CN109095896A - 一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种连铸功能耐火材料领域，提供一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖，涉及的废浸入式水口渣线料主要来源于连铸车间使用后的浸入式水口，浸入式水口渣线部位主要成份是氧化锆，而浸入式水口使用的氧化锆是稳定之后的，具有熔点高，耐蚀性强，优良的化学稳定性、抗氧化性和热震稳定性，耐高温，高温强度高以及具有极强的抗渣侵蚀能力、抗剥落性和抗钢水冲击性等优点。废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中的引用能够极大提高渣线砖的抗渣侵蚀性和抗剥落性，能够延长了钢包使用寿命，降低了吨钢耐材消耗量，减少了耐材对钢水的污染，而且还可以变废为宝，节省耐材废旧处理费用，降低耐材对环境的污染和占用土地压力。

Description

一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖

技术领域

本发明涉及连铸功能耐火材料领域，具体涉及一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖。

背景技术

随着国家环保力度加大，对耐火原料的开采要求越来越严格，一些环境监管制度逐渐完善和落实，直接限制了原材料的供应量，使得耐材制品生产厂原料成本逐渐增加，严重压缩了公司利润。同时，在消耗库存的同时，废旧物料再利用符合我国节能减排，绿色发展战略及降低环境污染发展要求。在对于使用后的废浸入式水口的最终处理不仅侵占土地资源，而且还污染环境。同时，氧化锆价格昂贵，且其本身具有极强的抗钢水和钢渣侵蚀能力，因此对浸入式水口渣线处的锆碳料重复利用具有积极的实际意义。

浸入式水口的主要功能是防止中间罐注流的二次氧化和钢水飞溅；避免结晶器保护渣卷入钢液；改善注流在结晶器内的流动状态和热流分布。并从而促使结晶器内坯壳的均匀生长，有利于钢中气体和夹杂物的排除。由于浸入式水口对提高铸坯质量、改善劳动条件、稳定连铸操作、防止铸坯表面缺陷等方面，都有显著成效，因而在世界各国的板坯连铸和大方坯连铸都采用这种水口进行浇铸。可以说，浸入式水口的出现，如同结晶器振动装置的发明一样，为连铸技术的发展带来了划时代的进步，同时现有的大部分就两种：熔融石英质浸入式水口：以熔融石英为原料，采用泥浆浇铸成型，高温烧结。这种水口具有导热系数小(1000℃时为2W/m·K)，热稳定性好，热膨胀率低(如含99％氧化硅的石英在1000℃时膨胀率为0.05％～0.06％)及不易结瘤等优点。使用前可不经预热。因此应用较为广泛。这种材质的缺点是不宜浇注含锰量超过0.5％的钢种。因为锰同水口中的氧化硅反应，生成熔点仅1300℃的一氧化锰·氧化硅玻璃，从而大大降低了水口表面玻璃层的黏度，加速水口的熔损；三氧化二铝一C质浸入式水口：以刚玉和石墨为基本原料，添加金属硅、碳化硅等，在等静压机中成型，然后经保护烧结而成。这种水口结构均匀、与钢水的浸润性低、耐冲蚀性强。因此它适用于大多数钢种的浇注。三氧化二铝一C质水口必须预热后使用，否则，水口有开裂的浸m危险。在预热过程中，会出现石墨烧损(脱碳)，使水口表面层的气孔率增加，降低其抗侵蚀性。在浇铸铝镇静钢时，脱氧产物α—三氧化二铝容易在水口内壁沉积，导致水口堵塞，影响连铸生产的正常进行。该水口的另一缺点是抗渣性差，导热性好，因而渣线部位侵蚀严重和水口内壁容易凝钢，故需采取有效措施予以保护：如水口外加耐火纤维保护套，表面涂抹防氧化层，渣线部位用复合氧化锆—C质材料提高抗渣侵蚀性以及向水口内壁多孔耐火材料层通入氩气等。

钢包渣线部位在钢水精炼过程中，主要受钢水在造渣、成分微调合金化、保温升温过程中受到钢水和钢渣的扰动物理侵蚀冲刷以及精炼渣碱度的高低发生化学侵蚀影响比较大。同时，钢包渣线砖在侵蚀冲刷过程中具有边沿优先侵蚀作用，会使钢包砖接触处比单砖中间部位侵蚀要快一些；且钢包渣线砖主要为镁碳系列，对钢包寿命的提高潜力有限；若在钢包渣线砖中直接引用氧化锆原料将会极大的增加原材料成本，对耐材厂和钢厂来说都显著增加了采购成本，使得各方利润被压缩。

发明内容

本发明提供了一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖。主要解决问题是实现能源循环利用、节约资源，以较低的成本提高钢包渣线砖抗钢渣侵蚀能力、延长使用寿命，使钢包渣线砖更能够适应不同钢种的浇铸需求及生产工艺复杂多变要求。

