CN110218079A - 一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖及其生产方法，是由下列重量份数的原料制备而成：1‑6mm 985大结晶镁砂粗颗粒35‑55份、0‑1mm 985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒15‑20份、180目985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉20‑35份、复合添加剂1.2‑4.2份、膨胀石墨0‑0.4份、复合碳源为3‑5份、200目金属铝粉2‑5份、液体树脂3‑4份、固体树脂粉0.2‑1份。本发明可提高镁碳砖对钢渣的抗侵蚀能力，最终生产出碳含量为5％‑8％的优质镁碳砖，具有与普通高碳镁碳砖一样优良的抗侵蚀性和抗渣性，满足冶炼超纯净钢对钢包渣线耐材的需要。

Description

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼用镁碳砖耐材领域，尤其涉及一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖及其生产方法。

背景技术

镁碳砖耐火材料是60年代中期，由美国研制成功，70年代，日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢生产，如电炉炉衬、转炉炉衬、精炼钢包等，已成为一种极为重要的钢铁冶炼用耐火材料。其常用生产用原材料主要有优质镁砂、鳞片石墨、树脂、添加剂等。一般工艺流程为：破碎、配料、混炼、成型、热处理、成品拣选及包装。

在国内钢铁产能日益过剩的今天，调整品种结构冶炼超纯净钢是目前国内钢厂首选经营战略。最常见的汽车板、不锈钢、电工钢、军工钢等超低碳钢，因此钢厂生产过程中对碳、氧、硫的增量有严格控制，同理对耐火材料的碳、氧、硫的含量也有严格要求。钢包，作为钢铁冶炼的重要容器，钢包耐材至关重要，钢包渣线镁碳砖是钢包中钢水增碳的重要来源，渣线部位，除了要抵抗中间包中高温钢水的冲刷、侵蚀之外，还要遭受高碱度覆盖剂、各类渣剂及钢渣的侵蚀，普通的镁碳砖已经很难满足这种苛刻的要求。

为达到减少钢包耐火材料含碳量，冶炼纯净钢，钢厂要求钢包渣线镁碳砖的碳含量从12％-14％，降低到5％-8％，由于镁碳砖含碳量的降低，其抵抗钢渣系侵蚀的能力大大降低，钢包渣线部位侵蚀严重，使用寿命严重，无法满足钢厂正常的冶炼生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖及其生产方法，通过创新性引入电熔镁铬砂，部分替代大结晶镁砂，利用电熔镁铬砂材料的高温特性，进一步改善成品的抗侵蚀性能，及良好的热震稳定性能；适量引入膨胀石墨，利用其高温膨胀时产生的扩散，带动鳞片石墨等碳源同步最大程度、最大范围地在镁碳砖中分散，最终形成最大量的碳骨架结构，保证镁碳的抗侵蚀性；同时引入高温干燥工艺，保证膨胀石墨在制品出厂前产生膨胀，发挥扩散效果。本发明可提高镁碳砖对钢渣的抗侵蚀能力，最终生产出碳含量为5％-8％的优质镁碳砖，具有与普通高碳镁碳砖一样优良的抗侵蚀性和抗渣性，满足冶炼超纯净钢对钢包渣线耐材的需要。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，是由下列重量份数的原料制备而成：1-6mm 985大结晶镁砂粗颗粒35-55份、0-1mm 985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒15-20份、180目985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉20-35份、复合添加剂1.2-4.2份、膨胀石墨0-0.4份、复合碳源为3-5份、200目金属铝粉2-5份、液体树脂3-4份、固体树脂粉0.2-1份。

所述复合添加剂包括如下重量份数的原料：5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份。

所述碳源包括如下重量份数的原料：1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份。

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖的生产方法，包括如下步骤：

1)制作复合添加剂：

将5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合添加剂密封待用；

2)制作复合碳源：

将1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合碳源密封待用；

3)按上述重量份数配比，将985大结晶镁砂粗颗粒、985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒，先投入到高速混炼机中，一次混合2-6min，再加入液体树脂，二次混合2-6min，然后加入985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉、复合添加剂、膨胀石墨、复合碳源、金属铝粉、固体树脂粉，三次混合5-15min；之后经过成型生产出半成品砖坯；

