CN105777157A - 一种lf精炼炉炉顶中心区整体炉盖及其制备方法 - Google Patents

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丁海瑞
刘丽
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范玉龙
车晓梅
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    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00

Abstract

本发明涉及一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖及其制备方法，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料40‑80份、共磨粉15‑50份、铝酸钙水泥2‑10份、防爆纤维0.02‑0.2份、钢纤维0.2‑3份。本发明LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖具有良好的高温性能，其高温抗冲刷性能优异；另外具有较好的热震稳定性和抗熔渣侵蚀性，有效抑制了电极孔扩孔严重的现象发生，整体炉盖使用寿命得到进一步提高。

Description

一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖及其制备方法
技术领域
本发明涉及LF精炼炉炉顶耐材技术，特别是一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖及其制备方法。
背景技术
LF(LadleFurnace)精炼炉炉顶中心区耐火材料主要指LF精炼炉炉盖，其在LF精炼炉上开始使用时主要采用耐火砖砌筑而成。随着耐火材料技术的发展，特别是不定形耐火材料技术的发展，原来由耐火砖砌筑的炉盖由于其整体性不佳且施工工艺复杂施工周期长等不利因素的存在，砌筑炉盖逐渐由预制整体炉盖所代替。因此出现了有莫来石质、高铝尖晶石质等一系列耐火材料浇注料整体浇注成型的预制整体炉盖。但是近些年来随着炼钢技术的不断发展，LF精炼工况越来越苛刻，对LF精炼炉炉盖寿命影响非常大，主要表现在炉盖抗高温气体冲刷性能下降，抗熔渣喷溅和侵蚀性下降从而导致电极孔扩孔严重进而炉顶耐材的使用寿命也随之下降。针对这种状况，耐火材料技术人员对LF精炼炉盖用耐火材料进行了不少实验室研究和现场试验，目的是进一步提高产品的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖及其制备方法，提高现有LF精炼炉炉盖抗冲刷和抗渣侵蚀性能，从而提高整体炉盖的寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料40-80份、共磨粉15-50份、铝酸钙水泥2-10份、防爆纤维0.02-0.2份、钢纤维0.2-3份。
优选地，所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料50-70份、共磨粉20-40份、铝酸钙水泥3-8份、防爆纤维0.05-0.15份、钢纤维0.5-2份。
进一步优选地，所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料60-65份、共磨粉33.5-38份、铝酸钙水泥5-8份、防爆纤维0.1-0.15份、钢纤维1.5-2份。
优选地，所述骨料包括以下重量份的组分：矾土颗粒35-45份，红柱石颗粒20-25份。
优选地，所述矾土颗粒为含量88％-90％的特级矾土颗粒。
优选的，所述共磨粉包括以下重量份的组分：板状刚玉细粉15-20份，α-Al2O3微粉5-8份，氧化铬细粉1-2份，碳化硅细粉2-4份，硅微粉2-5份，减水剂0.2-0.6份。
本发明所述碳化硅(即SiC)优选为有效成分含量91％、97％的SiC等中的一种或几种，更优选为有效成分含量97％的SiC(一般用“97SiC”表示)。实验证明，本发明采用97SiC效果更佳。
所述共磨粉的制备方法包括将按配方取所需原料，混合均匀，即得。
优选地，所述减水剂包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、ADS等中的一种或几种，更优选为减水剂ADS。
本发明所述减水剂ADS为安迈铝业(青岛)有限公司提供的高效减水剂(具体型号为ADS3)。
优选地，所述铝酸钙水泥为CA70水泥。
优选地，所述防爆纤维包括熔点为120℃防爆纤维、熔点为90℃防爆纤维等中的一种或几种，更优选熔点为90℃防爆纤维。
