一種鋼包用超低碳方鎂石‑尖晶石‑碳磚及製備方法與流程
2023-07-11 08:30:46 1
本發明屬於耐火材料領域，尤其涉及一種鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚及製備方法。
背景技術：
鎂碳磚是一種優質耐火材料，由於該種含碳耐火製品具有耐火度高，抗渣侵蝕性能好，耐熱震性強及高溫蠕變小等優點，在電爐、轉爐及精煉爐等得到廣泛應用，並且使用壽命得到大幅提高，同時鎂碳磚無需高溫燒成，節省能源，製作工藝簡單因而迅速得到推廣使用，但近年來，隨著對鋼的性能要求越來越高，所以對鋼水成分控制越來越嚴格，對於長時間存儲鋼水的鋼包，其內襯材料，特別是用於精煉的鋼包對鋼水會產生汙染，並且在長時間的精煉條件下，鋼水熱量流失較多。因此，嚴格控制其內襯成分，改進其組成對進一步減小對鋼水的汙染，同時減緩熱量流失具有十分重要的意義。
技術實現要素：
為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚及製備方法，超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚的含碳低對鋼水汙染小、導熱係數小，能夠有效減少鋼水熱量流失，能很好解決鋼包渣線對鋼水滲碳汙染，並且能保證鋼水在長時間精煉後仍能達到連鑄溫度。
為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：
一種鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚，由下列重量份數的原料配製而成：5mm≤粒度＜8mm的電熔鎂砂5-15份；3mm≤粒度＜5mm的電熔鎂砂5-25份；1mm≤粒度＜3mm的電熔鎂砂5-25份；粒度小於1mm的電熔鎂砂10-20份；電熔鎂砂細粉5-15份；鎂鋁尖晶石粉5-20份；炭素粉0-1份，不包含0份；結合劑1-3份；添加劑0-4份，不包含0份。
所述的電熔鎂砂和電熔鎂砂細粉的理化指標：mgo≥97.5，cao≤1.5，sio2≤1.2，fe2o3≤0.6，體積密度≥3.45g/㎝3。
所述的電熔鎂砂細粉的粒度小於0.088mm。
所述的鎂鋁尖晶石粉的mgo≥45％，al2o3≥50％，粒度小於0.088mm。
所述的炭素粉的粒度小於0.088mm，其中含碳質量百分比為：c≥93.0％。
所述的結合劑為酚醛樹脂，其理化指標為：固含量≥80％，殘碳≥46％，游離酚≤10％，水分≤3.0％，ph值6-7。
所述的結合劑為矽酸鈉和酚醛樹脂的混合物。
所述的添加劑為矽粉、鋁粉、矽粉-鋁粉複合粉、碳化矽、碳化硼、鎂鋁合金粉的一種或一種以上的混合物，粒級≤320目。
一種鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚的製備方法，按照配料、混練、成型、熱處理工序製作，包括以下步驟：
1)將添加劑與電熔鎂砂細粉在振動磨中幹混均勻，製成共磨粉；
2)將5mm≤粒度＜8mm的電熔鎂砂與預熱30-50℃的結合劑進行混合，然後依次將其餘電熔鎂砂顆粒按由大到小的順序依次加入，攪拌3-5min，加入結合劑再攪拌3-5min，使結合劑均勻包裹在電熔鎂砂顆粒表面，再加入炭素粉混合攪拌1-2min，最後加入共磨粉混合20-30min後出料；
3)高壓成型，進行熱處理，用隧道窯進行熱處理，從常溫到110℃加熱8h，從110℃加熱到200℃加熱8h，200℃保溫6h，出窯揀選，得到鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚。
所述的鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚的理化指標如下：mgo≥86.7％，200℃烘後體積密度≥3.14g/cm3，顯氣孔率≤3％，耐壓強度≥40mpa，線變化率0～1.0％。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
