鋼包涂抹修補料的研究與應用

黃建坤，王義龍，王偉強，馬偉平，畢魏佳

（唐山市國亮特殊耐火材料有限公司，河北 唐山063000）

隨著國家對鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能和結(jié)構的調(diào)控和整合，鋼鐵行業(yè)重組和優(yōu)化，精煉鋼比例不斷升高。對耐火材料的要求也不斷提高，鋼包出現(xiàn)局部損毀的情況愈發(fā)嚴重，鋼包薄弱環(huán)節(jié)的損毀，導致鋼包大修拆包，包齡大幅下降，不僅影響煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，同時耐材的消耗量增加，工人勞動強度大，國內(nèi)在鋼包修補料上有相關的研究[1-5]，開發(fā)的新型鋼包涂抹修補料引入新型微粉作為結(jié)合劑，操作簡單，使用效果好，能充分保證鋼包安全運行，提高鋼包綜合經(jīng)濟效益，具有良好的推廣應用價值。

1 試驗

1.1 試驗原料及試驗配比

試驗用到的主要原料有鎂砂、特級礬土、SiO2微粉、氧化鋁微粉、板狀剛玉等。

試驗分三個體系進行，分別為鎂質(zhì)體系（鎂砂+硅微粉+磷酸鹽，代號M）、鋁鎂體系[6]（礬土+鎂砂+硅微粉+磷酸鹽，代號LM）和新型微粉結(jié)合體系（礬土+鎂砂+新型微粉，代號TM）。

1.2 試驗性能測試

不同體系加水攪拌成現(xiàn)場施工的狀態(tài)，模擬使用環(huán)境在用后鋼包磚上進行涂抹，對比其黏結(jié)施工性能。并將用后殘磚與涂抹料一起進行1 500 ℃×3 h熱處理，觀察高溫后滲透黏結(jié)性能。

將涂抹修補料制成40 mm×40 mm×160 mm 的試樣，分別測定 110 ℃×24 h，1 000 ℃×3 h，1 500 ℃×3 h 熱處理后的強度及線變化率； 制成70 mm×70 mm×70 mm 的試樣，測試 1 500 ℃×3 h 的抗渣性能。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 施工性能

由圖1～圖3 看出，各體系的涂抹修補料性能都較好； 將涂抹的鋼包磚在1 500 ℃×3 h 條件下進行處理，觀察燒后修補料與鋼包磚之間的滲透黏結(jié)性能，如圖 4～圖 6 所示。

圖1 M 體系涂抹修補料實物圖

圖2 LM 體系涂抹修補料實物圖

圖3 TM 體系涂抹修補料實物圖

圖4 M 體系涂抹修補料實物圖

圖5 LM 體系涂抹修補料實物圖

圖6 TM 體系涂抹修補料實物圖

根據(jù)用后涂抹修補料滲透黏結(jié)情況看，M 體系將部分渣層黏結(jié)掉，LM 體系和TM 體系黏結(jié)鋼包渣層多，LM 體系和TM 體系能夠產(chǎn)生部分滲透，與鋼包磚形成牢固的黏結(jié)，使用效果較好[7]。

2.2 強度和體積穩(wěn)定性

由圖7～圖10 看出，LM 體系的常溫和中溫抗折耐壓強度高，分析是由于磷酸鹽結(jié)合體系中低溫強度高和鋁、鎂反應生成尖晶石強度較高；經(jīng)過高溫處理后，TM 體系抗折耐壓強度高，是由于新型微粉結(jié)合劑促進燒結(jié)的原因；從線變化來看，三個體系都收縮，M 體系和 LM 體系收縮大，TM 體系微收縮，繼續(xù)調(diào)整TM 體系線變化。

