CN110386826A - 一种钢包渣线砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂75‑85份、石墨12‑20份、结合剂1‑3份和添加剂1‑4份，共计100份。对于镁碳砖来说，骨料细微化有助于渣线镁碳砖抗氧化性能及抗压、抗折性能的提高。但骨料细微化以后，闭口气孔增加，成型困难，因此，实际生产中要选择适当的临界粒度，以保证制品具有较低的显气孔率和较高的体积密度。本发明采用大粒度的镁砂为原料，利用镁砂自身较高的体积密度来提高整体镁碳砖的体积密度，同时本发明中渣线砖的生产方法中采用多次压力成型和分段干燥工艺，使制得的产品具有较低的显气孔率。因而本发明的产品生产过程中达到了一个最适宜的临界粒度，这使得产品具有极佳各种理化性能和更长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明是一种钢包渣线砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
镁碳砖是一种优质耐火材料，由于该种含碳耐火制品具有耐火度高，抗渣侵蚀性能好，耐热震性强及高温蠕变小等优点，在电炉、转炉及钢包等得到广泛应用，并且使用寿命得到大幅提高，同时镁碳砖无需高温烧成，节省能源，制作工艺简单因而迅速得到推广使用，但近年来，随着对钢的性能要求越来越高，钢包已由过去单纯的储存和盛运钢水的工具，转变为在钢包内可以进行真空处理、吹氩、加热、成分微调等发生装置，使得钢包使用条件极为苛刻，尤其是在钢包渣线部位，使得渣线部位渣线砖频繁出现馒头状等，即边缘侵蚀快于砖中部位置，严重影响到后期的判包，造成钢包使用中频繁下线，不仅影响了生产节奏，同时也给安全埋下了隐患，而且已经成为品种钢开发的限制环节。
经研究发现钢包渣线砖出现馒头状主要影响因素：
(1)镁砂骨料和基质膨胀系数不一致，骨料的相对膨胀系数大于基质，受热后产生了不可逆的膨胀；
(2)由于镁碳砖中引入大量的鳞片石墨，石墨受热后有“受热伸直硬化”现象；
(3)镁碳砖受热后，由于受到钢壳的限制不会发生自由膨胀，但过大的膨胀会导致过高的热应力，造成热震性降低，边角有被挤碎的可能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种钢包渣线砖及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明节约了原料的生产成本，同时制得的产品使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂75-85份、石墨12-20份、结合剂 1-3份和添加剂1-4份，共计100份。
进一步的，所述电熔镁砂的粒度为3-5mm、1-3mm、0.1-1mm和200目。
进一步的，各粒度的重量百分比分别为20-35％，20-25％，15-25％，28-35％。
进一步的，所述石墨为鳞片状石墨。
进一步的，所述鳞片状石墨其粒度＜0.088mm，含碳质量百分比为：C≥ 93.0％。
进一步的，所述结合剂为酚醛树脂。
进一步的，所述添加剂为铝粉、沥青粉、碳化硼、镁铝合金粉的一种以上的混合物，粒级≤320目。
一种钢包渣线砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂75-85份、石墨 12-16份、结合剂1-3份和添加剂1-4份，共计100份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理2-4min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理20-30min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥20h。
进一步的，所述步骤三中的压力为0.2-0.4MPa。
进一步的，步骤四进行分段干燥时，首先以36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
本发明的有益效果：
(1)对于镁碳砖来说，骨料细微化有助于渣线砖抗氧化性能及抗压、抗折性能的提高。但骨料细微化以后，闭口气孔增加，成型困难，因此，实际生产中要选择适当的临界粒度，以保证制品具有较低的显气孔率和较高的体积密度。本发明采用大粒度的镁砂为原料，利用镁砂自身较高的体积密度来提高整体镁碳砖的体积密度，同时本发明中渣线砖的生产方法中采用多次压力成型和分段干燥工艺，使制得的产品具有较低的显气孔率。因而本发明的产品生产过程中达到了一个最适宜的临界粒度，这使得产品具有极佳各种理化性能和更长的使用寿命。此外，由于镁砂的使用和产品使用寿命的延长，有效降低了生产成本，有利于企业的发展。
(2)本发明制得的成品，在实际运用中通过与所使用常规材质渣线砖对比，显气孔率明显降低，其各种理化性能明显高于常规制品水平。
(3)本发明比目前传统的渣线砖的使用寿命更长，降低生产原单位的材料成本。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂75份(其中电熔镁砂的粒度为5mm、1mm、1mm和200目，各粒度的重量百分比分别为25％， 25％，15％，35％)、鳞片状石墨20份、酚醛树脂2份和添加剂3份。
本实施例中，添加剂为铝粉和沥青粉，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂75份、鳞片状石墨20份、酚醛树脂2份和添加剂3份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理4min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理20min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.4MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤 4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
实施例2
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂82份(其中电熔镁砂的粒度为3mm、1mm、0.1mm和200目，各粒度的重量百分比分别为35％， 22％，15％，28％)、鳞片状石墨12份、酚醛树脂3份和添加剂3份。
本实施例中，添加剂为碳化硼和镁铝合金粉，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂82份、鳞片状石墨12份、酚醛树脂3份和添加剂3份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理2min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理30min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.3MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤 4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
实施例3
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂85份(其中电熔镁砂的粒度为4mm、3mm、0.8mm和200目，各粒度的重量百分比分别为20％， 20％，25％，35％)、鳞片状石墨12份、酚醛树脂2份和添加剂1份。