以電熔鎂砂、鎂鋁尖晶石粉和炭素為主要原料，改用少部分炭素粉，以保證其基質不易被精煉爐渣潤溼，同時為保證其熱震穩定性，加入熱震穩定性及抗鹼性渣較好的尖晶石粉。不僅有效減緩了鋼水的熱量損失，還解決了目前鋼包內襯對鋼水產生汙染的問題，對於節能降耗、環境保護具有重要的意義。
具體實施方式
下面對本發明進行詳細地描述，但是應該指出本發明的實施不限於以下的實施方式。
一種鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚，由下列重量份數的原料配製而成：5mm≤粒度＜8mm的電熔鎂砂5-15份；3mm≤粒度＜5mm的電熔鎂砂5-25份；1mm≤粒度＜3mm的電熔鎂砂5-25份；粒度小於1mm的電熔鎂砂10-20份；電熔鎂砂細粉5-15份；鎂鋁尖晶石粉5-20份；炭素粉0-1份，不包含0份；結合劑1-3份；添加劑0-4份，不包含0份。
其中，電熔鎂砂細粉的粒度小於0.088mm。鎂鋁尖晶石粉中的mgo≥45％，al2o3≥50％，粒度小於0.088mm。電熔鎂砂理化指標為：mgo≥97.5，cao≤1.5，sio2≤1.2，fe2o3≤0.6，體積密度≥3.45g/㎝3。炭素粉的粒度小於0.088mm，其中c≥93.0％。
結合劑可採用酚醛樹脂，其理化指標為：固含量≥80％，殘碳≥46％，游離酚≤10％，水分≤3.0％，ph值6～7。
結合劑為提高環保性能，採用矽酸鈉和酚醛樹脂的混合物，混合比例為矽酸鈉:酚醛樹脂＝1:2。固化後的酚醛樹脂分解釋放co2、co、ch4、h2等氣體，留下固定碳，形成碳網絡結構，但是，固定碳也給鋼水帶來增碳問題，因此儘量減少酚醛樹脂的使用量，提高環保型結合劑的使用量。(酚醛樹脂加入量佔總量的2％左右，殘碳也在46％左右，小部分碳保證爐渣對渣線磚不潤溼，減緩對渣線磚侵蝕，且少量碳含量滲碳不明顯。)
添加劑為矽粉(si≥98.00％)、鋁粉(活性al≥98.00％)、矽粉-鋁粉複合粉、碳化矽、碳化硼、鎂鋁合金粉等一種或一種以上的混合物，其粒級≤320目。200目為0.075mm，325目為0.045mm。
實施例：
上述實施例製備鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚的方法在於：
1)將各組份按上述實施例配比稱重備用；先將矽粉、鋁粉、矽-鋁複合粉、碳化矽、碳化硼、鎂鋁合金粉等一種或一種以上的混合物以及電熔鎂砂細粉在振動磨中幹混均勻，製成共磨粉；
2)生產時，將5mm≤粒度＜8mm的電熔鎂砂與預熱30-50℃的結合劑(酚醛樹脂，或者酚醛樹脂與矽酸鈉的混合物)進行混合，預熱溫度優選38-45℃，然後依次將其餘電熔鎂砂顆粒按由大到小的順序依次加入，攪拌3-5min，加入結合劑再攪拌3-5min，使結合劑均勻包裹在電熔鎂砂顆粒表面，再加入炭素粉混合攪拌1-2min，最後加入共磨粉混合20-30min後出料；然後高壓成型，進行熱處理，用隧道窯進行熱處理，從常溫到110℃加熱8h，從110℃加熱到200℃加熱8h，200℃保溫6h，出窯揀選，得到鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚。
鋼包用超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚的主要理化指標如下：mgo≥86.7％，200℃烘後體積密度≥3.14g/cm3，顯氣孔率(200℃×24h)≤3％，耐壓強度(200℃×24h)≥40mpa，線變化率(1600℃×3h)0～1.0％，碳含量在2％-3％之間。
本發明以電熔鎂砂、鎂鋁尖晶石粉和炭素為主要原料，引入矽粉、鋁粉、矽粉-鋁粉複合粉、碳化矽、碳化硼、鎂鋁合金粉等一種或一種以上的混合物為添加劑，控制體系中碳的質量分數不超過1％，經配料、混練，成型，熱處理研發出的一種超低碳方鎂石-尖晶石-碳磚，在某鋼廠100t鋼包渣線區使用，平均使用次數達75爐，解決了鋼水在長時間精煉過程中的鋼水汙染問題，降低了耐火材料的成本和煉鋼成本。另外，還有效減緩了鋼水的熱量損失。本發明對鋼水成分嚴格控制保證鋼水的潔淨度提出了一種新的途徑，對於節能降耗、環境保護具有重要的意義。