CN104193370A - 一种钢包无碳预制块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金行业，特别涉及一种钢包无碳预制块的制备方法。本发明提供的钢包无碳预制块的制备方法包括预混、干混和湿混、振动成型、带模养护、脱模养护和烘烤步骤，并对各个步骤的工艺条件进行了改进。与现有技术相比要求了各个工艺步骤的最佳控制时间；增加了预混工艺，大大提高了产品质量的稳定性；成型过程中，干混、湿混、震动的改进和规范都大大提高了产品质量和使用效果；养护和烘烤工艺在保证烘烤效果的基础上减少了烘烤时间进而节省了能源消耗等。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业，特别涉及一种钢包无碳预制块的制备方法。
背景技术
随着钢铁行业和精炼技术的发展，生产高质量的品种钢已经成为每个钢铁企业所追逐的目标，钢水精炼的设置是提高钢材质量的一个必要手段。目前精炼钢包多采用不同档次的镁碳砖及铝镁碳砖等含碳制品，其对钢水的增碳问题日益突出。根据某钢厂冶炼超低碳钢时采集的数据表明，含碳衬砖受钢水的侵蚀、冲刷，砖中碳向钢水中扩散，使钢水平均增碳6-7×10-6/炉，直接制约着钢水质量的提高。研究无碳钢包用耐火材料并深入优化其生产工艺，是今后耐火材料行业发展的方向之一。
经检索发现，发明专利申请CN103396137A公开了一种节能型无碳钢包预制块及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)拣选去杂；(2)破碎除假颗粒；(3)热处理并选择Al2O3≥90％，SiO2≤0.8％，CaO≤0.8％，Fe2O3≤1.5％，MgO≤7.0％的再生料备用；(4)将步骤(3)处理后的部分再生料进一步破碎后与其余再生料一起进行筛分；(5)采用梯度成型技术进行浇注成型。该发明提供的技术方案只适用于再生料材质的无碳钢包预制块的生产工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢包无碳预制块的制备方法。
为达到本发明的目的，具体采用如下的技术方案：一种钢包预制块的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：按照预制块所需的原料及各原料的组成进行配料，将配料混和均匀，得预混料；
(2)干混和湿混：将步骤(1)所得的预混料进一步干混，之后加水进行湿混，加水过程中保证在40秒以上，实际加水重量为指定加水重量的97-102％，总混料时间为5-8分钟；
(3)振动成型：将步骤(2)所得的浇注料倒入预振台预振至浇注料平整，然后将预振完毕的浇注料注入成型模具中，加配重后连续振动并点振，直到基本没有气泡排出为止；
(4)带模养护：在养护窑温度30-40℃，相对湿度60-80％的条件下，将步骤(3)成型后的预制块带模送入养护窑，养护大于12小时后，取下预制块的模具，清理飞边，得到预制块的半成品；
(5)脱膜养护：在养护窑温度30-40℃，相对湿度60-80％的条件下，将步骤(4)所得预制块的半成品继续养护大于24小时；
(6)烘烤：将步骤(5)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤，然后自然冷却至常温后出窑得到预制块成品。
利用本发明的方法生产的钢包工作层用无碳预制块抗钢水冲刷和抗渣侵蚀性能优良，具有非常好的热震稳定性和抗剥落性，使用寿命长，能大大降低吨钢耐材消耗，并且有利于净化钢水质量，是绿色环保型的耐火材料，特别适合超低碳钢和洁净钢冶炼的技术需要。本发明不局限于钢包无碳预制块的配方，更侧重于工艺，在本发明的工艺步骤下，根据钢包的不同使用条件可选用不同的配方进行生产。优选的，利用本发明的方法制备的普通铝镁浇注料材质钢包无碳预制块、再生刚玉质钢包无碳预制块、刚玉尖晶石质钢包无碳预制块等均优于利用现有技术制备的相应的预制块。
具体的，利用本发明的方法生产的钢包工作层用无碳预制块时，对原材料要严格控制，避免杂质含量过高对产品的性能造成不利影响。
步骤(1)所述配料符合最紧密堆积原理，最大使用颗粒15-8mm。
具体的，步骤(1)预混的操作步骤为：将配料在GW750强制式混砂机中混合10-12分钟，得预混料。为了存储方便，预混料采用50kg带内膜编织袋包装，预混料的存放时间≤15天。
