CN104446547A - 一种中频感应电炉用炉衬材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金用炉衬耐火材料领域，为了克服现有技术的不足，本发明的是提供一种中频感应电炉用炉衬材料及其制备方法和使用方法。该炉衬材料包括以下重量配比的原料：电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份；上述配方中，当施以渣线及以上部位时，需添加刚玉粉6～15份；当施以渣线以下部位时，需添加镁火泥10～20份。本发明针对高温合金中频炉冶炼特殊的工艺需求，提供了具有较高的热震稳定性和抗渣性的复合炉衬材料，与单一直接使用镁铝质或镁质炉衬材料相比，降低了渣线侵蚀速度，提高了渣线部位耐急冷急热性能，使得渣线与炉体使用寿命接近，从而提高炉体整体使用寿命，降低材料消耗。

Description

一种中频感应电炉用炉衬材料及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于冶金用炉衬耐火材料领域，涉及一种冶炼高温合金用中频感应电炉的炉衬材料及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着我国钢铁企业规模的扩大、炼钢技术不断更新、钢种不断增加，一系列冶金新技术、新工艺得到广泛地推广和应用，特别是中频炉技术。高效率、快速熔化、大型化已成为目前中频感应炉发展的新趋势，由此，对配套炉衬材料的成本和性能提出了更高的要求。
中频感应电炉所用的炉衬材料按性质可分为酸性、中性和碱性三类。
碱性炉衬材料主要是氧化镁含量92％以上的冶金镁砂和电熔镁砂，适合熔炼低硅合金钢及碱性钢种。镁质材料具有耐火度很高，有良好的抗碱性渣性能和耐物理化学作用的稳定性的优点，但其膨胀系数较大，耐热震性能不好，间歇性作业炉壁易产生裂纹，适合用于连续性作业。电熔镁砂因其纯度高、杂质少、性能优于普通冶金镁砂，可以熔炼耐热钢、不锈钢等材质，其价格也较高。
中性炉衬材料主要是氧化铝基材料，最常用的是煅烧铝矾土熟料和电熔刚玉。铝矾土具有价格低、耐火度高、化学稳定性好及抗热震性能好的优点，适合熔炼灰铁、球铁、碳钢、高锰钢等材质；其不易与酸、碱性渣起化学反应，间歇性开炉不易产生裂纹。电熔刚玉是铝矾土或氧化铝粉在电炉内重熔制得，Al2O3含量高，有极高的耐火度，各项性能均优于铝矾土，经常用于中频炉炼钢炉衬的首选材料，但它的价格相对于镁砂比较昂贵。
酸性炉衬材料主要是氧化硅基材料，最常用的是石英砂。硅质具有价格低、耐火度适中、抗热震性能好的优点，适合熔炼温度相对较低的铝铁产品。硅质炉衬使用成本相对较低但材料耐火度较低，限制其使用范围。
对于部分冶炼温度在1700℃以上的特种合金钢品种，电熔镁砂材质的镁质炉衬可以满足其高温冶炼的温度要求，在熔融过程中需要加入活性石灰及萤石对溶液进行覆盖保护。带入渣中的萤石与镁质材料形成低粘度、低熔点共熔物，从而加快了侵蚀速度。同时，镁质材料膨胀系数较大，耐热震性能差，易产生裂纹，导致炉体因渣线侵蚀或裂纹而报废时，渣线部位以下炉体尚可使用，二者不同步而造成浪费。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的是提供一种中频感应电炉用炉衬材料。
本发明中频感应电炉用炉衬材料，包含两部分：渣线及以上部位采用镁铝质炉衬材料；渣线以下部位采用镁质炉衬材料。
本发明炉衬材料包括以下重量配比的原料：
电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份。
当炉衬材料施以渣线及以上部位时，还添加如下重量配比的原料：刚玉粉6～15份。即渣线及以上部位采用镁铝质炉衬材料的原料按照以下重量配比组成：电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份、刚玉粉6～15份。
当炉衬材料施以渣线以下部位时，还添加如下重量配比的原料：镁火泥10～20份。即渣线以下部位采用镁质炉衬材料的原料按照以下重量配比组成：电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份、镁火泥10～20份。
所述的，电熔镁砂、刚玉粉、镁火泥和二氧化硅超微粉的理化指标分别为：电熔镁砂中MgO≥95％、刚玉粉中Al2O3≥95％、镁火泥中MgO≥90％、二氧化硅超微粉中SiO2≥90％。
本发明炉衬材料中电熔镁砂按重量计，由下述粒度的组分组成：
本发明炉衬材料中硼酸粉、二氧化硅微粉、刚玉粉、镁火泥的粒度为≤0.088mm。
本发明还提供了该中频感应电炉用炉衬材料的制备方法：
A、将各原料粉碎至目标粒度；
B.按重量百分比外加水1％～3％混合各原料，即得。
本发明还提供了该中频感应电炉用炉衬材料的使用方法：以捣打方法施工，其中渣线及以上部位采用本发明镁铝质炉衬材料施工，渣线以下部位采用本发明镁质炉衬材料施工。其中，所述捣打可采用人工或机械方式捣打。
本发明的技术原理在于：施以渣线及以上部位的炉衬材料，在镁质炉衬材料中加入刚玉质粉料替代镁火泥形成镁铝质炉衬材料，通过高温烧结后形成原位尖晶石，进而形成镁铝尖晶石网络，炉衬材料尖晶石化反应发生的膨胀和微裂纹，缓冲了炉衬材料里面的热应力，故其抗热震机能好。同时反应生成的镁铝尖晶石对炉渣拥有较强的防渗入效用，具有优良的高温稳定性和强度，对炉渣有良好的抗侵蚀能力强故而能够有效延长了中频炉渣线部位及以上部位的使用寿命，以达到炉体渣线与渣线部位以下炉体寿命同步的目的。通过引入二氧化硅超微粉，可以增加炉衬材料的中高温强度，其生成的液相可以有效降低炉衬材料热应力；同时二氧化硅超微粉具有高活性，在Al2O3存在的前提下，更易生成莫来石相，使炉衬材料的高温强度、热震性明显提高。引入硼酸可以降低炉衬材料的烧成温度，提高炉衬材料的中温强度，也可降低尖晶石化反应起始温度。
本发明的优点是：通过调整镁质捣打料在不同部位的基质组成，使得渣线与炉体寿命相近，提高了炉体的整体寿命，降低了中频炉捣打料使用成本。
具体实施方式
应用实例1
在1.0吨中频炉上冶炼高锰钢时，采用本发明进行施工，炉体整体使用寿命达到38次，烧成温度在1650℃，材料已经产生因烧结而产生足够强度。对比镁质中频炉使用到26次时，因渣线部位溶蚀而下线，烧成温度在1680℃，材料才完成烧结产生强度。
其中，渣线及以上部位的镁铝质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂75份、硼酸粉1份、二氧化硅微粉2份、刚玉粉15份。
渣线以下部位的镁质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂75份、硼酸粉1份、二氧化硅微粉2份、镁火泥20份。
应用实例2
在1.5吨中频炉上冶炼钒铁时，采用本发明进行施工，炉体整体使用寿命达到28次，烧成温度在1667℃，材料已经产生因烧结而产生足够强度。对比镁质中频炉使用到22次时，因渣线部位出现裂纹和溶蚀而下线，烧成温度在1690℃，材料才完成烧结产生强度。
其中，渣线及以上部位的镁铝质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂90份、硼酸粉0.5份、二氧化硅微粉1份、刚玉粉6份。
渣线以下部位的镁质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂90份、硼酸粉0.5份、二氧化硅微粉1份、镁火泥10份。
应用实例3
在0.8吨中频炉上冶炼铝铁时，采用本发明进行施工，炉体整体使用寿命达到210次，烧成温度在1620℃，材料已经产生因烧结而产生足够强度。对比镁质中频炉使用到183次时，因渣线部位出现粘渣炉容缩小而下线，烧成温度在1625℃，材料才完成烧结产生强度。
其中，渣线及以上部位的镁铝质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂85份、硼酸粉1份、二氧化硅微粉1.5份、刚玉粉10份。
渣线以下部位的镁质炉衬材料的原料重量配比为：电熔镁砂85份、硼酸粉1份、二氧化硅微粉1.5份、镁火泥15份。
综上，本发明针对高温合金中频炉冶炼特殊的工艺需求，提供了具有较高的热震稳定性和抗渣性的复合炉衬材料，与单一直接使用镁铝质或镁质炉衬材料相比，降低了渣线侵蚀速度，提高了渣线部位耐急冷急热性能，使得渣线与炉体使用寿命接近，从而提高炉体整体使用寿命，降低材料消耗，具有可观的经济、环境效益。