4)半成品砖坯进干燥窑，最高温度320-380℃，最高温度保温2-5小时，总在窑干燥时为16-24小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明新型钢包低碳镁碳砖，为了进一步保证成品的抗侵蚀性能，及良好的热震稳定性能，首次引入电熔镁铬砂细颗粒和细粉，由于电熔镁铬砂晶相中的镁铬尖晶石矿相，其热震稳定性和抗渣性能优于电熔大结晶镁砂晶相中的方镁石矿相。因此新型钢包复合材质镁碳砖，不但具有良好的热震稳定性能，其抗渣侵蚀性能也要优于普通的低碳镁碳砖；

2)本发明的钢包低碳镁碳砖，首次引入促进鳞片石墨等碳源均匀分散的材料，即适量的、一定膨胀倍数的膨胀石墨，实现该新型镁碳砖，在200-300℃的温度下，膨胀石墨膨胀、碎解成微小石墨颗粒，最大程度地、最大范围地均布在砖坯结构中，也就是在碳含量限定上限的条件下，实现镁碳砖结构中碳骨架数量最大化，保证抗渣性能的最大化。需要注意的是，由于膨胀石墨的体积膨胀极为剧烈，因此在大量实验数据的基础上，科学合理地引入膨胀石墨的种类和数量，在石墨膨胀的同时，又能保证镁碳砖坯体的整体结构不会变得疏松，结构强度不降低，保证其高温使用性能；

本发明针对冶炼超低碳钢包使用条件的特点，首次同时引入电熔镁铬砂(主矿相为镁铬尖晶石)，膨胀石墨，有效解决了冶炼低碳钢用渣线部位超低碳镁碳砖的耐剥落性、耐冲刷性等难题，在某钢厂100吨钢包上应用，之前碳含量为12.5％的普通渣线镁碳砖的熔损数率是2.25mm/炉，而本发明新型钢包复合材质镁碳砖的熔损数率是2.05mm/炉，满足用户使用需要。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，是由下列重量份数的原料制备而成：1-6mm 985大结晶镁砂粗颗粒35-55份、0-1mm 985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒15-20份、180目985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉20-35份、复合添加剂1.2-4.2份、膨胀石墨0-0.4份、复合碳源为3-5份、200目金属铝粉2-5份、液体树脂3-4份、固体树脂粉0.2-1份。

所述复合添加剂包括如下重量份数的原料：5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份。

所述碳源包括如下重量份数的原料：1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份。

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖的生产方法，包括如下步骤：

1)制作复合添加剂：

将5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合添加剂密封待用；

2)制作复合碳源：

将1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合碳源密封待用；

3)按上述重量份数配比，将985大结晶镁砂粗颗粒、985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒，先投入到高速混炼机中，一次混合2-6min，再加入液体树脂，二次混合2-6min，然后加入985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉、复合添加剂、膨胀石墨、复合碳源、金属铝粉、固体树脂粉，三次混合5-15min；之后经过成型生产出半成品砖坯；

4)半成品砖坯进干燥窑，执行新优化的干燥制度，最高温度320-380℃，最高温度保温2-5小时，总在窑干燥时为16-24小时。干燥出窑的产品，有时会有因膨胀过度而出现的废品，需要拣选出来，然后检验、包装入库，即可生产出满足冶炼超纯净钢要求的优质钢包渣线砖。

本发明提出的关键技术与工艺路线如下；1)通过引入促进鳞片石墨等碳源均匀分散的材料，也就是添加0-0.4份的膨胀石墨，利用膨胀石墨遇热剧烈膨胀的特性，通过膨胀石墨的扩散带动鳞片石墨等碳源同步最大程度、最大范围地在镁碳砖中分散，最终形成最大量的碳骨架结构，保证镁碳的抗侵蚀性；2)引入高温干燥工艺，由于引入膨胀石墨，作为促进鳞片石墨等碳源均匀分散的材料，而膨胀石墨的膨胀温度是200-300℃，而普通镁碳砖的最高干燥温度一般不超过200℃。因此，为保证膨胀石墨在制品出厂前膨胀发挥效果，并将极少部分因膨胀过度而产生破损的废品选出，本发明新的干燥制度为：最高温度320-380℃，干燥时间16-24小时，最高温度保温2-5小时；3)通过在镁碳砖原有的材质中引入电熔镁铬砂(三氧化二铬的重量百分含量为20％)，提高镁碳砖对钢渣的抗侵蚀能力。