本实施例中，添加剂为沥青粉和碳化硼，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂85份、鳞片状石墨12份、酚醛树脂2份和添加剂1份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理3min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理25min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.4MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
实施例4
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂80份(其中电熔镁砂的粒度为4mm、3mm、0.8mm和200目，各粒度的重量百分比分别为20％， 20％，25％，35％)、鳞片状石墨15份、酚醛树脂1份和添加剂4份。
本实施例中，添加剂为铝粉、沥青粉和碳化硼，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂80份、鳞片状石墨15份、酚醛树脂1份和添加剂4份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理4min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理20min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.3MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤 4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
实施例5
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂80份(其中电熔镁砂的粒度为4mm、2mm、0.5mm和200目，各粒度的重量百分比分别为22％， 23％，20％，35％)、鳞片状石墨17份、酚醛树脂1份和添加剂2份。
本实施例中，添加剂为沥青粉、碳化硼和镁铝合金粉，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂80份、鳞片状石墨17份、酚醛树脂1份和添加剂2份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理4min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理30min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.4MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤 4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
实施例6
一种钢包渣线砖，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂78份(其中电熔镁砂的粒度为3mm、2mm、0.2mm和200目，各粒度的重量百分比分别为30％， 21％，19％，30％)、鳞片状石墨18份、酚醛树脂2份和添加剂2份。
本实施例中，添加剂为沥青粉、碳化硼和镁铝合金粉，粒级≤320目。
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂78份、鳞片状石墨18份、酚醛树脂2份和添加剂2份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理3min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理25min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型，压力为0.2MPa；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥，首先以 36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤 4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
将上述实施例1-6制得的渣线砖与常规原料制得的渣线砖的理化性能指标进行了对比测试，对比测试结果如表1。
表1理化性能测试结果
由上表1可以看出，与常规原料制得的镁碳渣线砖相比，本发明所得的产品具有更好的理化性能，其体积密度与常规产品相比提高了0.02-0.06g/cm3，显气孔率也明显较低，耐压及抗折强度均有显著增强。这主要是由于本发明中采用了较大粒度的镁砂和石墨为原料，适当调整了临界粒度的大小，因为较大粒度镁砂的引入使得成品具有较高的体密，其显气孔率也明显较低，因而制得的产品具有更好的理化性能。
将本发明实施例1-6中制得的钢包渣线砖用于70t钢包渣线部位并研究其使用寿命长短，与常规原料制得的渣线砖进行对比，对比结果如表2。
表2渣线砖使用寿命结果
| 在70t钢包中的使用寿命(次) | |
| 实施例1 | 65 |
| 实施例2 | 62 |
| 实施例3 | 64 |
| 实施例4 | 62 |
| 实施例5 | 63 |
| 实施例6 | 64 |
| 常规原料制品 | 45 |
从表2的结果中可以看出，与常规原料制得的渣线砖相比，本发明制得的产品具有更长的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种钢包渣线砖，其特征在于，包括以下重量份数的原料：电熔镁砂75-85份、石墨12-20份、结合剂1-3份和添加剂1-4份，共计100份。
2.根据权利要求1所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，所述电熔镁砂的粒度为3-5mm、1-3mm、0.1-1mm和200目。
3.根据权利要求2所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，各粒度的重量百分比分别为20-35％，20-25％，15-25％，28-35％。
4.根据权利要求1所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，所述石墨为鳞片状石墨。
5.根据权利要求4所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，所述鳞片状石墨其粒度＜0.088mm，含碳质量百分比为：C≥93.0％。
6.根据权利要求1所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂。
7.根据权利要求1所述的一种钢包渣线砖，其特征在于，所述添加剂为铝粉、沥青粉、碳化硼、镁铝合金粉的一种以上的混合物，粒级≤320目。
8.一种制备如权利要求1-7任一所述的钢包渣线砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按以下重量百分比进行称取各原料：电熔镁砂75-85份、石墨12-16份、结合剂1-3份和添加剂1-4份，共计100份；
步骤二：将电熔镁砂粉料作为骨料先投入混炼机里，再将结合剂投入预混处理2-4min，最后将余下原料全部投入混炼机内，继续混炼处理20-30min；
步骤三：将步骤二混炼后的混合料加入模具压成型；
步骤四：将压成型的钢包渣线砖送入干燥窑里，进行分段干燥20h。
9.根据权利要求8所述的一种钢包渣线砖的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的压力为0.2-0.4MPa。
10.根据权利要求8所述的一种钢包渣线砖的制备方法，其特征在于，步骤四进行分段干燥时，首先以36℃/h的速度升温，烘烤5h，使温度达到200℃，然后保持温度在200℃烘烤4h，最后以11℃/h的速度降温，烘烤11h。
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