CN103613399A - 钒铁冶炼炉用永久层浇注料及永久层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钒铁冶炼技术领域，具体涉及一种钒铁冶炼炉用永久层浇注料及永久层的制备方法。本发明提供了一种使用效果好、寿命长、成本低的浇注料生产配方。该浇注料原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%。本发明还提供了钒铁冶炼炉用永久层的制备方法：将生产原料混合搅拌、浇注成型并干燥即可。本发明钒铁冶炼炉用永久层可有效防止高温钢水的腐蚀及冲刷，可多次重复使用。

Description

钒铁冶炼炉用永久层浇注料及永久层的制备方法

技术领域

本发明属于钒铁冶炼技术领域，具体涉及一种钒铁冶炼炉用永久层浇注料及永久层的制备方法。

背景技术

目前，攀钢钒制品公司钒铁冶炼直筒炉永久耐火层是采用165×115镁砖砌成，工作层是采用镁砂和镁火泥打结而成，由于镁砖之间不密实，较疏松，钒铁渗透严重，同时永久层砌一次只能使用10炉次以下，从而导致永久层更换频繁，镁砖消耗太快，生产组织难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命高、成本低的钒铁冶炼炉用永久层浇注料及永久层的制备方法。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种钒铁冶炼炉用永久层浇注料。该浇注料原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%。

优选的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%、占前五种物质总重0.2～0.3%的六偏磷酸钠、占前五种物质总重0.5～0.7%的不锈钢纤维、占前五种物质总重0.03～0.05%的防爆纤维。

具体的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，所述棕刚玉的粒度为0～12mm，Al₂O₃≥93%，同时，每100重量份棕刚玉中，0＜棕刚玉粒度≤3mm为30～31份，3＜棕刚玉粒度≤8mm为29～30份，8＜棕刚玉粒度≤12mm为39～40份；所述白刚玉为-325目，SiO₂≤0.15%、Fe₂O₃≤0.15%、Al₂O₃≥98%、Na₂O≤0.6%；所述电熔镁砂为-325目，MgO≥97%、CaO≤1.5%、SiO₂≤1.5%、Fe₂O₃≤0.8%、Al₂O₃≤0.3%；所述氧化铝粉为-180目，Al₂O₃≥99%；所述硅尘粉为-180目，SiO₂≥90%。

具体的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，所述六偏磷酸钠粒度为8～12mm；所述防爆纤维为聚丙烯材质，直径5.0～6.0mm，长度25～45mm。

具体的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，制备方法包括以下步骤：a、混料：将上述各组分按比例混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量6～10%的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；b、浇注：安装模具，将浇注料装入模具和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；c、晾干：自然晾干成型；d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在350～500℃下烘烤23～25h，最后在500～800℃加风烘烤47～49h。

本发明解决的第二个技术问题是提供钒铁冶炼炉用永久层的制备方法。该方法包括以下步骤：

a、混料：将上述各组分按比例混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量6～10%的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入模具和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在350～500℃下烘烤23～25h，最后在500～800℃加风烘烤47～49h。

具体的，上述制备方法步骤b中所述模具的装模方法为：炉膛内壁需有11～15度坡度，并将模具安装在炉体内，根据炉体内壁面积可采用针状或“Y”状在炉体内壁上均匀焊接铆钉，铆钉长度根据需要的永久层厚度决定，一般为永久层厚度的70～80%。

本发明方法由于是将永久层整体浇注，防止了钢液向永久层的大量渗透，提高了单次筑炉后该炉的使用寿命，减少了单炉次炼钢的永久层投入成本和永久层制作工作量，避免了原先使用镁砖砌筑时由于钢液的大量渗漏导致的镁砖破损造成的经济损失。

具体实施方式

钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%。

优选的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%、占前五种物质总重0.2～0.3%的六偏磷酸钠、占前五种物质总重0.5～0.7%的不锈钢纤维、占前五种物质总重0.03～0.05%的防爆纤维。

其中，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，所述棕刚玉的粒度为0～12mm，Al₂O₃≥93%，同时，每100重量份棕刚玉中，0＜棕刚玉粒度≤3mm为30～31份，3＜棕刚玉粒度≤8mm为29～30份，8＜棕刚玉粒度≤12mm为39～40份；所述白刚玉为-325目，SiO₂≤0.15%、Fe₂O₃≤0.15%、Al₂O₃≥98%、Na₂O≤0.6%；所述电熔镁砂为-325目，MgO≥97%、CaO≤1.5%、SiO₂≤1.5%、Fe₂O₃≤0.8%、Al₂O₃≤0.3%；所述氧化铝粉为-180目，Al₂O₃≥99%；所述硅尘粉为-180目，SiO₂≥90%。

其中，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，所述六偏磷酸钠粒度为8～12mm；所述防爆纤维为聚丙烯材质，直径5.0～6.0mm，长度25～45mm。

具体的，上述钒铁冶炼炉用永久层浇注料，制备方法包括以下步骤：a、混料：将上述各组分按比例混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量6～10%的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；b、浇注：安装模具，将浇注料装入模具和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；c、晾干：自然晾干成型；d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在350～500℃下烘烤23～25h，最后在500～800℃加风烘烤47～49h。

