CN105060911A - 一种转炉补炉料及其制造和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉补炉料及其制造和使用方法本发明转炉补炉料，由以下原料按照重量份组成：镁砂70～80份；三氧化二铝3～7份；氧化钙10～15份；六偏磷酸钠3～7份；其中，镁砂为轻烧镁砂、重烧镁砂、电熔镁砂中的至少一种；镁砂中的MgO含量＞96％。本发明所述补炉料用在转炉等设备上形成的喷补层具有稳定、致密，具有良好的附着性，且物理性能和抗侵蚀性能更佳等特点，利用本发明技术方案制备的补炉料附着率高达96％以上，喷补层的使用寿命38炉以上。

Description

一种转炉补炉料及其制造和使用方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉补炉料及其制备方法和用途。

背景技术

为延长转炉炉衬的使用寿命，世界各主要工业国家采取种种措施，以降低转炉炉衬的损毁速率。但随着钢铁工业技术的不断发展，冶炼强度和频率不断提高，对耐火材料的熔损、渣蚀不断增加，尤其是渣线区域及高温区域侵蚀、冲刷比较严重，造成炉衬的损毁不均衡，最终必须停炉整体更换。因而，用补炉料对炉衬或炉底的损坏部位进行修补，是延长炉衬使用寿命，缩短停炉维修时间，提高转炉利用率的重要措施之一。

采用补炉料进行喷补修炉具有以下优点：(1)提高转炉炉龄及转炉的作业率，降低炼钢成本。(2)提高转炉的使用寿命，减少大、中修的频率，从而保证生产的持续稳定。(3)喷补工艺简单，使用方便，修补速度快，占用时间短，耗费材料和劳动力少。(4)采用喷补的方式进行修炉时，衬砖的废弃量少，能使原有的衬砖达到充分利用。喷补施工方法按照其物料的含水程度可分为干法喷补、半干法喷补和湿法喷补三种。

喷补料是供以压缩气体为动力的喷射机对冶金炉局部损坏的炉衬进行修补施工用的不定形耐火材料。它是由具有一定颗粒级配的骨料、结合剂和添加剂组成。主材质的选用是根据冶金炉内可达到的最高温度、温度波动范围、炉渣性质以及炉衬本身的材质等条件选定的。通常使用的原材料有镁质、白云石质、镁铬质、硅酸铝、错英石质、碳化硅质、镁碳质、铬铁质等。粘结剂通常有硅酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐、氯化物、沥青、树脂、水泥等。通常，根据主材质将喷补料分为镁质、高硅质、粘土质、高铝质、镁铬质等。

任冰的《转炉用干法喷补料的研制与应用》一文主要介绍了一种新型MgO～C干法喷补料，可广泛使用在受高温炉渣侵蚀部位。但是这种喷补料采用酚醛树脂和沥青作为结合剂，结合剂与喷补料细分之间相对很疏松，且当喷补温度较高时，结合剂容易燃烧而极大的降低耐火材料的性能。

刘爱国等人的《转炉镁质喷补料的研制》一文主要探讨了影响转炉喷补料的主要因素：原料的对比、粒度的影响、结合剂的影响等，通过使用复合结合剂，提高了喷补料的粘附率及其高温强度。降低大颗粒的比例，减少了颗粒的反弹。在转炉上使用实践表明，效果满意。但是这种喷补料在高温下附着率较低，快速加热时体积稳定性差。

《转炉用碳结合喷补料的开发》一文主要研究了以软化点不同的几种沥青作为结合剂的碳结合喷补料的性能以及添加不同量的酚醛树脂添加剂的作用。由于这种新型的碳结合喷补料具有高粘结强度、高粘结率和较短的硬化时间，在实验室中得到了良好的粘结能力、性能稳定性和较长的使用寿命。但是这种新型的碳结合喷补料并没有在实践中得到验证。