更具体的，步骤(1)的操作步骤为：(1)、按照配料单要求，先在GW750搅拌机中将粒度＜1mm的料全部加入，后将纤维、添加剂等均匀撒入，启动搅拌机混合7-8分钟；(2)、停止搅拌机，将15-1mm的料全部加入，启动搅拌机混合3-4分钟；(3)、出料。(4)、每袋按50kg±0.1kg包装，并在包装袋上标注产品名称、重量、配料日期。
具体的，步骤(2)的操作步骤为：将预混料倒入GW250强制式混砂机中进一步干混大于30秒，加水进行湿混，加水过程中保证在40秒以上，实际加水重量为指定加水重量的97-102％，总混料时间为5-8分钟。本发明所述的指定加水量为具体的某种钢包无碳预制块配方中需要的加水量。
湿混时既要控制加水量，又要使浇注料具有一定的流动性。湿混后浇注料是否合格的判定方法为：从浇注料中取样一把料，五指合拢，左右晃动能马上成团并看到表面泛浆，当单手上下约在300mm的间距抖动5～10次时能看到成团浇注料泛浆并局部流入指缝，这表明浇注料流动性良好，加水量合适；如不符合上述，则浇注料过干或过稀，需调节加水量。
本发明中的预振台是暂时存放浇注料的平斗式振动台，因浇注料搅拌混合过程中内部留存了大量气体，在大空间的振动台里可以很好的排出大部分气体，预振至浇注料平整，基本没有气泡排出为止。振动成型工艺条件起到非常关键的作用。振动时间较长，浇注料易出现偏析现象；但如果震动时间较短，则很难把内部所有气泡排尽。
具体的，步骤(4)振动成型的操作步骤为：将步骤(2)所得的浇注料倒入预振台预振3～4分钟，然后将预振完毕的浇注料注入成型模具中，加配重后连续振动5～8分钟并点振1～2分钟。
上述配重需根据浇注料的材质、粘度、流动性、排气效果等指标，每种浇注料在生产之前先进行实验室标定，生产过程根据此标定进行配重。通常配重在5kg-10kg之间。
优选的，为了使浇注料在不同的震动频率下变得更加致密、其中的气孔更有效的排出，同时使浇注料整体更加均质化，将步骤(3)所得的浇注料倒入预振台预振3～4分钟，然后把预振好的浇注料注入模具高度的一半，振动至平，继续加料至满，在浇注料表面加配重，继续振动至浇注料表面泛浆、鼓泡减少，点振1-2分钟。浇注过程要一次完成，不可中间停顿，振动总时间需保证5分钟以上。
具体的，振动成型时首先将成型模具和振动平台通过固定螺丝固定在一起，要检查成型模具是否安装牢固，涂油是否均匀，以满足生产要求。
在本发明中养护要的温度和湿度对预制块产品的性能起到关键的作用，在本发明提供的温度和湿度条件下进行带模养护和脱模养护能使预制块的性能最佳，同时又经济适用。
优选的，步骤(4)带模养护时间为11-13小时，更优选的，带模养护时间为12小时。
优选的，步骤(5)脱模养护时间为23-25小时，更优选的，脱模养护时间为24小时。
具体的，步骤(6)烘烤的操作步骤为：将步骤(7)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤39.5～40.5小时，最高烘烤温度390～400℃，然后自然冷却至常温后出窑得到预制块成品。优选的，缓慢升温连续烘烤39.5～40.5小时。此操作步骤可保证预制块中水分充分排除，同时缓慢升温可防止预制块的半成品炸裂。
具体的，步骤(8)设置烘烤窑升温曲线为：用7.5-8.5小时从常温均匀升温到70-80℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到140-150℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到250-260℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到390-400℃；在390-400℃的条件下保温7.5-8.5小时之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温。
优选的，设置烘烤窑升温曲线为：用8小时从常温均匀升温到70℃；用8小时从70℃均匀升温到140℃；用8小时从140℃均匀升温到250℃；用8小时从250℃均匀升温到390-400℃；在390-400℃的条件下保温7.5-8.5小时之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温。
本发明对预混、干混和湿混、振动成型、养护和烘烤工艺均进行了优化、规范和改进。与现有技术相比要求了各个工艺步骤的最佳控制时间；增加了预混工艺，大大提高了产品质量的稳定性；成型过程中，干混、湿混、震动的改进和规范都大大提高了产品质量和使用效果；养护和烘烤工艺在保证烘烤效果的基础上减少了烘烤时间进而节省了能源消耗等。
