CN102718503B

CN102718503B - 一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料

Info

Publication number: CN102718503B
Application number: CN201210219985.8A
Authority: CN
Inventors: 潘波; 宋齐; 杨晓峰; 李英; 余占国; 高心魁
Original assignee: LIAONING QINGHUA REFRACTORIES CO Ltd
Current assignee: Liaoning Qinghua Refractories Co., Ltd.
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN102718503A

Abstract

本发明涉及不锈钢精炼设备用耐火捣打料领域，尤其涉及一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料，其特征在于，其各原料组分按重量百分比组成如下：高纯镁钙砂 92.2%～94.5%；二甲基硅油5%～7%；钛白粉0.5%～0.8%。所述钛白粉为金红石型钛白粉，TiO₂含量≥95%。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）能有效保护镁钙质耐火材料不发生水化。2）施工更方便，不需搅拌、开袋即用。3）无粉尘、无毒害。4）不含硫、磷以及其他能污染钢液的杂质。5）在不锈钢精炼设备1000℃的烘烤阶段即可拥有较高强度，高温烧后体积微膨胀，保证了冶炼过程安全。

Description

一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料

技术领域

本发明涉及不锈钢AOD精炼炉、GOR转炉、VOD钢包用耐火捣打料领域，尤其涉及一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料。

背景技术

不锈钢因其具有不锈、美观、耐蚀、高寿命、可回收、寿命周期成本低等优良性能而广泛用于国计民生的各个领域。近几年不锈钢以每年4%~6%的速度增长，随着居民生活水平的不断提高，不锈钢产量仍将保持高速增长。在我国不锈钢精炼设备以AOD炉、GOR炉和VOD钢包为主。在不锈钢精炼的耐材选择方面，由于镁钙质耐火材料具有原料分布广泛、成本低廉、高温稳定性好、在生产和使用过程中对环境和钢水没有污染、并能从一定程度上降低钢水中的S、P等杂质的优点，而被我国大部分的AOD炉、GOR炉和VOD钢包采用做工作衬砖。

但是镁钙质耐火材料的缺点也很明显，由于含有游离氧化钙，易发生水化反应，影响使用效果。所以在生产、储运和使用过程中，镁钙质耐火材料都极力避免与水接触。目前镁钙质耐火砖的生产过程中已采用无水结合剂、储运过程采用密封包装，解决了生产和储运的水化问题。但在使用过程中，由于在砌筑不锈钢精炼设备的耐火砖时，有些特殊区域结构复杂、空隙狭小，无法使用耐火砖，必须由工人使用不定型耐火材料人工填补，而许多不定型耐火材料需要加水后才可使用，这就与镁钙质耐火材料易水化的特性相矛盾。

为解决此问题，前人曾做过以下尝试，在上个世纪曾经出现了以焦油沥青为结合剂的镁钙质捣打料，虽然采用了无水结合剂，但在施工时味道刺鼻，烘烤时会产生黄烟，对环境影响极大。焦油沥青中含致癌物质3、4-苯并芘高达2.5%~3.5%，高温处理时会随烟气一起挥发出来，排出的沥青烟气中含3、4-苯并芘测量为1.3~2毫克/立方米。经科学检测证明，焦油沥青和沥青烟中所含的3、4-苯并芘是引起皮肤癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一，因为环保问题，以焦油沥青作为结合剂的捣打料现在已很少使用。

后来出现了采用相对环保的含碳树脂做结合剂的捣打料，如专利号200810197067.3的“一种高炉环保型捣打料”，虽然解决了苯并芘污染的问题，但由于CaO会促进树脂的固化，导致产品存放时间过短，在使用前就已经固化，无法实际应用。此外这种捣打料中还添加沥青粉等含碳物质，导致捣打料中碳含量过大，造成不锈钢液增碳，不利于不锈钢的精炼。

也有人尝试过不加结合剂的镁钙质耐火材料，在专利号200510011208.4的“高钙低铁镁质干法捣打料及其制备方法”中，提出以氧化铁为促烧结剂，干法施工的捣打料。采取干法施工虽然可以避免水化，但干法施工适用于面积较大、能使用震动叉施工的位置，例如电炉底部。但在AOD炉、GOR炉和VOD钢包需要使用不定型耐火材料的位置，空隙较小、结构较复杂，干法施工就不能满足要求了。

