新型鋼包透氣芯干式修補料的研制與應用

王義龍,王子軍,張宏進,梁小龍,馮晨輝,馬玉龍

(唐山國亮特殊耐火材料有限公司,唐山　063021)

?

新型鋼包透氣芯干式修補料的研制與應用

王義龍,王子軍,張宏進,梁小龍,馮晨輝,馬玉龍

(唐山國亮特殊耐火材料有限公司,唐山063021)

采用臨界粒度3 mm的白剛玉為骨料，325目白剛玉粉、MgO含量為96%的電熔鎂砂粉、活性氧化鋁微粉為基質，并加入適宜的結合劑，研制鋼包透氣芯修補料，檢測其顯氣孔率、強度、透氣量等指標，對其性能進行優化，在鋼廠成功試驗并推廣。

透氣芯； 鋼包； 修補料

1　引　 言

國內鋼廠普遍采用透氣芯和透氣座磚一體安裝的方式。使用過程中由于底吹的時間、壓力、以及鋼種等造成透氣芯侵蝕速度較快，后期透氣芯位置凹陷現象[1,2]。透氣芯與透氣座磚壽命不一致，制約了透氣磚及鋼包內襯的使用壽命[3]。如果此時將鋼包一同下線，則造成了鋼包澆注料的浪費；如果進行小修，更換透氣磚，則二次更換透氣磚壽命高于鋼包內襯壽命，又造成了透氣磚的浪費。為了延長透氣芯的使用壽命，和座磚使用壽命一致，本實驗擬選用低熔點固體結合劑，研制干式修補料，以達到延長透氣芯使用壽命的目的。研制的干式修補料既要有較好的耐沖刷、抗侵蝕能力，以保證使用壽命，又要有良好的氣孔分布及開口氣孔率以滿足鋼包底吹條件。

2　試　 驗

2.1原料

主要原料有粒度為3～1 mm、1～0 mm、320目的白剛玉， 96電熔鎂砂200目、活性氧化鋁微粉、SiO2微粉。主要原料理化指標見表1。

表1　主要原料的理化指標

2.2制備及性能檢測

表2　配料表

按配料表進行配料，將干混均勻的料直接填充于40 mm×40 mm×160 mm三聯模內，將模具與料一起置于110 ℃烘箱內，放置24 h后脫模。脫模后樣條分別經110 ℃×24 h， 1550 ℃×3 h熱處理。

2.3性能檢測

按YB/T5200-1993檢測顯氣孔率和體積密度，按YB/T5201-1993檢測耐壓強度和抗折強度。用掃描電鏡觀察試樣高溫抗折斷口形貌。

3　結果與討論

3.1 結合劑加入量及配比對干式修補料性能影響

表3　結合劑加入量及配比對干式修補料的影響

由上表4可見，隨著結合劑的加入量減少，當加入量為15%時，其高溫強度比較低，且氣孔率相對較小，分析原因為結合劑含低熔點物質，高溫產生過量的液相導致其高溫性能比較差。加入量降至6%，其氣孔率變大，體密減小，各溫度強度減小，分析原因為結合劑量小造成修補料結合致密度差，氣孔率大，因而強度指標差。因此，結合劑加入10%的M2組綜合指標比較好。

采用M2組方案配制50Kg去鋼廠小試，試驗結果為透氣磚透氣量減小，不能滿足鋼廠要求；修補料抗侵蝕性較差，使用一次之后剩余量為30%。

3.2硅微粉及鎂砂粉的調整對干式修補料的影響

對第一次鋼廠小試結果進行分析，分析原因為二氧化硅微粉的加入對該結合劑結合的Al2O3-MgO系統的高溫性能產生了不利的影響，導致高溫侵蝕過快。調節鎂砂粉的加入，控制干式修補料的高溫燒結，以增大顯氣孔率，提高干式修補料的透氣性能。