附图说明
图1是本发明振动台的结构示意图；
图中：1、配重；2、成型模具；3、浇注料；4、振动台。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
利用本发明提供的方法制备普通铝镁浇注料材质钢包无碳预制块。
1、原料
本实施例的普通铝镁浇注料材质钢包无碳预制块的原料，按质量份，包括以下组份：88高铝矾土(0-15mm)，81份；96烧结镁砂(0-1mm)，12份；95硅微粉，2份；α-Al2O3微粉(1-3μm)，5份，六偏磷酸钠(减水剂)0.2份；有机纤维(防爆剂)，0.15份。
2、制备方法
(1)预混：按照配料单要求，先在GW750搅拌机中将粒度＜1mm的料包括纤维和添加剂全部加入，启动搅拌机混合8分钟；停止搅拌机，将15-1mm的料全部加入，启动搅拌机混合4分钟。
预混料一次性共生产20吨，分别采用50kg带内膜编织袋包装，预混料存放时间≤15天；
(2)干混和湿混：将250kg预混料倒入GW250搅拌机中干混30秒后，加入纯净自来水，加水过程持续50秒，实际加水量6.5％，总混料时间为7分钟。
(3)振动成型：将准备好的成型模具和振动平台通过固定螺丝牢固的固定在一起，模具内部均匀的进行涂油。将步骤(2)所得的浇注料倒入预振台预振3分钟，然后把预振好的浇注料注入模具高度的一半，振动至平，继续加料至满，在浇注料表面加5kg配重，继续振动至坯体表面泛浆，浇注料鼓泡减少，开始点振，持续1分钟。振动总时间持续5分钟，此时浇注料已基本没有气泡排出，震动完毕。
(4)带膜养护：在养护窑温度35℃，相对湿度60％的条件下，该半成品带模进行养护12小时，之后进行脱模，清理飞边，得到该预制块的半成品。
(5)脱膜养护：在养护窑上述条件不变的情况下，脱模后的产品继续养护24小时。
(6)将步骤(5)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤40小时，最高烘烤温度400℃。具体的烘烤窑升温曲线为：用8小时从常温均匀升温到70℃；用8小时继续从70℃均匀升温到140℃；用8小时继续从140℃均匀升温到250℃；用8小时继续从250℃均匀升温到390℃；在390℃的条件下保温8小时之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温，得到普通铝镁浇注料材质预制块成品。
按照本发明提供的制备方法生产的该产品的技术指标和使用效果如下：
110℃×24h烘后：气孔率12.7％，体积密度2.94g/cm3，耐压强度58.5MPa；1550℃×3h烧后：耐压强度，82.7MPa，烧后线变化+0.5％。该产品在100吨非精炼钢包中使用，使用寿命达到135炉。
实施例2
利用本发明提供的方法制备再生刚玉质钢包无碳预制块。
1、原料
本实施例的再生刚玉质钢包无碳预制块的原料，按质量份，包括以下组份：再生刚玉料(0-15mm)，70份；白刚玉(200目)，17份；铝酸盐水泥，7份；α-Al2O3微粉(1-3μm)，6份，FDN3000(减水剂)0.2份；有机纤维(防爆剂)，0.15份。
2、制备方法
(1)按照配料单要求，先在GW750搅拌机中将粒度＜1mm的料包括纤维和添加剂全部加入，启动搅拌机混合8分钟；停止搅拌机，将15-1mm的料全部加入，启动搅拌机混合4分钟。
预混料一次性共生产20吨，分别采用50kg带内膜编织袋包装，预混料存放时间≤15天；
(2)干混和湿混：将250kg预混料倒入GW250搅拌机中干混30秒后，加入纯净自来水，加水过程持续40秒，实际加水量6.0％，总混料时间为8分钟。
(3)振动成型：将准备好的成型模具和振动平台通过固定螺丝牢固的固定在一起，模具内部均匀的进行涂油。将所得的浇注料倒入预振台预振4分钟，然后把预振好的浇注料注入模具高度的一半，振动至平，继续加料至满，在浇注料表面加8kg配重，继续振动至坯体表面泛浆，浇注料鼓泡减少，开始点振，持续1.5分钟。振动总时间持续8分钟，此时浇注料已基本没有气泡排出，震动完毕。
(4)带膜养护：在养护窑温度40℃，相对湿度80％的条件下，该半成品带模进行养护13小时，之后进行脱模，清理飞边，得到该预制块的半成品。
(5)脱膜养护：在养护窑上述条件不变的情况下，脱模后的产品继续养护24小时。
