專利名稱：一種電爐鋼包鎂鋁火泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫熔損、滲透和侵蝕的電爐鋼包鎂鋁火泥，以取代傳統(tǒng)的兩種火泥混合砌筑鋼包的形式。屬于耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
經(jīng)文獻查閱，在國內(nèi)、外相關(guān)鋼包的技術(shù)產(chǎn)品報道主要有鋁鎂質(zhì)、鋁質(zhì)、鎂質(zhì)等鋼包用耐火泥，例如，李貴華在“攀鋼技術(shù)”1997，20(3)61-63“鋼包用鋁鎂火泥的研制與應(yīng)用”一文中報道采用煅燒的特級礬土熟料和優(yōu)質(zhì)燒結(jié)鎂砂，廣西白粘土及適量外加劑配制的鋼包用鋁鎂火泥具有施工方便、襯磚粘結(jié)牢固、抗侵蝕性優(yōu)良等特性，保證了攀鋼綜合砌筑鋼包的正常推廣使用。國外文獻“Corrosion of hig-alumina construction materials andfireclay”討論了高鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)材料和耐火泥的腐蝕，主要是在1600℃下電爐使用過程中的腐蝕情況的分析，發(fā)現(xiàn)剛玉具有最好的高溫耐腐蝕性，而耐火泥的高溫耐腐蝕性比較差，為此作者提出了改進連續(xù)鑄鋼鋼包的耐火層的設(shè)想。還有一些用于混鐵爐、水泥窯、有色冶煉爐、煉鋼爐等砌筑的粘土質(zhì)泥漿、鎂質(zhì)泥漿等相關(guān)報道。
然而隨著鋼鐵工業(yè)的蓬勃發(fā)展、連鑄和爐外精煉技術(shù)的迅速推廣、鋼品種增多、冶煉時間加長、冶煉溫度提高。導(dǎo)致鋼包工作層的工作條件越來越苛刻。如何保證提高鋼包使用壽命，成為耐火工作者一個新的課題——從鋼包襯用鎂碳磚、鋁鎂碳磚到砌筑所用的耐火泥。通過對用后殘磚的分析，發(fā)現(xiàn)鋼包整體壽命的提高，關(guān)鍵在于磚與火泥須達到同水平的壽命，尤其是渣線部位的火泥，二者缺一不可。使用時，磚縫長期受渣的侵蝕和鋼水的沖刷，蝕損大都是從這里開始的，從鋼廠實際應(yīng)用的情況來看，殘磚通常出現(xiàn)“饅頭”狀現(xiàn)象，一般60爐左右就要重新砌筑，降低了鋼包襯的使用壽命。
因此，耐火泥的材質(zhì)的選擇顯得尤為重要。特別是渣線部位耐火泥的抗渣侵蝕性能和耐熔損滲透性能是決定最終鋼包使用壽命的關(guān)鍵，如何提高、引入何種礦相及量，是電爐鋼包鎂鋁火泥使用壽命的關(guān)鍵。而現(xiàn)有技術(shù)中“95鎂火泥”由于高溫收縮過大，使得抗渣的侵蝕性和熔損性能較差，在鋼包使用后期出現(xiàn)“凹陷”熔損。為了提高鋼包耐火泥的使用壽命，本發(fā)明的重點在于解決以下兩個問題1.減少高溫收縮過大帶來的裂紋2.提高耐火泥的抗渣侵蝕性和抗?jié)B透性。這就是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的基本出發(fā)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫熔損、滲透和侵蝕的電爐鋼包鎂鋁火泥，以替代傳統(tǒng)的“95純鎂質(zhì)火泥”和“鋁鎂火泥”，實現(xiàn)鋼包所有砌筑部位的一體化，從而延長了鋼包整體包齡，在150噸電爐鋼包使用，其平均壽命可從現(xiàn)有的平均60爐提高到80爐。
本發(fā)明的目的是通過以下三個技術(shù)手段達到的①主原料的選擇選擇優(yōu)質(zhì)的電熔鎂砂和氧化鋁粉，促使高溫狀態(tài)下原位生成尖晶石礦相，并伴有一定的體積膨脹，以部分抵消火泥的高溫?zé)Y(jié)所帶來的收縮，提高高溫下的使用性能。