优选地，所述钢纤维包括446耐热钢纤维、304耐热钢纤维等中的一种或几种，更优选为304耐热钢纤维。
为了更好地获得综合性能优良的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，本发明对各原料的粒径进行了了优化。
具体地，所述矾土颗粒包括粒级15～8mm，10-15份；粒级8～5mm，10-20份；粒级5～3mm，15-20份。在本发明一个较佳的实施例中，所述矾土颗粒包括粒级15～8mm的，15份；粒级8～5mm的，10份；粒级5～3mm的，15份。
具体地，所述红柱石颗粒包括粒级3～1mm，10-20份，粒级1～0mm，15-25份。在本发明一个较佳的实施例中，所述红柱石颗粒包括粒级3～1mm的，10份，粒级1～0mm的，15份。
具体地，所述板状刚玉细粉的粒径优选为小于等于0.088mm；α-Al2O3微粉的粒径优选为小于等于0.001mm，氧化铬细粉的粒径优选为小于等于0.045mm；碳化硅细粉的粒径优选为小于等于0.088mm；硅微粉的粒径优选为超微粉；铝酸钙水泥的粒径优选为超微粉。
本发明还发现，采用上述粒径的原料更有利于提高所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖的使用寿命。
进一步优选地，本发明所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖由包括以下重量份的组分制成：
矾土颗粒35-45份，其中包括粒级15～8mm，10-15份；粒级8～5mm，10-20份；粒级5～3mm，15-20份；
红柱石颗粒20-25份，其中包括粒级3～1mm，10-20份，粒级1～0mm，15-25份；
粒径小于等于0.088mm的板状刚玉细粉15-20份；
粒径小于等于0.001mm的α-Al2O3微粉5-8份；
粒径小于等于0.045mm氧化铬细粉1-2份；
粒径小于等于0.088mm碳化硅细粉2-4份；
超细硅微粉2-5份；
减水剂0.2-0.6份；
铝酸钙水泥3-8份；
防爆纤维0.05-0.15份；
钢纤维0.5-2份；
更优选地，本发明所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖由包括以下重量份的组分制成：
含量88％-90％的特级矾土颗粒35-45份，其中包括粒级15～8mm，10-15份；粒级8～5mm，10-20份；粒级5～3mm的15-20份；
红柱石颗粒20-25份，其中包括粒级3～1mm，10-20份，粒级1～0mm，15-25份；
粒径小于等于0.088mm的板状刚玉细粉15-20份；
粒径小于等于0.001mm的α-Al2O3微粉5-8份；
粒径小于等于0.045mm氧化铬细粉1-2份；
粒径小于等于0.088mm碳化硅细粉2-4份；
超细硅微粉2-5份；
减水剂0.2-0.6份；
铝酸钙水泥5-8份；
防爆纤维0.1-0.15份；
钢纤维1.5-2份。
本发明提供的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖耐高温强度高，膨胀系数低，有效抑制了材料在加热冷却过程中的开裂现象；具有优异的高温抗冲刷性能，显著提高了热震稳定性和抗熔渣侵蚀性能，大大提高了使用寿命。
特别地，本发明发现通过红柱石和碳化硅的共同加入，使制品在高温使用过程中具有较理想的高温强度，从而使制品具有良好的高温抗冲刷性能；另外由于碳化硅膨胀系数低，有效抑制了在加热冷却过程中的开裂，同时碳化硅的导热率高可以有效提高材料的热震稳定性；再者碳化硅具有优良的抗熔渣侵蚀性能，所以碳化硅的引入明显提高了制品的抗渣侵蚀性能。
本发明所述重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
本发明还提供上述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖的制备方法，可按本领域常规方法制备，例如其制备方法包括以下步骤：按配方取所需原料，混合后搅拌均匀，浇注成型，养护，烘烤。
具体地，上述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方取所需原料；
2)将骨料、共磨粉、铝酸钙水泥和防爆纤维先混合均匀(例如使用高速混碾机混合)，均匀散开后加入钢纤维，再混合均匀，得预混料；
3)向步骤2)所得预混料中加水搅拌均匀，浇注成型；一般加水量为所述预混料重量的5.0％-6.0％；
4)养护；一般浇注好的产品进行带模养护，常温养护1-3天后脱模；脱模后继续自然养护3-5天；
5)烘烤；一般烘烤总时间90小时以上，烘烤最高温度为400℃。
本发明LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖具有良好的抗高温性能，其高温抗冲刷性能优异；另外具有较好的热震稳定性和抗熔渣侵蚀性，有效抑制了电极孔扩孔严重的现象发生，整体炉盖使用寿命得到进一步提高。