浸入式水口是连铸过程中关键的功能耐火材料之，它保护钢水从中间包流入结晶器不被氧化，同时使钢液在结晶器内有合理的流场分布和温度分布。浸入式水口的质量直接关系着连铸工艺的正常进行。目前，铝碳-锆碳质复合是浸入式水口的主要形式，即本体采用三氧化二铝-C质，渣线是锆碳质，这类水口在使用过程中主要的失效形式是锆碳渣线受到熔渣和钢水等作用，甚至发生断裂。

通常，锆碳材料以部分稳定和单斜氧化锆、石墨为主要原料，酚醛树脂作为结合剂，采用等静压压制成型。锆碳材料在高温使用过程中承受着熔渣和钢水的交替作用，当渣线部位与钢液接触时，石墨氧化或溶解于钢水中，使材料中氧化锆颗粒裸露表面，随后其与熔渣接触发生反应，造成氧化锆失稳而冲蚀进入熔渣中，这两个过程交替进行导致渣线部位锆碳材料的蚀损。针对上述锆碳材料的损毁机理，人们从氧化锆、碳素原料的选择、材料组成和制备工艺入手研究如何制备渣线用高性能锆碳材料。

目前，在锆碳材料生产中使用的氧化锆质原料有氧化钙，氧化镁和氧化钇及其复合的部分稳定氧化锆，其中因成本因素使用氧化钙和氧化镁部分稳定氧化锆原料居多。锆碳材料在使用过程中因部分稳定氧化锆与连铸保护渣相互作用，造成部分稳定氧化锆失稳。保护渣中主要含有三氧化二铝、氧化硅、四氧化三铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、二氧化钛等成分，国内外学者针对上述渣中单一氧化物对不同种类的部分稳定氧化锆的稳定性影响进行了研究。研究表明，上述单一氧化物中三氧化二铝、氧化硅将分别与氧化锆中的稳定剂氧化钙和氧化镁反应生成新的化合物或低熔物，导致部分稳定氧化锆失稳形成单斜氧化锆，四氧化三铁、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、二氧化锰能够进入氧化锆的晶格内形成固溶体，促进部分稳定氧化锆原料中单斜相向四方相转化，氧化锆原料的稳定度提高。而事实上，当部分稳定氧化锆与由上述氧化物组成的保护渣接触时，其稳定性与渣的组成、碱度和粘度等相关。当保护渣碱度升高，部分稳定氧化锆的失稳速度明显减慢。这是由于保护渣中酸性氧化物与部分稳定氧化锆中的稳定剂氧化镁或氧化钙反应使稳定剂从氧化锆中脱溶，导致氧化锆由立方(四方)晶型向单斜晶型转变，产生大量裂纹，加剧了渣沿晶界渗透侵蚀，氧化锆颗粒趋于细粒化，材料气孔率增加，影响了材料的抗侵蚀性。同时随保护渣粘度降低,抗渣渗透及侵蚀性能急剧下降。如保护渣中F的存在，保护渣粘度降低，导致熔渣对氧化锆的严重侵蚀。因此，低碱度、低黏度的保护渣对部分稳定氧化锆原料侵蚀更严重。

相对于氧化镁部分稳定氧化锆，在渣中氧化钙稳定氧化锆的稳定性较好，Y2O3稳定氧化锆最好，因此，考虑到氧化钇稳定氧化锆价格较贵，在实际生产过程中可选择稳定性氧化钙-氧化钇及氧化镁-氧化钇复合稳定氧化锆，提高锆碳材料的抗渣侵蚀能力。

本发明提供了一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法。该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制不仅使得废浸入式水口渣线部位得到循环利用、节约资源，而且还提高了钢包渣线砖抗钢渣侵蚀能力和抗剥落能力，消除渣线砖之间边沿侵蚀较快现象，延长了钢包使用寿命，降低了耐材企业生产成本，提高了经济效益，降低了耐材对钢水的污染，对耐材企业和钢企实现双赢局面。

本发明提供的技术方案是：一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖。此次涉及的废浸入式水口渣线料主要来源于连铸车间使用后的浸入式水口渣线部位，通过将废浸入式水口渣线料破碎后，再按照一定的原料比例，加入到新配方中，在钢包渣线砖的大头与小头等数量的复合一层一定厚度的添加有废浸入式水口渣线料的泥料，为了降低对钢水增碳，在保证镁碳砖抗剥落性和抗侵蚀性的前提下，必须进一步降低与无碳熔池砖配套的渣线镁碳砖的碳含量。但降低镁碳砖碳含量对镁碳砖性质最明显的影响是使镁碳砖抗热震稳定性降低，耐剥落性和抗侵蚀性降低。