公开号为“CN101519311A”，公开了一种采用半干法喷补转炉或电炉用镁碳质喷补料，其特征在于：该喷补料的组分重量百分比为：烧结镁砂75～90％，粘土1～5％，碳5～10％，改质沥青1～5％，复合添加剂0～5％；其中，复合添加剂为超细石墨粉、电熔镁砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和石灰粉中的一种或一种以上的组合。但是，这种喷补料的附着率偏低。

公开号“CN103011847A”，发明名称为“一种喷补炉耐火材料及其制备方法和使用方法”，公开了一种喷补炉耐火材料含有镁砂、镁粉、三氧化二铝、氧化钙和六偏磷酸钠，以所述喷补炉耐火材料的总重量为基准，所述镁砂和所述镁粉的总含量为80～90重量％，所述三氧化二铝的含量为3～7重量，所述氧化钙的含量为3～7重量％，所述六偏磷酸钠的含量为3～7重量％；其中，所述镁砂和所述镁粉的主要成分均为MgO。但是，这种喷补料采用常规的喷补方式补炉效果不佳，附着率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种成分简单并具有较高的附着率、良好的粘附性、固化性和硬化性的转炉补炉料。

本发明转炉补炉料，由以下重量份原料组成：

其中镁砂为轻烧镁砂、重烧镁砂、电熔镁砂中的至少一种；且镁砂中的MgO含量＞96％。

进一步的，为了得带更优的技术效果，本发明转炉补炉料优选由以下重量份原料组成：

其中，所述镁砂为电熔镁砂，镁砂粒径为1～5mm，且其中颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1。

上述所述转炉补炉料，其中镁砂的耐火度≥1760℃，体积密度≥2.5g/cm³，25℃的抗折强度≥5.0MPa。

上述所述转炉补炉料，其中三氧化二铝的粒径≤1mm，三氧化二铝含量＞96％；氧化钙的粒径≤1mm，氧化钙含量＞96％；六偏磷酸钠的粒径≤1mm。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述转炉补炉料，其中三氧化二铝的粒径为0.2～0.6mm；氧化钙的粒径为0.2～0.6mm。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种转炉补炉料的制备方法。

上述所述转炉补炉料的制备方法，将上述所述转炉补炉料，加入各原料总重量5％的水，搅拌，混匀，即得含水喷补材料。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种转炉补炉料的使用方法。

上述所述转炉补炉料的制备方法制备的补炉料在转炉等设备中的用途，在出完钢和倒渣后，将上述含水喷补料直接加入转炉炉底，以转炉出钢量为基准，吨钢加入4～8kg，然后采用溅渣氧枪吹氮降补炉料喷吹到炉底或炉衬上从而达到喷补的效果；

其中，所述溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为2～3m³/(t·min)，压力为1～1.4MPa，吹氮喷补时间为1～2min，喷补后利用炉温烧结3～5min。。

本发明所述补炉料配合专用喷补方法用在转炉等设备上形成的喷补层具有稳定、致密，具有良好的附着性，且物理性能和抗侵蚀性能更佳，尤其是具有优良的耐火性等特点，利用本发明技术方案制备的耐火性喷补料的附着率高达96％以上，喷补层的使用寿命38炉以上。

具体实施方式

本发明转炉补炉料，由以下重量份原料组成：

其中镁砂为轻烧镁砂、重烧镁砂、电熔镁砂中的至少一种；且镁砂中的MgO含量＞96％。

进一步的，为了得带更优的技术效果，本发明转炉补炉料优选由以下重量份原料组成：

其中，所述镁砂为电熔镁砂，镁砂粒径为1～5mm，且其中颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1。

本发明发明人通过试验验证，与其它镁砂相比电容镁砂结构完整、组织致密、熔点高(达到2800℃)，且化学性能稳定，耐压强度大，耐冲刷，尤其是当其中颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂按照1:1比例混合具有更好的抗冲刷性能。