Claims (8)

1.中频感应电炉用炉衬材料，其特征在于：所述炉衬材料包含两部分：渣线及以上部位采用镁铝质炉衬材料；渣线以下部位采用镁质炉衬材料。
2.根据权利要求1所述的中频感应电炉用炉衬材料，其特征在于：所述炉衬材料包括以下重量配比的原料：
电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份；
其中，当炉衬材料施以渣线及以上部位时，添加刚玉粉为原料；所述镁铝质炉衬材料的原料按照以下重量配比组成：电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份、刚玉粉6～15份；
其中，当炉衬材料施以渣线以下部位时，添加镁火泥为原料；所述镁质炉衬材料的原料按照以下重量配比组成：电熔镁砂75～90份、硼酸粉0.5～1份、二氧化硅微粉1～2份、镁火泥10～20份。
3.根据权利要求2所述的中频感应电炉用炉衬材料，其特征在于：所述电熔镁砂、刚玉粉、镁火泥和二氧化硅超微粉的理化指标分别为：电熔镁砂中MgO≥95％；刚玉粉中Al2O3≥95％；镁火泥中MgO≥90％；二氧化硅超微粉中SiO2≥90％。
4.根据权利要求2或3所述的中频感应电炉用炉衬材料，其特征在于：所述电熔镁砂按重量计，由下述粒度的组分组成：
5.根据权利要求2或3所述的中频感应电炉用炉衬材料，其特征在于：所述硼酸粉、二氧化硅微粉、刚玉粉、镁火泥的粒度≤0.088mm。
6.权利要求1-5任一项所述的中频感应电炉用炉衬材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A、将各原料粉碎至目标粒度；
B.按重量百分比外加水1％～3％混合各原料，即得。
7.权利要求1-5任一项所述的中频感应电炉用炉衬材料的使用方法，其特征在于：以捣打方法施工，其中渣线及以上部位采用本发明镁铝质炉衬材料施工，渣线以下部位采用本发明镁质炉衬材料施工。
8.根据权利要求7所述的中频感应电炉用炉衬材料的使用方法，其特征在于：所述捣打采用人工或机械方式捣打。
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