②合理選擇結(jié)合劑，引入無機、有機復(fù)合外加劑，使火泥具備較高的強度、良好的鋪展性、保水性、可長時間施工。
③在基質(zhì)相中添加氧化鉻細粉(≤320目，即≤45μ)來提高火泥的抗渣侵蝕、滲透及抗熔損等高溫性能。
具體而言，本發(fā)明提供的一種電爐鋼包鎂鋁火泥具體組成的質(zhì)量百分數(shù)電熔鎂砂 ≤200目 75-85％氧化鋁粉 ≤3微米 10-15％添加物A氧化鉻(≤320目) 1～5％
B木鈣1～5％C羧甲基纖維素1～5％D三聚磷酸鈉 0.1～0.5％注以上添加物均為內(nèi)加，6種成份總和為100％。
在上述組分中可清楚看出(1)主原料選擇及粒度范圍的確定，之所以選擇數(shù)量較多且粒徑較小的氧化鋁微粉，目的在于保證充分的接觸面，有助于燒結(jié)，同時促使在燒結(jié)過程中容易形成MgO.Al2O3尖晶石，所述的鎂鋁尖晶石具有較小的熱膨脹系數(shù)和彈性模量，熔融點為2135℃，且在形成時產(chǎn)生體積膨脹效應(yīng)，可以部分抵消燒結(jié)所產(chǎn)生的收縮，該火泥基質(zhì)中MgO·Al2O3尖晶石相的存在，有助于保持方鎂石高的耐火度、抗金屬及堿性氧化物的化學(xué)穩(wěn)定性，即提高了抗渣侵蝕性(見附圖1)；又能提高它的熱震穩(wěn)定性、抗水化性并降低MgO的高溫揮發(fā)性。
(2)基質(zhì)相中Cr2O3引入，一方面促進了MgO-MgO·Al2O3混合物的燒結(jié)，同時在燒結(jié)時合成了鎂鋁、鎂鉻復(fù)合尖晶石，提高了耐火材料的最初出現(xiàn)液相的溫度，并形成了具有良好的高溫性能及抗金屬氧化物熔體作用的結(jié)構(gòu)，即提高了高溫強度，強化基質(zhì)。
(3)木鈣、羧甲基纖維素、三聚磷酸鈉的引入，主要起結(jié)合、減水、增加粘性、延長硬化時間的作用，由于該火泥的粒度太細，加水量大，泥漿涂抹于磚面上易流淌，達不到灰縫要求，且干燥后線收縮大，易產(chǎn)生龜裂。這三種減水劑的復(fù)合使用產(chǎn)生了極強的減水效果，使火泥降低了加水量，提高了強度，同時保證了可施工時間。
在實際使用過程中，鋼渣的侵蝕和鋼水的沖刷是一個極其復(fù)雜的高溫物理化學(xué)過程，它既有滲透又有侵蝕，對材料要求極其苛刻。本發(fā)明的目的在于使材料在高溫下持續(xù)反應(yīng)，生成復(fù)合尖晶石，即MgO·Al2O3和MgO·Cr2O3(鎂鋁和鎂鉻尖晶石)，從而增強砌筑灰縫的耐熔損性和渣的侵蝕性，達到與鋼包磚同壽命的使用要求。克服了原先渣線部位的“95鎂火泥”的不耐侵蝕和熔池部位的“鋁鎂尖晶石火泥”的不耐熔損等缺陷。大大地延長了鋼包的使用壽命而又降低了噸鋼成本和勞動強度。
本發(fā)明提供的電爐鋼包鎂鋁火泥現(xiàn)在(1)同時替代了原有的用于砌筑渣線部位的“95鎂火泥”和熔池部位的“鋁鎂尖晶石火泥”(2)基質(zhì)相添加氧化鉻細粉(≤320目)，使火泥的高溫性能如抗渣侵蝕性、和熔損性能大大提高。
由本發(fā)明提供的電爐鋼包鎂鋁火泥優(yōu)先推薦電熔鎂砂(MgO)質(zhì)量百分含量78～83％，Al2O3質(zhì)量百分含量8～13％，110℃×24h烘干后粘結(jié)抗折強度2～6MPa，經(jīng)1550℃×3h處理后的粘結(jié)抗折強度4～8MPa。
由本發(fā)明提供的電爐鋼包鎂鋁火泥的配制工藝是1、本產(chǎn)品生產(chǎn)采用250型強制式攪拌機，一次混料量為400公斤。
2、按配方配比要求嚴格稱量各種原材料，包括添加劑。
3、將除添加劑外的原料按由粗到細的順序加料，先混合3～5分鐘，待基本均勻后，加入添加劑，繼續(xù)混合約8～10分鐘，至均勻，中間測試站抽檢，進行施工性能測試，合格后即可出料裝袋。