本发明又提出一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，步骤如下：

1)所述添加废浸入式水口渣线料的泥料，其比例按照：96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料 0-0.21mm45％，金属硅粉1.5％，碳化硼2％，铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，酚醛树脂粉1％，液体树脂6％配合。

2)96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm45％，金属硅粉1.5％，碳化硼2％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼30分钟。

3)再加入铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼60分钟。

4)然后加入酚醛树脂粉1％，液体树脂6％，在混合60分钟。

5)再用压力机机压成型，通过200℃X24小时干燥后，测得样块的理化指。

进一步：一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，所包括步骤如下：

1)添加废浸入式水口渣线料的泥料，其比例按照：96％镁砂 1-3mm20％，96％镁砂0-1mm10％，废浸入式水口渣线破碎料 0-0.21mm55％，金属硅粉1％，碳化硼1.5％，铝粉1％，炭黑1％，石墨5％，酚醛树脂粉0.5％，液体树脂6％配合。

2)96％镁砂1-3mm20％，96％镁砂0-1mm10％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm55％，金属硅粉1％，碳化硼1.5％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼30分钟。

3)铝粉1％，炭黑1％，石墨5％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼60分钟。

4)然后加入酚醛树脂粉0.5％，液体树脂6％。在混合60分钟。

5)再用压力机机压成型，通过200℃X24小时干燥

进一步的：所述钢包渣线砖的大头或小头复合厚度15mm-80mm 的添加有废浸入式水口渣线料制成的泥料。

进一步的：所述废浸入式水口渣线料破碎成0-0.21mm。

进一步的：所述添加有废浸入式水口渣线料的泥料由以下组分制成：1-3mm镁砂含量15-40％，0-1的镁砂含量10-20％，0-0.21废浸入式水口渣线破碎料含量35-70％，添加剂1-5％，石墨含量5-13％，结合剂含量3-8％。

进一步的：所述镁砂中含氧化镁质量百分比不小于96％，石墨中含碳质量百分比不小于94％。

进一步的：所述添加剂主要由金属硅粉、铝粉、炭黑、碳化硅、碳化硼中的一种或几种任意组合复合粉，通过添加石墨和铝粉的组合，不仅起到了抗氧化的作用，而且主要是高温使用过程中发生原位反应生成非氧化物，然后填充穿插在方镁石骨架结构中起到增强增韧作用，从而显著提高镁碳砖的高温强度和抗热震性，改善其抗氧化性和抗渣性能。

进一步的：所述结合剂采用酚醛树脂粉和液体树脂，酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。

进一步的：通过混料机混料后，使用压力机进行机压成型时压力为：0.2-0.4兆帕，只有在适当的压力下才能更好的进行成型机压。

对熔渣进行化学性质控制是降低耐火材料消耗的一个最重要的措施在碱性炼钢过程中，所使用的耐火材料主要是氧化镁，其次是氧化钙，所以由熔渣侵蚀引起的耐火内衬的蚀损取决于熔渣中氧化镁和氧化钙的熔解极限，如果氧化镁和氧化钙在熔渣中已达到饱和程度，那么熔渣就不会再熔解耐火内衬中的氧化镁或者氧化镁-氧化钙质内衬中的氧化钙。因此，耐火内衬的蚀损程度亦必然下降。然而实际冶炼过程中，在使用氧化镁-C质衬砖的熔渣中加入大量的氧化镁将直接改变熔渣性质，影响熔渣的流动性和最终精炼效果。该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制采取分阶段添加和控制的方法，既确保了精炼效果，又控制了熔渣的性质，使熔渣中氧化镁含量分阶段升高，降低了熔渣对渣线中氧化镁的熔解速度和熔解程度，可使渣线衬砖的损毁速度降低60％，从而极大减少了渣线衬砖的蚀损，提高了渣线衬砖的使用寿命，降低了耐火材料消耗和成本支出，减少了更换和修补的工作量，改善了工人的作业条件，提高了钢的使用效率。该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制工艺简单易行，操作方便可靠，控制准确有效，不需增加任何设备，且无须改变正常的生产工艺便可达到控制效果。

有益效果

本发明提供了一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖。该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制不仅使得废浸入式水口渣线部位得到循环利用、节约资源，而且还提高了钢包渣线砖抗钢渣侵蚀能力和抗剥落能力，消除渣线砖之间边沿侵蚀较快现象，延长了钢包使用寿命，降低了耐材企业生产成本，提高了经济效益，降低了耐材对钢水的污染，降低了耐火材料消耗和成本支出，减少了更换和修补的工作量，改善了工人的作业条件，提高了钢包的使用效率。本废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法工艺简单易行，操作方便可靠，控制准确有效，不需增加任何设备，且无须改变正常的生产工艺便可达到控制效果，对耐材企业和钢企实现双赢局面。