表4　硅微粉及鎂砂粉的調整對干式修補料的影響

改變實驗方案，對二氧化硅微粉及氧化鎂粉的加入量進行調整，配制M4、M5。經過鋼廠的小試，兩組均具有良好的耐沖刷性能，使用一次消耗15%～20%。但是M4透氣量較小，對鋼水的攪拌，除雜作用不好，而M5的透氣量能夠滿足鋼廠的使用要求。

3.3試樣斷口的顯微結構分析

圖1　1550 ℃后試樣電鏡圖片(a)試樣M1 50×；(b)試樣M2 50×;(c)試樣M5 50×Fig.1　SEM images of specimens at 1550 ℃(50×)

圖2　M2 1550 ℃燒后1000×圖片Fig.2　SEM images of M2 specimens at 1550 ℃(1000×)

圖3　 M5 1550 ℃燒后1000×圖片Fig.3　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(1000×)

圖4　M5 1550 ℃燒后2000×圖片Fig.4　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(2000×)

將M1、M2、M5經過1550 ℃熱處理的樣塊斷口在蔡司EVO18掃描電鏡下拍照如圖1、圖2、圖3、圖4。從圖1可以看出干式修補料燒結后內部產生氣孔，M5組氣孔分布均勻，氣孔孔徑分布均勻。圖2為M2的1000×圖片，可以看出該組高溫燒后產生液相量較大。圖3、圖4分別為M5的1000×及2000×的電鏡圖片，可以看出其基質內產生大量層片狀結構晶相，各層片物的層疊結構緊密堆積而又留有空隙，不僅為透氣芯干式修補料提供了良好強度又提高了其透氣性能。

4　應　用

在以上實驗基礎上，按方案M5配制50 kg透氣芯干式修補料在某鋼廠60 t鋼包進行試驗，鋼包中鋼水的氬前溫度1620 ℃，氬后溫度1590 ℃，吹氬時間10 min，冶煉鋼種為Q235、Q195等，每次使用10 kg鋼包使用壽命延長6～8次。

根據該鋼廠鋼包承包價格測算，該60 t鋼包修補一次，延長壽命6次，能夠節省成本2000 元/包。

該鋼廠實驗結束后，發往多個現場試用，均效果良好，正在逐步擴大應用。

5　結　語

通過改變結合劑的加入量，使透氣芯干式修補料具有良好的流動性及高溫快速燒結性能。通過調整鎂砂粉及硅微粉的加入量改善了透氣芯干式修補料的透氣性及抗沖刷性能，研制能夠高溫快速修補并滿足鋼廠使用要求的透氣芯修補料，并且工業試驗取得了比較滿意的結果。

[1] 嚴培忠，葉小星，伊小方，等.新型鋼包透氣磚修補料的研制和應用[A].全國不定形耐火材料學術會議論文集[C].2005:86-89.

[2] 程瑛，朱紀衡，王國田.鋼包透氣磚座磚修補料的研制與應用[J].耐火材料，2004,(05):301-302.

[3] 周衛勝，焦興利，劉前之，等.鋼包透氣磚在生產中的應用[J].安徽冶金科技職業學院學報，2006,16(2):13-16.

Development and Application of Dry Repair Material on New Type Ladle Permeable Brick

WANGYi-long，WANGZi-jun，ZHANGHong-jin，LIANGXiao-long，FENGChen-hui，MAYu-long

(Tangshan Guoliang Special Refractory Limited Company,Tangshan 063021,China)

Using the critical size of 3 mm white corundum as aggregates, 325 mesh white corundum powder, sintered fused MgO(96%)powder, activated alumina powder as matrix, and adding suitable binders, develop dry repair material of ladle permeable brick. Throngh testing indexes such as apparent porosity,strength,air permeability and so on, develop the of ladle purging plug brick core repairing material, which has been tested successfully and used widely.

permeable brick;ladle;repair material

王義龍(1976-)，男，工程碩士，高級工程師.主要從事耐火材料的生產與研發.

TU526

A

1001-1625(2016)06-1807-04