上述所述转炉补炉料，其中镁砂的耐火度≥1760℃，体积密度≥2.5g/cm³，25℃的抗折强度≥5.0MPa。

本发明在含有特定比例的镁砂、三氧化二铝、氧化钙和六偏磷酸钠的转炉补炉料中，以镁砂作为与渣面直接接触的喷补层的主要原料，并采用六偏磷酸钠作为结合剂，能够待喷补炉耐火材料干燥之后，保证形成的喷补层稳定到温度升高至发生烧结为止。本发明所采用的结合剂六偏磷酸钠能够与氧化钙反应生成高熔点的Na₂O·2CaO·P₂O₅(Na₂OCa₂P₂O₅)和3CaO·P₂O₅，因此，可以获得附着性、耐剥落性和耐用性都很高的喷补层，且能够使喷补层更加稳定。此外，适当量的三氧化二铝能够进一步提高所述喷补炉耐火材料的附着率。优选情况下，限定其中镁砂的颗粒直径及它的重量比，主要是为了得到强度高、稳定性好以及致密的喷补层。

上述所述转炉补炉料，其中三氧化二铝的粒径≤1mm，三氧化二铝含量＞96％；氧化钙的粒径≤1mm，氧化钙含量＞96％；六偏磷酸钠的粒径≤1mm。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述转炉补炉料，其中三氧化二铝的粒径为0.2～0.6mm；氧化钙的粒径为0.2～0.6mm。

所述镁砂为本领域技术人员公知的各种可以用于转炉补炉用的镁砂，所述镁砂的主要成分为MgO，优选情况下，所述镁砂的MgO含量在96重量％以上。此外，所述镁砂中可能还含有其他的微量氧化物杂质，例如SiO₂、CaO等。

本发明所采用的适当量的结合剂六偏磷酸钠能够与所述转炉补炉料中的氧化钙反应生成高熔点的Na₂O·2CaO·P₂O₅(Na₂OCa₂P₂O₅)和3CaO·P₂O₅，因此，可以获得附着性、耐剥落性和耐用性都很高的喷补层，且能够使喷补层更加稳定。本发明中补炉料增加了CaO含量，主要是为了使补炉料更加粘稠，提高其熔点和附着率，进而增加炉衬抗侵蚀的能力。

上述所述耐转炉补炉料的制备方法，将上述所述转炉补炉料，加入各原料总重量5％的水，搅拌，混匀，即得含水补炉材料。

上述所述转炉补炉料的制备方法制备的补炉料在转炉中的用途，在出完钢和倒渣后，将上述含水喷补料直接加入转炉炉底，以转炉出钢量为基准，吨钢加入4～8kg，然后采用溅渣氧枪吹氮降补炉料喷吹到炉底或炉衬上从而达到喷补的效果；

其中，所述溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为2～3m³/(t·min)，压力为1～1.4MPa，吹氮喷补时间为1～2min，喷补后利用炉温烧结3～5min。

按照本发明，所述转炉补炉料的用量可以根据实际需要补炉部位的面积大小而定，通常情况下，按照出钢的钢水量，含水喷补材料的加入量为4～8kg/吨钢水。

本发明以下实施例中使用的镁砂三氧化二铝微粉、氧化钙微粉和六偏磷酸钠均购购买自攀钢冶辅公司。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

以各原料的总重量为基准，电熔镁砂含量为70重量份(其中，颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1)；三氧化二铝微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为7重量份，氧化钙微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为15重量份，六偏磷酸钠含量为7重量份。

将上述原料与水(水的加入量为各原料总重量的5重量％)加入到搅拌器内进行搅拌混料，得到转炉补炉料。某炼钢厂120吨转炉上进行补炉，在出钢并倒渣后，向炉内加入540kg补炉料，然后采用溅渣氧枪吹氮将补炉料喷吹到炉底或溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为2m³/(t·min)，压力为1MPa，吹氮喷补时间为2min，喷补后利用炉温烧结3min。在炉衬上形成牢固的且表面平整致密的喷补层，喷补料的附着率为96％，喷补层使用寿命达38炉。

实施例2

以各原料的总重量为基准，电熔镁砂含量为80重量份(其中，颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1)；三氧化二铝微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为3重量份，氧化钙微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为10重量份，六偏磷酸钠含量为3重量份。

