CN101973775A

CN101973775A - 补炉料及其制备方法

Info

Publication number: CN101973775A
Application number: CN 201010536176
Authority: CN
Inventors: 陈涛; 吴斌; ***; 黄国炳; 郑德明; 毛朋
Original assignee: Panzhihua Gangcheng Group Co Ltd
Current assignee: PANZHIHUA GANGCHENG GROUP RUIKUANG INDUSTRY Co.,Ltd.
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: CN101973775B

Abstract

本发明涉及钢铁企业炼钢提钒转炉生产过程中修补时所用的补炉料，特别涉及炉衬为镁碳砖所使用的补炉料及其制备方法。本发明提供了一种烧结时间短、寿命高的补炉料来适应生产的需要。该补炉料每100重量份中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、粘接剂2-10份。制备方法简便，将各原料混合即可。在提钒转炉补炉生产过程中在转炉炉内衬出现局部破损时，将补炉料涂布至炉衬需修补部位，利用转炉炉壁温度对补炉料进行烧结，烧结之后可以兑铁生产，在提钒转炉冶炼温度低(1360-1400℃)、冶炼周期较短(5-10min)的条件下，补炉料依旧能与工作衬快速烧结，形成强度较高的有机结合体，提高补炉料的使用寿命。

Description

补炉料及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁企业炼钢提钒转炉生产过程中修补时所用的补炉料，特别涉及提钒转炉炉衬为镁碳砖所使用的补炉料及其制备方法。

背景技术

大型钢铁企业炼钢大多数以转炉炼钢为标志，炉龄是炼钢水平的重要指标之一，其中提钒转炉生产是比较特殊的冶炼工艺，通过转炉提钒工艺实现提取钒渣，达到钒资源的有效利用。转炉提钒工艺的特殊性，使得转炉炉衬材料在使用过程中不仅受高温钢水及熔渣的化学侵蚀，而且还受铁水、废钢块的机械冲刷，致使提钒转炉炉衬局部较大面积的损坏，影响了转炉的使用，限制了炉龄的提高。

提高转炉的炉龄通常采用焦油、沥青结合镁质、镁钙质材料作为转炉的修补材料，以缓解转炉局部损坏较快的现象。但该材料在生产过程中要熬制沥青、热焙镁质、镁钙质骨料且要在热态下混合，工艺复杂，冷却后又结成块状，在使用过程中，由于其受热面积有限，导致烧结时间较长，在紧张的生产节奏下就会烧结不好，高温下强度低。因此焦油、沥青结合镁质、镁钙质修补料耐侵蚀性能及耐磨性能较差。延长炉衬材料使用寿命的效果不明显。目前比较常用的修补料分为水系结合和非水系结合。水系结合修补料具有非常优异的流动性，较短的硬化时间，但是高温抗折强度及附着强度较低；非水系结合修补料一般为沥青结合，烧结时间较短，高温强度也较高。

发明人所在攀钢钒炼钢厂，原用提钒转炉补炉料为中档镁砂75％，中温沥青15％，酚醛树脂5％，金属铝粉3％，Fe₂O₃粉2％，单炉烧结时间较长(60min以上)，还经常出现塌料、翻料，侵蚀快等异常损毁的现象，使其单次补炉寿命仅有10炉次左右，随着攀钢提钒转炉产能扩大的要求，原有补炉料已经不能满足生产需要，因此急需提供一种烧结时间短、寿命高的补炉料来适应生产的需要。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种烧结时间短、寿命高的补炉料来适应生产的需要。

本发明补炉料是由下述重量配比的组分组成，每100重量份补炉料中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、粘接剂2-10份。

进一步优选，每100重量份补炉料中电熔镁砂50～55份、烧结镁砂24～26份、改制沥青12～15份、金属铝粉2～3份、氧化铁粉1～2份、粘接剂5份。

其中，可采用的粘接剂为补炉料常用粘接剂，如己内酰胺、酚醛树脂、对叔丁基苯酚。经过强度及使用寿命考察实验，所述粘接剂为己内酰胺；或为己内酰胺、酚醛树脂、对叔丁基苯酚中的至少两种，优选己内酰胺和对叔丁基苯酚。

进一步的，己内酰胺与对叔丁基苯酚的重量配比关系为每100重量份补炉料中，己内酰胺1～5份、对叔丁基苯酚1～5份。即本发明补炉料每100重量份中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺1～5份、对叔丁基苯酚1～5份。

进一步优选，每100重量份补炉料中电熔镁砂50～55份、烧结镁砂24～26份、改制沥青12～15份、金属铝粉2～3份、氧化铁粉1～2份、己内酰胺2.5份、对叔丁基苯酚2.5份。