钒铁冶炼炉用永久层的制备方法，包括以下步骤：

a、混料：将上述各组分按比例混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量6～10%的水分继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入模具和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在350～500℃下烘烤23～25h，最后在500～800℃加风烘烤47～49h。

本发明方法中养护的目的是使物料内的粘结剂在大气温度下，与其他物料发生冷凝作用，使成型的浇注料具备一定的强度，并使大部分水分挥发，72～96h是鉴于对攀枝花本地大气常温和浇注的永久层厚度综合考虑后，经过实验确定的，如大气温度或永久层厚度发生变化，养护时间也要进行调整，温度越高，养护时间可缩短，永久层越薄，氧化时间可缩短，反之延长，在其他地域，养护时间要根据实际情况进行确定，但养护72h都能达到基本要求。

本发明方法中烘烤温度段说明：以150～350℃的烘烤24h为例，在开始时即以150度烘烤，温度逐渐均匀升高，直至24h时达到350度，其它的烘烤方式与此相同。

本发明原料中，所采用的六偏磷酸钠的化学指标参照HG/T2519。

本发明原料中，所采用的白刚玉国家标准为GB/T2479-2008。

本发明原料中，所述的白刚玉-325目是指所有能通过325目孔的白刚玉，其它相同表示意思与之相同。

本发明原料中加入的棕刚玉和白刚玉是高耐磨、耐火的材料，二者调配比例主要考虑到研发产品的使用寿命、耐火材料的骨料粒级、且具有一定硬度；添加电熔镁砂主要是作为耐火材料中的粉料，使骨料粉料比例在一个适宜的范围内；添加氧化铝粉的作用是改善该浇注料的流动性，使物料在浇注过程中能够自动流动平整；硅尘粉及六偏磷酸钠作为粘结剂加入，使晾干及烘干后的浇注层具有一定强度；添加不锈钢纤维及防爆纤维主要作用是提高耐火层的强度，纤维在物料中均匀地不定向分布，使物料颗粒之间结合更紧密牢固。

本发明方法中为了保证永久层各部分的均匀性进行了搅拌；为了排水和冷凝进行了养护，同时养护时间可以根据浇注料的厚度、所处的环境（温度、湿度等）来具体控制；为了防止温度增加速度过快，导致剧烈地热胀冷缩效应，使永久层产生超出使用标准外的较大裂纹，或发生断裂、垮塌等现象采用了逐段升温的方式。

实施例中使用的钒铁冶炼炉为直径2.2米，容量30吨的炼钢转炉，需浇注底部厚170mm，侧壁厚120mm，侧壁高500mm的“凹”形永久层，但是转炉总容量30吨为理论体积容量，在实际生产过程中，添加的主要是含钒废钢，由于物料间隙、耐火层砌制使炉膛容积减小等原因，每炉实际产生钢液约为1～3吨，下同。

实施例1

本实施例添加的各种原料为：棕刚玉为67.5%，2377kg；白刚玉为19.5%，687kg；电熔镁砂为7.5%，264kg；氧化铝粉为3.5%，123kg；硅尘粉为2%，70kg；配料总重量为3521kg；

本实施例采用浇注料按照以下方法来制备永久层：

a、配料：将上述重量的各种原料相互混匀，再加入282kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、模具安装：按照需要浇注的永久层的规格来安装模具；

c、浇注：在炉膛及模具间隙内浇注搅拌好的浇注料，在浇注过程中使用振动棒辅助作业，确保物料均匀流动；

d、脱模及养护：自然晾干18h，脱模，再置于干燥处养护89h；

e、烘干：使用150～350℃的小火烘烤24h，之后使用350～500℃中火加风烘烤24h，最后使用500～800℃大火加风烘烤48h；

f、浇注工作层：自然冷却后，在永久层外侧浇注好工作层后即可投入使用。

采用本实施例制备的永久层底部厚170mm，侧壁厚120mm，每炉在1600～2000℃下炼钢80～90min，可实际使用炉次51次。

实施例2

本实施例添加的各种原料为：棕刚玉为68.5%，2395kg；白刚玉为20.5%，717kg；电熔镁砂为6.5%，227kg；氧化铝粉为2.5%，87kg；硅尘粉为2%，70kg；六偏磷酸钠为0.2%，7kg；不锈钢纤维为0.5%，17.5kg；防爆纤维为0.03%，1kg；配料总重量为3521.5kg；

本实施例采用浇注料按照以下方法来制备永久层：

a、配料：将上述重量的各种原料相互混匀，再加入289kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、模具安装：按照需要浇注的永久层的规格来安装模具；

c、浇注：在炉膛及模具间隙内浇注搅拌好的浇注料，在浇注过程中使用振动棒辅助作业，确保物料均匀流动；

d、脱模及养护：自然晾干20h，脱模，再置于干燥处养护79h；

e、烘干：使用150～350℃的小火烘烤24h，之后使用350～500℃中火加风烘烤24h，最后使用500～800℃大火加风烘烤48h；

f、浇注工作层：自然冷却后，在永久层外侧浇注好工作层后即可投入使用。

采用本实施例制备的永久层底部厚170mm，侧壁厚120mm，每炉在1600～2000℃下炼钢80～90min，可实际使用炉次54次。

实施例3

本实施例添加的各种原料为：棕刚玉为68%，2424kg；白刚玉为20%，713kg；电熔镁砂为7%，250kg；氧化铝粉为3%，107kg；硅尘粉为2%，71kg；六偏磷酸钠为0.3%，10.5kg；不锈钢纤维为0.7%，25kg；防爆纤维为0.05%，1.5kg；配料总重量为3602kg；