附图说明
图1为本发明LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖的制备方法工艺流程示意图。
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。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。其中所述减水剂ADS为安迈铝业(青岛)有限公司提供的高效减水剂，型号ADS3。
实施例1
一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，由包括以下重量份的组分制备而成：
含量88％的特级矾土颗粒35份(其中粒级15～8mm，15份；粒级8～5mm，10份；粒级5～3mm，10份)，
红柱石颗粒25份(其中粒级3～1mm的10份，粒级1～0mm的15份)，
粒级200目的板状刚玉细粉20份，
粒径小于等于1μm的α-Al2O3微粉5份，
粒径320目氧化铬细粉1份，
粒径200目97碳化硅细粉3份，
硅微粉(超微粉)4份，
减水剂ADS0.5份，
铝酸钙水泥(超微粉)5份，
熔点为90℃防爆纤维0.1份，
304耐热钢纤维1.5份。
本实施例还提供该LF精炼炉炉盖的制备方法，具体包括以下步骤：
1)按配方取各原料；
2)将骨料(含量88％特级矾土颗粒和红柱石颗粒)、共磨粉、铝酸钙水泥和防爆纤维先通过高速混碾机混合3分钟，然后均匀散开加入钢纤维，再混合8～10分钟后出料，得预混料；
3)将步骤2)预混料在强制搅拌机中混合约1分钟，然后加入所述预混料重量的5.0％～5.3％水，搅拌约3分钟后出料，所出浇注料加入模具内，同时采用振动棒进行震动，确保排气充分，表面平整；
4)养护；浇注好的产品进行带模养护，常温养护1天后脱模；脱模后继续自然养护3天；
5)烘烤；养护好的半成品进入热处理窑进行烘烤，烘烤总时间90小时以上，烘烤最高温度为400℃。烘烤出窑后产品进行检验、包装和入库。
上述制备方法中，所述共磨粉的制备方法包括：将板状刚玉细粉、硅微粉、α-Al2O3微粉、氧化铬细粉、97碳化硅细粉、铝酸钙水泥、减水剂ADS利用振动磨混合均匀，制成共磨粉。
本实施例LF精炼炉炉盖的主要理化指标如下：Al2O3≥75％，SiO2≤25％。110℃烘干后体积密度≥2.85g/cm3，显气孔率(110℃×24h)≤18％，耐压强度(110℃×24h)≥80MPa，线变化率(1500℃×3h)-0.8～+0.5％。
本实施例LF精炼炉炉盖用作LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，经过100吨LF精炼炉上试用，在使用过程抗气体冲刷性能优良，抗熔渣侵蚀性能较好，电极孔扩孔现象明显改善，较传统炉盖使用寿命延长至少20天。
实施例2
一种LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，由包括以下重量份的组分制备而成：
含量90％的特级矾土颗粒45份(其中粒级15～8mm，20份；粒级8～5mm，10份；粒级5～3mm，15份)，
红柱石颗粒20份(其中粒级3～1mm的10份，粒级1～0mm的10份)，
粒级200目的板状刚玉细粉20份，
粒径小于等于1μm的α-Al2O3微粉7份，
粒径320目氧化铬细粉1.4份，
粒径200目97碳化硅细粉4份，
硅微粉(超微粉)5份，
减水剂ADS0.6份，
铝酸钙水泥(超微粉)8份，
熔点为90℃防爆纤维0.15份，
304耐热钢纤维2份。
本实施例还提供该LF精炼炉炉盖的制备方法，与实施例1类似。
本实施例LF精炼炉炉盖的主要理化指标如下：Al2O3≥76％，SiO2≤25％。110℃烘干后体积密度≥2.85g/cm3，显气孔率(110℃×24h)≤18％，耐压强度(110℃×24h)≥75MPa，线变化率(1500℃×3h)-0.8～+0.5％。
本实施例LF精炼炉炉盖用作LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，经过100吨LF精炼炉上试用，在使用过程抗气体冲刷性能优良，抗熔渣侵蚀性能较好，电极孔扩孔现象明显改善，较传统炉盖使用寿命延长至少20天。
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LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料40-80份、共磨粉15-50份、铝酸钙水泥2-10份、防爆纤维0.02-0.2份、钢纤维0.2-3份。