本发明补炉料采用复合加入电熔镁砂和烧结镁砂的方式，既解决了电熔镁砂烧结难、又增加了产品的耐压强度和抗冲刷性能；同时采用改质沥青为主要结合剂，较中温沥青残碳率提高了15％左右、体积密度提高了0.2～0.3g/cm³，使得产品的耐压强度得到改善。本发明补炉料可提高提钒转炉单次补炉使用寿命，单次补炉使用寿命可由以往的10炉左右提高到至少17炉左右，还可缩短转炉补炉时间，缓解炼钢厂的生产压力，具有施工速度快、补炉效果好的优点。

本发明所解决的第二个技术问题是提供本发明补炉料的制备方法，其步骤如下：

A、按下述重量配比称取原料，每100重量份补炉料中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、粘接剂2-10份；

B、将电熔镁砂材料按5～8mm、3～5mm、1～3mm和0.088～1mm加工成为四种粒度；

C、将原料混合均匀，即可。

将电熔镁砂加工成四种粒度可以使产品在烧结的过程中形成致密的坯体，从而减少气孔率和提高烧结强度。其中，每100重量份补炉料中，电熔镁砂的四种粒度分别所占的比例为：电熔镁砂中5～8mm的粒度为8-10份、3～5mm的粒度为22-25份、1～3mm的粒度为12-15份、0.088～1mm的粒度为8-10份。

氧化铁粉和金属铝粉的粒度分别控制在至氧化铁粉粒度≤1mm、金属铝粉粒度≤0.088mm。

为了提高流动性，同时还可将烧结镁砂加工至粒度＜0.088mm。配合电熔镁砂的四级级配，采用五级配料的方式，可以进一步提高补炉料的流动性能，能使补炉料均匀地流动至要修补的区域，并且可以减少摇炉时间，使补炉料烧结地更好。

应用本发明补炉料时，将补炉料涂布至炉衬需要修补的部位，利用转炉炉壁温度对补炉料进行烧结，烧结之后可以兑铁生产。具体的是先将该补炉料倒进料斗，用料斗将补炉料直接倒入转炉内，通过摇炉将补炉料摇至炉衬需要修补的部位。

本发明补炉料及使用方法是针对提钒转炉生产过程进行修补，转炉内衬为镁碳砖，其主要成分为MgO和C。补炉料中MgO含量的高低对镁砂在熔渣中及有熔渣渗入时的熔损行为有很大影响，MgO含量高，杂质含量相对较少，结构中的硅酸盐数量也较少，从而就能降低方镁石晶体被硅酸盐分割的程度，提高镁砂中方镁石的直接结合程度，阻止了熔渣对镁砂的渗透熔损。还要考虑在使用时熔渣是从方镁石的晶界开始侵蚀的，因此大结晶镁砂要比微晶镁砂抗侵蚀性强，并且从成本上考虑，优选大结晶FM960镁砂。由于碳在高温下的易氧化性和难烧结性，需要添加抗氧化剂和助烧结剂，故补炉料选用金属铝粉为抗氧化剂，氧化铁粉为助烧结剂。

本发明补炉料的有益效果在于：在提钒转炉补炉生产过程中在转炉炉内衬出现局部破损时，应用本发明补炉料修补转炉，在提钒转炉冶炼温度低(1360-1400℃)、冶炼周期较短(5-10min)的条件下，补炉料依旧能与工作衬快速烧结，形成强度较高的有机结合体，提高补炉料的使用寿命。具体表现在：

1、缩短烧结时间：本发明补炉料采用改质沥青为主要结合剂，己内酰胺和对叔丁基苯酚为粘接剂，烧结时间平均为45min(该烧结时间为实际作业时间，包括投料3min、摇炉5-10min，烧结时间30min左右)，较以往使用的补炉料(中温沥青为结合剂，酚醛树脂为粘接剂)相比缩短了15min/次。

2、提高补炉料使用寿命：单用粘接剂使用寿命平均15炉作用，混合使用粘接剂使用寿命平均23炉，与以往使用的补炉料相比提高了10炉左右。

3、降低成本：因缩短烧结时间及提高补炉料的使用寿命，可为发明人所在企业创造经济效益580余万元/年。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

本发明补炉料，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、粘接剂2-10份。

在此基础上，为提高烧结强度和补炉料的使用寿命，进一步精确控制每100重量份补炉料中有电熔镁砂50～55份、烧结镁砂24～26份、改制沥青12～15份、金属铝粉2～3份、氧化铁粉1～2份、粘接剂5份。