除以上尝试外，还有采用铬酸盐（专利号：91103369.6）和磷酸盐做结合剂的捣打料，采用铬酸盐和磷酸盐做结合剂的耐火捣打料存在以下缺点。①在使用时都必须现场加水搅拌才能使用，而水对含有游离钙的镁钙质耐火材料影响非常严重，因此铬酸盐和磷酸盐结合剂一般都用于镁质捣打料，但在混料搅拌时加入的水也会造成镁钙质耐火砖的水化，影响镁钙质耐火砖的使用效果。②在现场搅拌需要设备和人力，增加了劳动强度，延长了作业时间。③现场施工条件有限，如果没有专业搅拌设备，只能是工人用铁锹搅拌，无法保证耐火捣打料的搅拌质量。④采用铬酸盐结合剂的耐火捣打料，虽然可以满足高温性能的要求，但是由于铬酸盐有剧毒，对施工人员健康危害极大，在一些发达国家这种有毒的铬酸盐耐火捣打料已经被禁止使用。⑤采用磷酸盐结合剂，在冶炼过程中杂质磷会进入钢液中，影响钢液质量，不利于不锈钢的冶炼。

发明内容

本发明的目的是提供一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料，克服现有技术的不足，使用时不需加水，不需搅拌，无毒、无害，不含磷、硫等对钢水有害的杂质，易烧结、强度高，适合配合镁钙质耐火砖使用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料，其各原料组分按重量百分比组成如下：高纯镁钙砂 92.2%～94.5%，分别制成A、B、C、D、E五种粒度，其中：10≥A＞5mm 0～10%、5≥B＞3mm 15～25%，3≥C＞1mm 15～20%，1≥D＞0.088 mm 20～25%，E≤0.088mm 25%～30%；

二甲基硅油结合剂 5%～7%；

钛白粉添加剂粒度≤0.045mm 0.5%～0.8%。

所述高纯镁钙砂采用高温油竖窑烧制，其主要成分按重量百分比含量为：MgO≥65%，CaO 30%±2%，杂质总量（Al₂O₃+Fe₂O₃+SiO₂）≤2.5%，颗粒体积密度≥3.2g/cm³。

二甲基硅油无色、无味、无毒，可以充分保证施工人员的健康安全。二甲基硅油具有表面张力小、憎水、防潮的特性，将二甲基硅油与镁钙砂混合后，二甲基硅油可以均匀的包覆在镁钙砂颗粒表面，减少CaO与水接触的机会，起到防水化的作用。二甲基硅油在500℃时会分解出活性极大的二氧化硅微粒，能够与氧化钙生成硅酸钙，促进镁钙砂烧结，并造成体积微膨胀，使耐火捣打料与耐火砖结合更紧密，其生成物硅酸二钙的熔点2130℃、硅酸三钙的熔点2065℃，均具有高耐火度，不会影响产品高温性能。

所述钛白粉为金红石型钛白粉，TiO₂含量≥95%。TiO₂可以在白云石颗粒与基质界面处形成针状CaTiO₃，封闭气孔，提高抗折强度，改善耐火捣打料抗水化性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明不含水也不需要外加水，能有效保护镁钙质耐火材料不发生水化，特别适合与镁钙质耐火砖配合使用。

2）本发明现场施工更方便，不需搅拌、开袋即用，保证了产品质量稳定，并且降低劳动强度、缩短施工时间。

3）本发明健康环保，无粉尘、无毒害，对人体无不良影响，可以保证施工人员健康、安全。

4）本发明不含硫、磷以及其他能污染钢液的杂质，并且可以起到净化钢水的作用，尤其适宜冶炼洁净钢和高纯度钢使用。

5）易烧结、寿命高，在不锈钢精炼设备的1000℃烘烤阶段即可拥有较高强度，高温烧后体积微膨胀，保证了冶炼过程安全。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

书馆

实施例1

其各原料组分按重量百分比组成如下：高纯镁钙砂 92.2%，分别制成B、C、D、E四种粒度，其中：5≥B＞3mm 25%，3≥C＞1mm 20%，1≥D＞0.088 mm 20%，E≤0.088mm 27.2%，二甲基硅油7%，金红石型钛白粉 ≤0.045mm 0.8%。检测性能指标见附表1。

将这种耐火捣打料用于不锈钢AOD炉中，特别是炉底和炉壁接触的A区，见图1。此位置由于耐火砖的蚀损，耐火捣打料在冶炼几炉后会暴露在钢水的剧烈冲刷下，本发明具备较高的抗侵蚀性和耐磨性，同时高温烧后体积微膨胀，能与耐火砖紧密结合在一起，有效防止钢水泄漏。