附图说明

图1：是钢包渣线砖小头复合废浸入式水口渣线料结构示意图；

图2：是钢包渣线砖大头复合废浸入式水口渣线料结构示意图；

图3：是正常钢包渣线砖结构示意图。

具体实施方式

为了能进一步理解该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制的特征，技术手段以及所达到的目的，功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

下面结合附图与技术方案对本发明提供的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的具体优先实例如下所示，需要说明的是本发明提供的实例只是部分实例，并不是全部实例，以本发明为基础的改变或替换都应视为本发明保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实例1

一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖，所述添加废浸入式水口渣线料的泥料，由如下组分制成：96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm45％，金属硅粉 1.5％，碳化硼2％，铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，酚醛树脂粉1％，液体树脂6％。

研制方法包括步骤如下：

1)96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm45％，金属硅粉1.5％，碳化硼2％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼30分钟。

2)再加入铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼60分钟。

3)然后加入酚醛树脂粉1％，液体树脂6％，在混合60分钟。

4)用压力机机压成型，通过200℃X24小时干燥后，测得样块的理化指

标如下表所示：

实例2

一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖，添加废浸入式水口渣线料的泥料由如下组分制成：96％镁砂1-3mm20％，96％镁砂 0-1mm10％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm55％，金属硅粉1％，碳化硼1.5％，铝粉1％，炭黑1％，石墨5％，酚醛树脂粉0.5％，液体树脂6％。

研制方法包括步骤如下：

1)96％镁砂1-3mm20％，96％镁砂0-1mm10％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm55％，金属硅粉1％，碳化硼1.5％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼30分钟。

2)铝粉1％，炭黑1％，石墨5％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼60分钟。

3)然后加入酚醛树脂粉0.5％，液体树脂6％。在混合60分钟。用压力机机压成型，通过200℃X24小时干燥后，测得样块的理化指标如下表所示：

本发明提供一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖。该废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法的研制不仅使得废浸入式水口渣线部位得到循环利用、节约资源，而且还提高了钢包渣线砖抗钢渣侵蚀能力和抗剥落能力，消除渣线砖之间边沿侵蚀较快现象，延长了钢包使用寿命，降低了耐材企业生产成本，提高了经济效益，降低了耐材对钢水的污染，降低了耐火材料消耗和成本支出，减少了更换和修补的工作量，改善了工人的作业条件，提高了钢包的使用效率。本废浸入式水口渣线料在钢包渣线砖中使用方法工艺简单易行，操作方便可靠，控制准确有效，不需增加任何设备，且无须改变正常的生产工艺便可达到控制效果，对耐材企业和钢企实现双赢局面，为企业提高生产效率，优化生产工艺，减轻工人劳动程度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖，其特征在于：成份包括：镁砂，镁砂，废浸入式水口渣线破碎料，金属硅粉，碳化硼，铝粉，炭黑，石墨，酚醛树脂粉和液体树脂。

2.如权利要求1所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：包括步骤如下：

1)所述添加废浸入式水口渣线料的泥料，其比例按照：96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm45％，金属硅粉1.5％，碳化硼2％，铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，酚醛树脂粉1％，液体树脂6％配合；

2)96％镁砂1-3mm25％，96％镁砂0-1mm15％，废浸入式水口渣线破碎料0-0.21mm45％，金属硅粉1.5％，碳化硼2％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼30分钟；

3)再加入铝粉1％，炭黑0.5％，石墨6％，按照以上配比将原料放入混料机进行混炼60分钟；

4)然后加入酚醛树脂粉1％，液体树脂6％，在混合60分钟；

5)再用压力机机压成型，通过200℃X24小时干燥后，测得样块的理化指。

3.如权利2要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：在钢包渣线砖的大头或小头复合厚度15mm-80mm的添加有废浸入式水口渣线料制成的泥料。

4.如权利2要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：将废浸入式水口渣线料破碎成0-0.21mm。

5.如权利2要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：添加有废浸入式水口渣线料的泥料由以下组分制成：1-3mm镁砂含量15-40％，0-1的镁砂含量10-20％，0-0.21废浸入式水口渣线破碎料含量35-70％，添加剂1-5％，石墨含量5-13％，结合剂含量3-8％。

6.如权利5要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法其特征在于：镁砂中含氧化镁质量百分比不小于96％，石墨中含碳质量百分比不小于94％。

7.如权利5要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：添加剂主要由金属硅粉、铝粉、炭黑、碳化硅、碳化硼中的一种或几种任意组合复合粉。

8.如权利5要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：结合剂采用酚醛树脂粉和液体树脂。

9.如权利2要求所述的一种废浸入式水口渣线料泥料的钢包渣线砖的研制方法，其特征在于：通过混料机混料后，使用压力机进行机压成型时压力为：0.2-0.4MPa。