新型钢包透气芯干式修补料的研制与应用

王义龙,王子军,张宏进,梁小龙,冯晨辉,马玉龙

(唐山国亮特殊耐火材料有限公司,唐山　063021)



新型钢包透气芯干式修补料的研制与应用

王义龙,王子军,张宏进,梁小龙,冯晨辉,马玉龙

(唐山国亮特殊耐火材料有限公司,唐山063021)

采用临界粒度3 mm的白刚玉为骨料，325目白刚玉粉、MgO含量为96%的电熔镁砂粉、活性氧化铝微粉为基质，并加入适宜的结合剂，研制钢包透气芯修补料，检测其显气孔率、强度、透气量等指标，对其性能进行优化，在钢厂成功试验并推广。

透气芯； 钢包； 修补料

1　引　 言

国内钢厂普遍采用透气芯和透气座砖一体安装的方式。使用过程中由于底吹的时间、压力、以及钢种等造成透气芯侵蚀速度较快，后期透气芯位置凹陷现象[1,2]。透气芯与透气座砖寿命不一致，制约了透气砖及钢包内衬的使用寿命[3]。如果此时将钢包一同下线，则造成了钢包浇注料的浪费；如果进行小修，更换透气砖，则二次更换透气砖寿命高于钢包内衬寿命，又造成了透气砖的浪费。为了延长透气芯的使用寿命，和座砖使用寿命一致，本实验拟选用低熔点固体结合剂，研制干式修补料，以达到延长透气芯使用寿命的目的。研制的干式修补料既要有较好的耐冲刷、抗侵蚀能力，以保证使用寿命，又要有良好的气孔分布及开口气孔率以满足钢包底吹条件。

2　试　 验

2.1原料

主要原料有粒度为3～1 mm、1～0 mm、320目的白刚玉， 96电熔镁砂200目、活性氧化铝微粉、SiO2微粉。主要原料理化指标见表1。

表1　主要原料的理化指标

2.2制备及性能检测

表2　配料表

按配料表进行配料，将干混均匀的料直接填充于40 mm×40 mm×160 mm三联模内，将模具与料一起置于110 ℃烘箱内，放置24 h后脱模。脱模后样条分别经110 ℃×24 h， 1550 ℃×3 h热处理。

2.3性能检测

按YB/T5200-1993检测显气孔率和体积密度，按YB/T5201-1993检测耐压强度和抗折强度。用扫描电镜观察试样高温抗折断口形貌。

3　结果与讨论

3.1 结合剂加入量及配比对干式修补料性能影响

表3　结合剂加入量及配比对干式修补料的影响

由上表4可见，随着结合剂的加入量减少，当加入量为15%时，其高温强度比较低，且气孔率相对较小，分析原因为结合剂含低熔点物质，高温产生过量的液相导致其高温性能比较差。加入量降至6%，其气孔率变大，体密减小，各温度强度减小，分析原因为结合剂量小造成修补料结合致密度差，气孔率大，因而强度指标差。因此，结合剂加入10%的M2组综合指标比较好。

采用M2组方案配制50Kg去钢厂小试，试验结果为透气砖透气量减小，不能满足钢厂要求；修补料抗侵蚀性较差，使用一次之后剩余量为30%。

3.2硅微粉及镁砂粉的调整对干式修补料的影响

对第一次钢厂小试结果进行分析，分析原因为二氧化硅微粉的加入对该结合剂结合的Al2O3-MgO系统的高温性能产生了不利的影响，导致高温侵蚀过快。调节镁砂粉的加入，控制干式修补料的高温烧结，以增大显气孔率，提高干式修补料的透气性能。

表4　硅微粉及镁砂粉的调整对干式修补料的影响

改变实验方案，对二氧化硅微粉及氧化镁粉的加入量进行调整，配制M4、M5。经过钢厂的小试，两组均具有良好的耐冲刷性能，使用一次消耗15%～20%。但是M4透气量较小，对钢水的搅拌，除杂作用不好，而M5的透气量能够满足钢厂的使用要求。

3.3试样断口的显微结构分析

图1　1550 ℃后试样电镜图片(a)试样M1 50×；(b)试样M2 50×;(c)试样M5 50×Fig.1　SEM images of specimens at 1550 ℃(50×)

图2　M2 1550 ℃烧后1000×图片Fig.2　SEM images of M2 specimens at 1550 ℃(1000×)

图3　 M5 1550 ℃烧后1000×图片Fig.3　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(1000×)

图4　M5 1550 ℃烧后2000×图片Fig.4　SEM images of M5 specimens at 1550 ℃(2000×)

将M1、M2、M5经过1550 ℃热处理的样块断口在蔡司EVO18扫描电镜下拍照如图1、图2、图3、图4。从图1可以看出干式修补料烧结后内部产生气孔，M5组气孔分布均匀，气孔孔径分布均匀。图2为M2的1000×图片，可以看出该组高温烧后产生液相量较大。图3、图4分别为M5的1000×及2000×的电镜图片，可以看出其基质内产生大量层片状结构晶相，各层片物的层叠结构紧密堆积而又留有空隙，不仅为透气芯干式修补料提供了良好强度又提高了其透气性能。

4　应　用

在以上实验基础上，按方案M5配制50 kg透气芯干式修补料在某钢厂60 t钢包进行试验，钢包中钢水的氩前温度1620 ℃，氩后温度1590 ℃，吹氩时间10 min，冶炼钢种为Q235、Q195等，每次使用10 kg钢包使用寿命延长6～8次。

根据该钢厂钢包承包价格测算，该60 t钢包修补一次，延长寿命6次，能够节省成本2000 元/包。

该钢厂实验结束后，发往多个现场试用，均效果良好，正在逐步扩大应用。

5　结　语

通过改变结合剂的加入量，使透气芯干式修补料具有良好的流动性及高温快速烧结性能。通过调整镁砂粉及硅微粉的加入量改善了透气芯干式修补料的透气性及抗冲刷性能，研制能够高温快速修补并满足钢厂使用要求的透气芯修补料，并且工业试验取得了比较满意的结果。

[1] 严培忠，叶小星，伊小方，等.新型钢包透气砖修补料的研制和应用[A].全国不定形耐火材料学术会议论文集[C].2005:86-89.

[2] 程瑛，朱纪衡，王国田.钢包透气砖座砖修补料的研制与应用[J].耐火材料，2004,(05):301-302.

[3] 周卫胜，焦兴利，刘前之，等.钢包透气砖在生产中的应用[J].安徽冶金科技职业学院学报，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

王义龙(1976-)，男，工程硕士，高级工程师.主要从事耐火材料的生产与研发.

TU526

A

1001-1625(2016)06-1807-04