本实施例采用浇注料按照以下方法来制备永久层：

a、配料：将上述重量的各种原料相互混匀，再加入331kg的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、模具安装：按照需要浇注的永久层的规格来安装模具；

c、浇注：在炉膛及模具间隙内浇注搅拌好的浇注料，在浇注过程中使用振动棒辅助作业，确保物料均匀流动；

d、脱模及养护：自然晾干24h，脱模，再置于干燥处养护96h；

e、烘干：使用150～350℃的小火烘烤24h，之后使用350～500℃中火加风烘烤24h，最后使用500～800℃大火加风烘烤48h；

f、浇注工作层：自然冷却后，在永久层外侧浇注好工作层后即可投入使用。

采用本实施例制备的永久层底部厚170mm，侧壁厚120mm，每炉在1600～2000℃下炼钢80～90min，可实际使用炉次55次，目前正在使用，预计可超过60炉。

使用本发明实施例1、实施例2、实施例3浇注料配方制作的永久层，在钒铁冶炼过程中应用效果良好，使用的炉次分别为51炉、54炉、55炉，在同样的条件下，该炉体永久层制作完成后使用寿命比现有的永久层延长了5～6倍，且强度较高，永久层未发生垮塌现象。

采用本发明配方混合浇注料制作的钒铁冶炼炉永久层，经钒铁冶炼炉的批量投放使用，与原用镁砖砌的永久层相比，使用寿命增加，平均每炉次降低成本120元，全年约需制作60炉，按每炉使用50炉次计算，年可降低成本36万元，取得了较好的技术效果。

Claims (5)

1.钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其特征在于：原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%。

2.根据权利要求1所述的钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其特征在于：原料由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉67.5～68.5%、白刚玉19.5～20.5%、电熔镁砂6.5～7.5%、氧化铝粉2.5～3.5%、硅尘粉2%、占前五种物质总重量0.2～0.3%的六偏磷酸钠、占前五种物质总重量0.5～0.7%的不锈钢纤维、占前五种物质总重量0.03～0.05%的防爆纤维。

3.根据权利要求1所述的钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其特征在于：所述棕刚玉的粒度为0～12mm，Al₂O₃≥93%，同时，每100重量份棕刚玉中，0＜棕刚玉粒度≤3mm为30～31份，3＜棕刚玉粒度≤8mm为29～30份，8＜棕刚玉粒度≤12mm为39～40份；所述白刚玉为-325目，SiO₂≤0.15%、Fe₂O₃≤0.15%、Al₂O₃≥98%、Na₂O≤0.6%；所述电熔镁砂为-325目，MgO≥97%、CaO≤1.5%、SiO₂≤1.5%、Fe₂O₃≤0.8%、Al₂O₃≤0.3%；所述氧化铝粉为-180目，Al₂O₃≥99%；所述硅尘粉为-180目，SiO₂≥90%。

4.根据权利要求2所述的钒铁冶炼炉用永久层浇注料，其特征在于：所述棕刚玉的粒度为0～12mm，Al₂O₃≥93%，同时，每100重量份棕刚玉中，0＜棕刚玉粒度≤3mm为30～31份，3＜棕刚玉粒度≤8mm为29～30份，8＜棕刚玉粒度≤12mm为39～40份；所述白刚玉为-325目，SiO₂≤0.15%、Fe₂O₃≤0.15%、Al₂O₃≥98%、Na₂O≤0.6%；所述电熔镁砂为-325目，MgO≥97%、CaO≤1.5%、SiO₂≤1.5%、Fe₂O₃≤0.8%、Al₂O₃≤0.3%；所述氧化铝粉为-180目，Al₂O₃≥99%；所述硅尘粉为-180目，SiO₂≥90%；所述六偏磷酸钠粒度为8～12mm；所述防爆纤维为聚丙烯材质，直径5.0～6.0mm，长度25～45mm。

5.钒铁冶炼炉用永久层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、混料：将权利要求1～4所述的浇注料各原料混匀，再向混匀的物料中加入占物料总重量6～10%的水继续混匀，形成具有一定流动性能的浇注料；

b、浇注：安装模具，将浇注料装入模具和炉膛的间隙内，浇注料应均匀致密分布；

c、晾干：自然晾干成型；

d、脱模养护：拆除模具后将成型浇注料置于干燥处自然养护72～96h；

e、烘干：将养护后的成型浇注料在150～350℃下烘烤23～25h，再在350～500℃下烘烤23～25h，最后在500～800℃加风烘烤47～49h。