粘接剂可采用己内酰胺、酚醛树脂、对叔丁基苯酚，发明人以每100重量份补炉料中有电熔镁砂55份、烧结镁砂25份、改制沥青12份、金属铝粉2份、氧化铁粉1份、粘接剂5份对粘接剂进行筛选，从实验室及现场工业试验中发现，单独采用己内酰胺、对叔丁基苯酚或者酚醛树脂，试验的结果均不理想，经过正交对比试验，试验数据见表1。

表1不同粘接剂对补炉料强度的影响情况

实验结果显示，采用本发明补炉料结合常用粘接剂使用，补炉料的使用寿命一般能达到10炉以上，尤其是单用己内酰胺可达到17炉，因此单用粘接剂时优选己内酰胺。但是发明人发现将两种以上的粘接剂混合使用后，较单一使用某一种粘接剂可显著提高补炉料的使用寿命，如配合使用己内酰胺+酚醛树脂较单用酚醛树脂可提高7炉的使用寿命，合用酚醛树脂+对叔丁基苯酚较单用酚醛树脂或对叔丁基苯酚可提高至少3炉的使用寿命，综合上述实验数据优选以己内酰胺与对叔丁基苯酚为粘接剂。

即：

本发明补炉料采用己内酰胺作为粘接剂时，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺2-10份，进一步优选，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青12～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺1～5份。

本发明补炉料采用己内酰胺和酚醛树脂作为粘接剂时，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺1～5份、酚醛树脂1～5份。进一步优选，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青12～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺2.5份、酚醛树脂2.5份。

本发明补炉料采用对叔丁基苯酚和酚醛树脂作为粘接剂时，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、对叔丁基苯酚1～5份、酚醛树脂1～5份。进一步优选，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青12～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、对叔丁基苯酚2.5份、酚醛树脂2.5份。

本发明补炉料采用对叔丁基苯酚和己内酰胺作为粘接剂时，每100重量份中有电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青12～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺1～5份、对叔丁基苯酚1～5份。进一步优选，每100重量份补炉料中电熔镁砂50～55份、烧结镁砂24～26份、改制沥青13～15份、金属铝粉2～3份、氧化铁粉1～2份、己内酰胺2.5份、对叔丁基苯酚2.5份。

本发明制备补炉料的工艺流程为：对原料化学成分检测-称量配料--混合搅拌-装入编织袋包装-送入炼钢转炉使用。

A、材料的选择及准备：

电熔镁砂：电熔镁砂中MgO含量≥96.0％，粒度≤8mm；具体地，电熔镁砂中按重量百分比含MgO≥96.0％，SiO₂＜2.0％，CaO＜2.0％，余量为Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质；电熔镁砂依循标准YB/T5266-2004，可采用牌号为FM960、FM970、FM975、FM980、FM985、FM990的电熔镁砂，但从成本上考虑，采用牌号为FM960的电熔镁砂即可实现本发明目的。使用时检测化学成分MgO、SiO₂、CaO；检测要求范围MgO：96～98％；SiO₂＜2.0％、CaO＜2.0％；粒度按5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088～1mm加工。

烧结镁砂：按重量百分比含MgO≥90％，SiO₂＜4.0％，CaO＜2.0％，余量是Fe₂O₃、Al₂O₃等杂质；依循标准YB/T5266-2004。使用时检测化学成分MgO、SiO₂、CaO，检测要求范围MgO≥90％；SiO₂＜4.0％、CaO＜2.0％；粒度按＜0.088mm加工。

改制沥青：又称改质沥青，其软化点＜110℃，结焦值≥50％，甲苯不溶物为28％-34％，灰份≤0.3％；依循标准YB/T5194-1993。使用时，检测软化点，需控制＜110℃；粒度按＜1.0mm加工。

氧化铁粉：检测化学成分Fe₂O₃，Fe₂O₃含量需≥80％。粒度加工至≤1mm。

金属铝粉：检测化学成分Al，Al含量需≥99％。粒度加工至≤0.088mm。

己内酰胺：检测熔点≤80℃，760mmHg下沸点270℃，85℃下密度1010kg/m³。

对叔丁基苯酚：检测凝固点≤97.0℃。

酚醛树脂：检测残碳量≥47％。

B、制备过程

按上述原料送进混料搅拌机进行混合搅拌，混合搅拌时间控制在5～8min。

原料的理化指标检测情况见表2、表3。

表2电熔镁砂、烧结镁砂、氧化铁粉、金属铝粉理化指标

表3沥青、对叔丁基苯酚、己内酰胺理化指标

项目	软化点，℃	粒度，mm	凝固点，℃	熔点，℃
					改制沥青	＜110	＜1.0	//	//

对叔丁基苯酚	//	＜0.088mm	≤97.0	//
					己内酰胺	//	＜0.088mm	//	≤80

实施例1本发明补炉料的制备

称量电熔镁砂55重量份、烧结镁砂21重量份、改制沥青15重量份、金属铝粉2重量份、氧化铁粉2重量份、己内酰胺2.5重量份和对叔丁基苯酚2.5重量份，将称量好的电熔镁砂、烧结镁砂、改制沥青、金属铝粉、氧化铁粉、己内酰胺、对叔丁基苯酚充分混合搅拌，即采用混料搅拌机进行混合搅拌、混合搅拌时间约为5min。形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样检测化学成分指标(指标检测见表3)