(6)将步骤(5)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，将养护后的该预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤38小时，最高烘烤温度400℃。具体的烘烤窑升温曲线为：用7.5小时从常温均匀升温到70℃；用7.5小时继续从70℃均匀升温到150℃；用7.5小时继续从150℃均匀升温到260℃；用8.5小时继续从260℃均匀升温到400℃；在400℃的条件下保温8.5小时之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温，得到再生刚玉质钢包无碳预制块成品。
按照本发明提供的制备方法生产的该产品的技术指标和使用效果如下：
110℃×24h烘后：气孔率11.6％，体积密度3.09g/cm3，耐压强度，65.2MPa；1600℃×3h烧后：耐压强度，95.7MPa，烧后线变化+0.4％。该产品在150吨100％LF精炼钢包中使用，使用寿命达到122炉。
实施例3
利用本发明提供的方法制备刚玉尖晶石质钢包无碳预制块。
1、原料：
本实施例的刚玉尖晶石质钢包无碳预制块的原料，按质量份，包括以下组份板状刚玉(0-15mm)，80份；α-Al2O3微粉(1-3μm)，12份；ρ-Al2O3微粉，3.5份；98电熔镁砂(200目)，4份；97硅微粉，0.6份；AL200(减水剂)0.2份；有机纤维(防爆剂)，0.15份。
2、制备方法
(1)按照配料单要求，先在GW750搅拌机中将粒度＜1mm的料包括纤维和添加剂全部加入，启动搅拌机混合8分钟；停止搅拌机，将15-8、8-5、5-3、3-1mm的料全部加入，启动搅拌机混合4分钟。
预混料一次性共生产40吨，分别采用50kg带内膜编织袋包装，预混料存放时间≤15天；
(2)干混和湿混：将250kg预混料倒入GW250搅拌机中干混30秒后，加入纯净自来水，加水过程持续40秒，实际加水量4.5％，总混料时间为5分钟。
(3)振动成型：将准备好的成型模具和振动平台通过固定螺丝牢固的固定在一起，模具内部均匀的进行涂油。将所得的浇注料倒入预振台预振4分钟，然后把预振好的浇注料注入模具高度的一半，振动至平，继续加料至满，在浇注料表面加10kg配重，继续振动至坯体表面泛浆，浇注料鼓泡减少，开始点振，持续2分钟。振动总时间持续8分钟，此时浇注料已基本没有气泡排出，震动完毕。
(4)带膜养护：在养护窑温度30℃，相对湿度60％的条件下，该半成品带模进行养护12小时，之后进行脱模，清理飞边，得到该预制块的半成品。
(5)脱膜养护：在养护窑上述条件不变的情况下，脱模后的产品继续养护25小时。
(6)将步骤(5)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，将养护后的该预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤38小时，最高烘烤温度400℃。具体的烘烤窑升温曲线为：用8.5小时从常温均匀升温到70℃；用8.5小时继续从70℃均匀升温到140℃；用8.5小时继续从140℃均匀升温到240℃；用7.5小时继续从240℃均匀升温到390℃；在390℃的条件下继续保温7.5小时，之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温，得到刚玉尖晶石质钢包无碳预制块成品。
按照本发明提供的制备方法生产的该产品的技术指标和使用效果如下：
110℃×24h烘后：气孔率9.9％，体积密度3.22g/cm3，耐压强度，82.6MPa；1600℃×3h烧后：耐压强度，116.5MPa，烧后线变化+0.2％。该产品在210吨100％LF+RH精炼钢包中使用，使用寿命达到158炉。
对比例
本对比例采用与实例1相同的浇注料，按照现有技术的方法进行制备，制备过程如下：
(1)将上述配料在GW250强制式混砂机中混合12分钟，加入纯净自来水，实际加水量6.7％，总混料时间为6分钟。
(2)将准备好的成型模具放置在振动平台上，模具内部均匀的进行涂油。将所得的浇注料一次性注入到模具中，振动至坯体表面泛浆，浇注料没有气泡排出为止，总震动时间10分钟。
(3)在不控制养护窑温度和相对湿度的情况下，该半成品带模进行养护12小时，脱模后的产品继续养护12小时。
(4)将养护后的该预制块半成品入烘烤窑，均匀升温连续烘烤60小时，最高烘烤温度340℃，具体烘烤制度：常温-100℃：12小时；100℃-180℃：12小时；180℃-260℃：12小时；260℃-340℃：12小时；340℃保温：12小时；之后自然冷却至常温后出窑，得到普通铝镁浇注料材质预制块成品。