实施例：

一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，具体生产方法是：

1)制作复合添加剂：复合添加剂原料配方1-5见表1；

表1：(重量份数)

原料	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5
						98碳化硅微粉(5微米)	1.5份	1份	1.8份	0.5份	0.2份
碳化硼	0.25份	0.3份	0.35份	0.4份	0.45份
						76电熔尖晶石微粉(5微米)	0	1.5份	0.5份	0.2份	1.8份

将上述原料按重量比例进行准确称量，放入密闭的0.5L锥形混合机中搅拌均匀20-30分钟，制成复合添加剂密封待用。

2)制作复合碳源：原料配方1-5见表2；

表2：(重量份数)

原料	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5
						98石墨(1000目)	1.3份	2份	1.5份	2.2份	1.8份
98石墨(800目)	1份	0.6份	1.5份	2份	1.2份
						98石墨(500目)	1份	0.6份	2份	1.5份	2.3份
炭黑N990	0.2份	0.25份	0.3份	0.26份	0.28份

将上述原料按重量比例进行准确称量，放入密闭的0.5L锥形混合机中搅拌均匀20-30分钟，制成复合碳源密封待用。

3)冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖的原料配方1-5见表3；

表3：(重量份数)

4)按上述重量份数配比，将985大结晶镁砂粗颗粒、985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒，先投入到高速混炼机中，一次混合2-6min，再加入液体树脂，二次混合2-6min，然后加入电熔镁铬砂细粉、复合添加剂、膨胀石墨、复合碳源、金属铝粉、固体树脂粉，三次混合5-15min；之后经过成型生产出半成品砖坯；

4)半成品砖坯进干燥窑，执行新优化的干燥制度，最高温度320-380℃，最高温度保温2-5小时，总在窑干燥时为16-24小时。干燥出窑的产品，拣选出因膨胀过度而出现的废品，然后检验、包装入库，即可生产出满足冶炼超纯净钢要求的优质钢包渣线砖。

在某钢厂150吨钢包上应用，之前碳含量为13.5％的普通渣线镁碳砖的熔损数率是2.29mm/炉，而本发明实施例碳含量为5％-8％的钢包低碳镁碳砖的熔损数率是2.11mm/炉，满足用户使用需要。

Claims (4)

1.一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，其特征在于，是由下列重量份数的原料制备而成：1-6mm 985大结晶镁砂粗颗粒35-55份、0-1mm 985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒15-20份、180目985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉20-35份、复合添加剂1.2-4.2份、膨胀石墨0-0.4份、复合碳源3-5份、200目金属铝粉2-5份、液体树脂3-4份、固体树脂粉0.2-1份。

2.根据权利要求1所述的一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，其特征在于，所述复合添加剂包括如下重量份数的原料：5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份。

3.根据权利要求1所述的一种冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖，其特征在于，所述碳源包括如下重量份数的原料：1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份。

4.一种如权利要求1-3其中任意一项所述的冶炼超纯净钢用钢包复合材质渣线砖的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制作复合添加剂：

将5微米碳化硅微粉0-2.0份、碳化硼0.2-0.5份、5微米电熔尖晶石微粉0-2.0份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合添加剂密封待用；

2)制作复合碳源：

将1000目石墨1-2.5份、800目石墨0.5-2.5份、500目石墨0.5-2.5份、炭黑0.2-0.3份按重量比例进行准确称量，放入密闭的锥形混合机中搅拌20-30分钟，制成复合碳源密封待用；

3)按上述重量份数配比，将985大结晶镁砂粗颗粒、985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细颗粒，先投入到高速混炼机中，一次混合2-6min，再加入液体树脂，二次混合2-6min，然后加入985大结晶镁砂或电熔镁铬砂细粉、复合添加剂、膨胀石墨、复合碳源、金属铝粉、固体树脂粉，三次混合5-15min；之后经过成型生产出半成品砖坯；

4)半成品砖坯进干燥窑，最高温度320-380℃，最高温度保温2-5小时，总在窑干燥时为16-24小时。