实施例2本发明补炉料的制备

称量电熔镁砂55重量份、烧结镁砂22重量份、改制沥青14重量份、金属铝粉2重量份、氧化铁粉2重量份、己内酰胺2.5重量份、对叔丁基苯酚2.5重量份，将称量好的电熔镁砂、烧结镁砂、改制沥青、金属铝粉、氧化铁粉、己内酰胺、对叔丁基苯酚充分混合搅拌，即采用混料搅拌机进行混合搅拌、混合搅拌时间约为5min。形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样检测化学成分指标(指标检测见表3)

实施例3本发明补炉料的制备

称量电熔镁砂55重量份、烧结镁砂23重量份、改制沥青13重量份、金属铝粉2重量份、氧化铁粉2重量份、己内酰胺2.5重量份、对叔丁基苯酚2.5重量份，将称量好的电熔镁砂、烧结镁砂、改制沥青、金属铝粉、氧化铁粉、己内酰胺、对叔丁基苯酚充分混合搅拌，即采用混料搅拌机进行混合搅拌、混合搅拌时间约为5min。形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内。同时取样检测化学成分指标(指标检测见表4)

表4理化指标检测

对比例1

中档镁砂75份，中温沥青15份，酚醛树脂5份，金属铝粉3份，氧化铁粉2份。其中，酚醛树脂为粘接剂。将上述原料采用混料搅拌机进行混合搅拌、混合搅拌时间约为5min。形成产品后，从搅拌机出口装入内衬为塑料薄膜的编织袋内

实施例1-3及对比例1的使用方法效果

使用实施例1-3与对比例1得到的补炉料用于炼钢，对比其流动值、烧结时间、耐压强度、使用寿命等使用指标检测见表5。

表5产品使用指标检测

从技术指标检测对比表中，利用本制备方法与原用补炉料相比补炉料的流动值平均提高了31.3mm以上，烧结时间平均缩短了14min以上，耐压强度平均提高了4.66Mpa，使用寿命平均提高了6.67炉。因比原用补炉料缩短烧结时间，提高了补炉料的使用寿命，发明人所在企业可创造经济效益580余万元/年。该技术简单易行，现场工艺流程改造方便，可行性强，应用前景广。

Claims

1.补炉料，其特征在于：它是由下述重量配比的组分组成，每100重量份补炉料中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、粘接剂2-10份。

2.根据权利要求1所述的补炉料，其特征在于：所述粘接剂为己内酰胺；或己内酰胺、酚醛树脂、对叔丁基苯酚中的至少两种。

3.根据权利要求1所述的补炉料，其特征在于：所述粘接剂为己内酰胺和对叔丁基苯酚。

4.根据权利要求3所述的补炉料，其特征在于：每100重量份补炉料中电熔镁砂48～60份、烧结镁砂22～28份、改制沥青10～16份、金属铝粉1～5份、氧化铁粉1～4份、己内酰胺1～5份、对叔丁基苯酚1～5份。

5.根据权利要求3所述的补炉料，其特征在于：每100重量份补炉料中电熔镁砂50～55份、烧结镁砂24～26份、改制沥青12～15份、金属铝粉2～3份、氧化铁粉1～2份、己内酰胺2.5份、对叔丁基苯酚2.5份。

6.根据权利要求1-5任一项所述的补炉料，其特征在于：所述电熔镁砂为5～8mm、3～5mm、1～3mm和0.088～1mm四种粒度；其中，各粒度重量配比为：每100重量份补炉料中5～8mm的粒度为8-10份、3～5mm的粒度为22-25份、1～3mm的粒度为12-15份、0.088～1mm的粒度为8-10份。

7.根据权利要求1-5任一项所述的补炉料，其特征在于：所述烧结镁砂粒度＜0.088mm。

8.根据权利要求1-5任一项所述的补炉料，其特征在于：所述氧化铁粉粒度≤1mm；所述金属铝粉粒度≤0.088mm。

9.补炉料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

C、将原料混合均匀，即可。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤B所述四种粒度的电熔镁砂，每100重量份补炉料中，5～8mm的粒度为8-10份、3～5mm的粒度为22-25份、1～3mm的粒度为12-15份、0.088～1mm的粒度为8-10份。