按照现有技术生产的产品指标和使用效果如下：
110℃×24h烘后：气孔率15.9％，体积密度2.81g/cm3，耐压强度，42.7MPa；1550℃×3h烧后：耐压强度，65.1MPa，烧后线变化+0.7％。该产品在100吨非精炼钢包中使用，最高使用寿命113炉。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种钢包无碳预制块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预混：按照预制块所需的原料及各原料的组成进行配料，将配料混和均匀，得预混料；
(2)干混和湿混：将步骤(1)所得的预混料进一步干混，之后加水进行湿混，加水过程中保证在40秒以上，实际加水重量为指定加水重量的97-102％，总混料时间为5-8分钟；
(3)振动成型：将步骤(2)所得的浇注料倒入预振台预振至浇注料平整，然后将预振完毕的浇注料注入成型模具中，加配重后连续振动并点振，直到基本没有气泡排出为止；
(4)带模养护：在养护窑温度30-40℃，相对湿度60-80％的条件下，将步骤(3)成型后的预制块带模送入养护窑，养护大于12小时后，取下预制块的模具，清理飞边，得到预制块的半成品；
(5)脱膜养护：在养护窑温度30-40℃，相对湿度60-80％的条件下，将步骤(4)所得预制块的半成品继续养护大于24小时；
(6)烘烤：将步骤(5)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤，然后自然冷却至常温后出窑得到预制块成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述配料符合最紧密堆积原理，最大使用颗粒15-8mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)预混的具体操作步骤为：将配料在GW750强制式混砂机中混合10-12分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)的操作步骤为：将预混料倒入GW250强制式混砂机中进一步干混大于30秒，之后加水进行湿混，加水过程中保证在40-60秒，实际加水重量为指定加水重量的97-102％，总混料时间为5-8分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)振动成型的具体操作步骤为：将步骤(2)所得的浇注料倒入预振台预振3～4分钟，然后将预振完毕的浇注料注入成型模具中，加配重后连续振动5～8分钟并点振1～2分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)振动成型的具体操作步骤为：将步骤(3)所得的浇注料倒入预振台预振3～4分钟，然后把预振好的浇注料注入模具高度的一半，振动至平，继续加料至满，在浇注料表面加配重，继续振动至浇注料表面泛浆、鼓泡减少，点振1-2分钟。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：振动成型时首先将成型模具和振动平台通过固定螺丝固定在一起。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(8)烘烤的具体操作步骤为：将步骤(7)所得养护后的预制块半成品入烘烤窑，缓慢升温连续烘烤37.5～42.5小时，最高烘烤温度390～400℃，然后自然冷却至常温后出窑得到预制块成品，优选缓慢升温连续烘烤39.5～40.5小时。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(8)设置烘烤窑升温曲线为：用7.5-8.5小时从常温均匀升温到70-80℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到140-150℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到250-260℃；用7.5-8.5小时继续均匀升温到390-400℃；在390-400℃的条件下保温7.5-8.5小时之后关闭烘烤窑，自然冷却至常温。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：配重为5-10KG。
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