将上述原料与水(水的加入量为各原料总重量的5重量％)加入到搅拌器内进行搅拌混料，得到转炉补炉料。某炼钢厂120吨转炉上进行补炉，在出钢并倒渣后，向炉内加入810kg补炉料，然后采用溅渣氧枪吹氮将补炉料喷吹到炉底或溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为2.5m³/(t·min)，压力为1.2MPa，吹氮喷补时间为1.5min，喷补后利用炉温烧结4min。在炉衬上形成牢固的且表面平整致密的喷补层，喷补料的附着率为97％，喷补层使用寿命达39炉。

实施例3

以各原料的总重量为基准，电熔镁砂含量为75重量份(其中，颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1)；三氧化二铝微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为5重量份，氧化钙微粉(颗粒直径为≤1mm)含量为13重量份，六偏磷酸钠含量为5重量份。

将上述原料与水(水的加入量为各原料总重量的5重量％)加入到搅拌器内进行搅拌混料，得到转炉补炉料。某炼钢厂120吨转炉上进行补炉，在出钢并倒渣后，向炉内加入1080kg补炉料，然后采用溅渣氧枪吹氮将补炉料喷吹到炉底或溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为3m³/(t·min)，压力为1.4MPa，吹氮喷补时间为1min，喷补后利用炉温烧结5min。在炉衬上形成牢固的且表面平整致密的喷补层，喷补料的附着率为97％，喷补层使用寿命达38炉。

本发明发明人经过大量实验发现，采用电熔镁砂比其他镁砂具有更好的耐火性能，且电容镁砂结构完整、组织致密、熔点高(达到2800℃)，且化学性能稳定，耐压强度大，耐冲刷，尤其是当其中颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂按照1:1比例混合具有更好的抗冲刷性能。由上述结果可以看出，采用本发明的补炉料进行补炉后，喷补料的附着率＞95％，转炉的使用寿命达到37炉以上，由此说明，本发明提供的补炉料形成的喷补层具有良好的耐冲刷性能和耐侵蚀性能。此外，本发明提供的喷补炉耐火材料的组成更简单，操作更简便，成本更低。

Claims (7)

1.转炉补炉料，其特征在于：由以下重量份原料组成：

其中镁砂为轻烧镁砂、重烧镁砂、电熔镁砂中的至少一种；且镁砂中的MgO含量＞96％。

2.根据权利要求1所述转炉补炉料，其特征在于：由以下重量份原料组成：

其中，所述镁砂为电熔镁砂，镁砂粒径为1～5mm，且其中颗粒直径为1～3mm和颗粒直径＞3mm的镁砂重量比为1:1。

3.根据权利要求1或2所述转炉补炉料，其特征在于：镁砂耐火度≥1760℃，体积密度≥2.5g/cm³，25℃的抗折强度≥5.0MPa。

4.根据权利要求1或2所述转炉补炉料，其特征在于：三氧化二铝的粒径≤1mm，三氧化二铝含量＞96％；氧化钙的粒径≤1mm，氧化钙含量＞96％；六偏磷酸钠的粒径≤1mm。

5.根据权利要求4所述转炉补炉料，其特征在于：三氧化二铝的粒径为0.2～0.6mm；氧化钙的粒径为0.2～0.6mm。

6.转炉补炉料的制备方法，其特征在于：将权利要求1～5任一项所述补炉料，加入各原料总重量5％的水，搅拌，混匀，即得转炉补炉料。

7.权利要求6所述转炉补炉料在转炉中使用方法，其特征在于：在出完钢和倒渣后，将上述含水喷补料直接加入转炉炉底，以转炉出钢量为基准，吨钢加入4～8kg，然后采用溅渣氧枪吹氮降补炉料喷吹到炉底或炉衬上从而达到喷补的效果；

其中，所述溅渣氧枪吹氮喷补供氮强度为2～3m³/(t·min)，压力为1～1.4MPa，吹氮喷补时间为1～2min，喷补后利用炉温烧结3～5min。