂。
9.一种转炉出钢挡渣用镁碳质滑板的生产方法,包括以下步骤:
A、按配方量称取各原料组分;
B、将颗粒度3-1mm和1-0mm的镁砂,加入到混料机里并混合均匀,然后加树脂结合剂并混合均匀,最后添加颗粒度88μm-0的镁砂、氧化镁超微粉、碳和抗氧增强剂,并混合均匀;
C、取出混合好的料,在摩擦压力机上成型;
D、将成型后的坯体放入热固化窑中保温固化,随后自然冷却;
E、将保温固化后的坯体的工作面磨平,然后对坯体边沿进行金属打箍和工作面涂固体润滑剂;
F、保温干燥处理。
10.如权利要求16所述的生产方法,其特征在于:所述步骤D中保温固化条件为:在150-280℃保温10-20h,步骤F保温干燥条件为:保温温度≥80℃,保温时间≥1h。
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