綜上所述，本發(fā)明提供的電爐鋼包鎂鋁火泥特征是在純鎂質(zhì)耐火泥的基礎(chǔ)之上，通過基質(zhì)相加入木鈣、羧甲基纖維素、三聚磷酸鈉、超細α-Al2O3粉和300目Cr2O3粉等，對火泥的常溫施工狀態(tài)的加水量、高溫?zé)珊髲姸?、現(xiàn)變化率及抗渣侵蝕和滲透進行對比試驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該火泥施工加水量較純鎂質(zhì)耐火泥少，強度高，且基質(zhì)中生成了MgO.Al2O3、MgO.Cr2O3復(fù)合尖晶石相，并伴有一定的體積膨脹，部分抵消燒結(jié)所產(chǎn)生的收縮，提高了耐火材料的最初出現(xiàn)液相的溫度，并形成了具有良好的高溫性能及抗金屬氧化物熔體作用的結(jié)構(gòu)，即提高了高溫強度，強化基質(zhì)，同時也提高了抗渣侵蝕性和滲透性。


圖1兩種火泥抗渣樣比較
(a)電爐鋼包鎂鋁火泥抗渣樣(b)95鎂火泥抗渣樣。
具體實施例方式
下面通過具體實施例，進一步闡述本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
實施例1按電熔鎂砂≤200目80％，氧化鋁12％，氧化鉻粉4％，木鈣2％，羧甲基纖維素1.5％以及三聚磷酸鈉0.5％進行配制。先將鎂砂和氧化鋁混和，再加入Cr2O3粉，先混合3-5分鐘，再加入木鈣、羧甲基纖維素和三聚磷酸鈉繼續(xù)混合8-10分鐘，均勻混合。
采用靜態(tài)坩堝法進行抗渣對比試驗。將95純鎂質(zhì)火泥和電爐鋼包鎂鋁火泥分別制成抗渣樣，并裝入相同質(zhì)量的鋼包渣50克(CaO/SiO2比為2)，放入電爐中于1600℃ 3h進行抗渣試驗。自然冷卻至室溫后取出試樣，將殘留的鋼包渣取出并稱量，并將抗渣樣沿中心線縱向切開(見圖1)，觀察渣的滲透和侵蝕情況。結(jié)果如下 通過對兩組抗渣樣的渣滲透最大深度、累計殘渣量及160 0℃*3h的線變化率測量，可以發(fā)現(xiàn)電爐鋼包鎂鋁火泥無論是在線變化率，還是在抗?jié)B透及侵蝕方面，都較95鎂火泥好，而且在實際使用中大大延長了鋼包到整體使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種電爐鋼包鎂鋁火泥，其特征在于所述的火泥質(zhì)量百分數(shù)組成為電熔鎂砂75-85％、氧化鋁粉10-15％、氧化鉻粉1～5％、木鈣1～5％、羧甲基纖維素1～5％以及三聚磷酸鈉0.1～0.5％。
2.按權(quán)利要求1所述的電爐鋼包鎂鋁火泥，其特征在于電熔鎂砂質(zhì)量百分數(shù)為75-83％、氧化鋁粉為8-13％、氧化鉻粉1～5％、木鈣1～5％、羧甲基纖維素1～5％以及三聚磷酸鈉0.1-0.5％。
3.按權(quán)利要求1所述的電爐鋼包鎂鋁火泥，其特征在于所述的電熔鎂砂粒徑≤200目，氧化鋁粉粒徑≤3μm，氧化鉻粉≤45μm。
4.按權(quán)利要求1或2所述的電爐鋼包鎂鋁火泥，其特征在于高溫下在基質(zhì)中生成MgO·Al2O3和MgO·Cr2O3復(fù)合尖晶石相。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電爐鋼包鎂鋁火泥，其特征在于所述的火泥質(zhì)量百分數(shù)組成為電熔鎂砂75－85％、氧化鋁粉10－15％、氧化鉻粉1～5％、木鈣1～5％、羧甲基纖維素1～5％以及三聚磷酸鈉0.1～0.5％。本發(fā)明在基質(zhì)中高溫下生成MgO·Al
文檔編號C04B35/03GK101074165SQ20061002660
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者張海萍, 楊瑞德, 王禮瑋 申請人:上海彭浦特種耐火材料廠