使用本发明的炉体冶炼118次后正常下线，寿命略高于同期AOD炉，冶炼过程中无粉尘、无刺激异味，无需搅拌即可施工，施工性能明显优于传统产品，完全可以满足在不锈钢AOD炉上应用。

实施例2

其各原料组分按重量份比组成如下：高纯镁钙砂 93.2%，分别制成A、B、C、D、E五种粒度，其中：10≥A＞5mm 10%、5≥B＞3mm15%，3≥C＞1mm 20%，1≥D＞0.088 mm 20%，E≤0.088mm28.2%；二甲基硅油 6%；金红石型钛白粉粒度≤0.045mm0.8%。检测性能指标见附表1。

将这种耐火捣打料用于不锈钢GOR炉，特别是炉底与炉壁对接部位B区，见图2。由图可见B区深度较大（500mm）空隙较小（80mm），属于比较苛刻的施工条件，本发明具有良好的施工性能，保证施工质量。此位置第一炉即会接触钢水，在接钢水之前的烘烤阶段本发明即具有较高的中温强度和抗侵蚀性、耐磨性和优异的高温性能，能承受冶炼过程中炉底吹气搅拌时钢水的冲刷。

使用本发明的炉体于冶炼100炉后正常下线，在整个使用过程中，捣打料使用便利，性能稳定，完全可以满足在GOR炉底的应用。

实施例3

其各原料组分按重量份比组成如下：高纯镁钙砂 94.5%，分别制成A、B、C、D、E五种粒度，其中：10≥A＞5mm 10%、5≥B＞3mm15%，3≥C＞1mm 15%，1≥D＞0.088 mm 25%，E≤0.088mm29.5%；二甲基硅油 5%；金红石型钛白粉粒度≤0.045mm0.5%。检测性能指标见附表1。

将这种耐火捣打料用于不锈钢VOD钢包，特别是包底座砖周围和炉底与炉壁对接部位C区，见图3。由于VOD钢包冶炼期间温度高、钢水冲刷剧烈，在座砖周围的捣打料第一炉即会接触钢水，在接钢水之前的烘烤阶段要求本发明即具有较高的中温强度和优异的高温性能，能承受冶炼过程中包底吹气搅拌时钢水的冲刷。

使用本发明的VOD钢包在整个使用过程中，捣打料性能稳定，未出现问题，完全可以满足在VOD钢包的应用。

上述实施例中，高纯镁钙砂采用高温油竖窑烧制，其主要成分按重量百分比含量为：MgO≥65%，CaO 30%±2%，杂质总量（Al₂O₃+Fe₂O₃+SiO₂）≤2.5%；颗粒体积密度≥3.2g/cm³。与传统竖窑相比，高温油竖窑烧制的镁钙砂通过原料细磨、干压成型、在1910℃×8h条件下烧制，并采用重油做燃料，有害杂质含量低，其杂质总量（Al₂O₃+Fe₂O₃+SiO₂）可以控制在2.5%以下。而传统竖窑采用焦炭作燃料，镁钙砂产品中灰分和杂质含量较多，杂质总量（Al₂O₃+Fe₂O₃+SiO₂）一般>3%，烧制过程中镁钙砂易结块，镁钙砂制成品的密度不均匀，质量不易控制，不能满足本发明捣打料的要求。

附表1 本发明捣打料的性能指标

Claims

1.一种以二甲基硅油为结合剂的镁钙质耐火捣打料，其特征在于，其各原料组分按重量百分比组成如下：

高纯镁钙砂 92.2%～94.5%，分别制成A、B、C、D、E五种粒度：

其中：10≥A＞5mm 0～10%；

5≥B＞3mm 15～25%；

3≥C＞1mm 15～20%；

1≥D＞0.088mm 20～25%；

E≤0.088mm 25%～30%；

二甲基硅油结合剂 5%～7%；

钛白粉添加剂粒度≤0.045mm 0.5%～0.8%

所述高纯镁钙砂采用高温油竖窑烧制，其主要成分按重量百分比含量为：MgO≥65%，CaO30%±2%，Al₂O₃+Fe₂O₃+SiO₂≤2.5%，颗粒体积密度≥3.2g/cm³；所述钛白粉为金红石型钛白粉，TiO₂含量≥95%。