2.根据权利要求1所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料50-70份、共磨粉20-40份、铝酸钙水泥3-8份、防爆纤维0.05-0.15份、钢纤维0.5-2份。
3.根据权利要求1所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，由包括以下重量份的组分制备而成：骨料60-65份、共磨粉33.5-38份、铝酸钙水泥5-8份、防爆纤维0.1-0.15份、钢纤维1.5-2份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，所述骨料包括以下重量份的组分：矾土颗粒35-45份，红柱石颗粒20-25份；
和/或
所述共磨粉包括以下重量份的组分：板状刚玉细粉15-20份，α-Al2O3微粉5-8份，氧化铬细粉1-2份，碳化硅细粉2-4份，硅微粉2-5份，减水剂0.2-0.6份；
优选地，所述减水剂包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、ADS中的一种或几种；
和/或
所述铝酸钙水泥为CA70水泥；
和/或
所述防爆纤维包括熔点为120℃防爆纤维、熔点为90℃防爆纤维中的一种或两种；
和/或
所述钢纤维包括446耐热钢纤维、304耐热钢纤维中的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，所述矾土颗粒包括粒级15～8mm的10-15份；粒级8～5mm的10-20份；粒级5～3mm的15-20份；
所述红柱石颗粒包括粒级3～1mm的10-20份，粒级1～0mm的15-25份；
所述板状刚玉细粉的粒径为小于等于0.088mm；
所述α-Al2O3微粉的粒径为小于等于0.001mm；
所述氧化铬细粉的粒径为小于等于0.045mm；
所述碳化硅细粉的粒径为小于等于0.088mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，所述矾土颗粒为含量88％-90％的特级矾土颗粒。
7.根据权利要求1所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
矾土颗粒35-45份，其中包括粒级15～8mm，10-15份；粒级8～5mm，10-20份；粒级5～3mm，15-20份；
红柱石颗粒20-25份，其中包括粒级3～1mm，10-20份，粒级1～0mm，15-25份；
粒径小于等于0.088mm的板状刚玉细粉15-20份；
粒径小于等于0.001mm的α-Al2O3微粉5-8份；
粒径小于等于0.045mm氧化铬细粉1-2份；
粒径小于等于0.088mm碳化硅细粉2-4份；
超细硅微粉2-5份；
减水剂0.2-0.6份；
铝酸钙水泥3-8份；
防爆纤维0.05-0.15份；
钢纤维0.5-2份。
8.根据权利要求1所述的LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
含量88％-90％的特级矾土颗粒35-45份，其中包括粒级15～8mm，10-15份；粒级8～5mm，10-20份；粒级5～3mm的15-20份；
红柱石颗粒20-25份，其中包括粒级3～1mm，10-20份，粒级1～0mm，15-25份；
粒径小于等于0.088mm的板状刚玉细粉15-20份；
粒径小于等于0.001mm的α-Al2O3微粉5-8份；
粒径小于等于0.045mm氧化铬细粉1-2份；
粒径小于等于0.088mm碳化硅细粉2-4份；
超细硅微粉2-5份；
减水剂0.2-0.6份；
铝酸钙水泥5-8份；
防爆纤维0.1-0.15份；
钢纤维1.5-2份。
9.权利要求1-8任一项所述LF精炼炉炉顶中心区整体炉盖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配方取所需原料，混合后搅拌均匀，浇注成型，养护，烘烤。
10.权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按配方取所需原料；
2)将骨料、共磨粉、铝酸钙水泥和防爆纤维先混合均匀；均匀散开后加入钢纤维，再混合均匀，得预混料；
3)向步骤2)所得预混料中加水搅拌均匀，浇注成型；加水量为所述预混料重量的5.0％-6.0％；
4)养护；
5)烘烤；烘烤总时间90小时以上，烘烤最高温度为400℃。
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CN108931138A (zh) * 2018-08-31 2018-12-04 四川合电气科技有限公司 一种电弧炉炉盖制备系统
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