2.3 抗渣性能

圖7 試樣經(jīng)110 ℃×24 h 處理后的強度對比圖

圖8 試樣經(jīng)1 000 ℃×3 h 處理后的強度對比圖

圖9 試樣經(jīng)1 500 ℃×3 h 處理后的強度對比圖

圖10 試樣熱處理后的線變化率對比圖

涂抹修補料與鋼包磚產(chǎn)生部分滲透，較好地與鋼包磚形成牢固結(jié)合的同時抗渣性能盡量不能降低，以下是三個體系抗渣性能的對比。

由圖11 和表1 看出，抗渣性能從好到差依次為M 體系、TM 體系和 LM 體系。

圖11 M 體系、TM 體系和LM 體系抗渣樣塊實物圖

2.4 應用

綜合施工性能、燒結(jié)性能、強度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能，選用TM 體系涂抹修補料在某鋼廠150 t鋼包中進行試用，試用45 kg，冷態(tài)修補涂抹在鋼包渣線部位。涂抹修補料烘干后未發(fā)現(xiàn)掉落，使用10次后涂抹面積變化不大，使用12 次以后涂抹的面積開始逐漸變小，使用17 次后剩余面積比較小，使用效果較好，但是現(xiàn)場涂抹施工時發(fā)現(xiàn)，涂抹修補料施工性能需要進一步提高。

表1 抗渣侵蝕和滲透深度

3 完善新型微粉結(jié)合體系涂抹修補料

根據(jù)現(xiàn)場施工和使用情況，對TM 體系的施工性能和體積穩(wěn)定性進行完善。加入白泥和糊精兩種增塑劑，調(diào)整涂抹修補料的施工性能； 減少礬土用量，減小涂抹修補料燒結(jié)收縮。TM-1#只加新型微粉結(jié)合劑，TM-2#加新型微粉結(jié)合劑和白泥，TM-3#加新型微粉結(jié)合劑和糊精，TM-4#加新型微粉結(jié)合劑和糊精，并減少礬土加入量。

3.1 施工性能

加水攪拌成現(xiàn)場使用狀態(tài)，加入白泥后，修補料黏涂抹工具；加入糊精后涂抹施工性能較好。

3.2 強度和體積穩(wěn)定性

由圖12～圖15 看出，涂抹修補料加入白泥后常溫、中溫和高溫強度提高，但是高溫燒結(jié)收縮嚴重；加入糊精后常溫、 中溫和高溫強度有一定程度的下降；減少礬土用量，強度有所提高，線變化表現(xiàn)為微膨脹，有利于修補料牢固的黏結(jié)在修補部位。

圖12 試樣經(jīng)110℃×24 h 處理后的強度對比圖

3.3 抗渣性

由圖16～圖19 抗渣坩堝樣塊實物圖和表2 中數(shù)據(jù)得出：加入白泥比不加白泥抗渣性差，加入糊精抗渣性比加入白泥差，減少礬土用量，樣塊抗渣性提高。

圖13 試樣經(jīng)1000℃×3h 處理后的強度對比圖

圖14 試樣經(jīng)1 500℃×3 h 處理后的強度對比圖

圖15 試樣熱處理后的線變化率對比圖

圖16 TM-1#樣塊實物圖

圖17 TM-2#樣塊實物圖

圖18 TM-3#樣塊實物圖

圖19 TM-4#樣塊實物圖

3.4 應用

配制一定量TM-4#試驗涂抹修補料，在某110t 鋼包包壁進行冷態(tài)整體涂抹。使用情況如圖20、圖21 所示。

表2 抗渣侵蝕深度

圖20 包壁涂抹修補料實物圖

圖21 涂抹修補料使用20 次后實物圖

改善后的涂抹修補料，施工性能優(yōu)良，涂抹20 mm 左右厚，鋼包周轉(zhuǎn)使用20 余次，使用效果較好。

4 結(jié)論

（1）鎂質(zhì)體系、鋁鎂體系和新型微粉結(jié)合體系鋼包涂抹修補料的施工性能、燒結(jié)性能、強度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能進行對比，結(jié)果表明新型微粉結(jié)合體系涂抹修補料綜合性能好，并且在鋼廠試用效果優(yōu)良。

（2）新型微粉結(jié)合體系中添加糊精有利于提高涂抹修補料的施工性能。

（3）減少礬土加入量，新型微粉結(jié)合體系鋼包涂抹修補料的強度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能都有提高，鋼廠使用效果良好。