CN112142448B - 一种转炉出钢口喷补料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转炉出钢口喷补料，包括：含镁废料65～75重量份；电熔皮砂20～30重量份；磷酸盐1.5～2.5重量份；熟石灰1～2重量份；硅灰0.25～0.75重量份；烧结剂0.3～0.7重量份；所述含镁废料中MgO含量不低于80％。与现有技术相比，本发明以含镁废料为骨料，加入电熔皮砂促进喷补料基质相的烧结，以磷酸盐为结合剂使喷补料在中、低温具有较高的强度，同时喷补料中添加硅灰填充基质部分间隙，密实喷补料，还可在高温下与MgO、CaO反应生成镁橄榄石或钙镁橄榄石等高温相，提高喷补料抗渣侵蚀性能，从而使喷补料具有成本低、体积密度适中、烧结快、烧结强度适中、易于钻孔和使用寿命长的优点。

Description

一种转炉出钢口喷补料及其制备方法
技术领域
本发明属于转炉耐火材料技术领域，尤其涉及一种转炉出钢口喷补料及其制备方法。
背景技术
转炉滑板挡渣是近年来兴起的转炉挡渣新技术，该技术与转炉下渣红外线检测技术相结合，取得了良好的效果，其可以实现转炉出钢前期、出钢后期100％挡渣；减少钢水回磷回硫、提高合金收得率；减少钢中夹杂物、提高钢水清洁度；减少钢包渣量、延长钢包耐材使用寿命，为转炉生产高质量、高技术含量、高附加值的优钢产品创造了条件。
与滑板挡渣配套的出钢口，是将转炉钢水导入到钢包的流钢通道，位于出钢口座砖内，前端延伸到基础板、连接板并与滑板挡渣内水口相连，出钢口与座砖之间的间隙一般为25～35mm，必须用喷补料填充密实，将出钢口固定，并且当出钢口使用到后期需要更换时，需用钻机将出钢口和填充料钻掉，再更换新的出钢口，并重新喷补固定。但现有出钢口喷补料都是用高纯烧结镁砂或电熔镁砂作为主要原料，以磷酸盐作结合剂生产的，成本高，烧结好，强度大，钻孔时间长，满足不了现阶段钢厂快节奏炼钢、快节奏更换滑板挡渣出钢口的使用要求。
如公开号为CN1239429C的中国专利公开了一种转炉出钢口喷补料，其含有85％～95％的镁砂，2％～5％的磷酸盐，0.5％～4％的消石灰，0.5％～5％的铬绿和0.1％～3％的烧结剂。该喷补料用于对转炉出钢口及熔损严重部位(装料区)进行喷补维护，具有体积密度高，加水量低、烧结快、附着率高和使用寿命长的优点，但钻孔时间长。
公开号为CN105347809A的中国专利公开了一种高效能转炉出钢口喷补料，其含有70％～80％的镁砂，3％～5％的磷酸盐，1％～5％的消石灰，5％～10％的粘土，3％～5％二氧化硅微粉，1％～3％的铬绿和1％～4％的烧结剂。该喷补料用于对转炉出钢口及熔损严重部位(装料区)进行喷补维护，具有体积密度高、加水量低、烧结快、附着率高和使用寿命长的优点，但同样存在钻孔时间长的问题。
公开号为CN107365888B的中国专利公开了一种转炉出钢口套管砖与座砖的填充方法，该方法包括炉衬外侧的出钢口套管砖与座砖缝隙填充工序及炉衬内侧的出钢口套管砖与座砖缝隙填充工序，先将炉衬外侧的出钢口套管砖与座砖缝隙填充工序完毕后，将出钢口方向摇至出钢侧，进行炉衬内侧的出钢口套管砖与炉衬座砖缝隙填充工序。该方法外部采用配方泥料填充保证出钢口不移位、填充没有空隙，内部采用细颗粒高效自流热补进行精准填充，保证内衬座砖不易损坏，且能够有效提高出钢口寿命和使用效果。本发明转炉出钢口套管砖与座砖的填充方法安全使用性能得到提高，不易发生出钢口漏钢事故，但所需时间较长。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种成本低、施工简单、填充密实、烧结强度较高且钻孔时间较短的转炉出钢口喷补料及其制备方法。
本发明提供了一种转炉出钢口喷补料，包括：
Figure BDA0002712678440000021
所述含镁废料中MgO含量不低于80％。
优选的，包括颗粒料与细粉料；所述颗粒料与细粉料的质量比为(65～75)：(25～35)。
优选的，所述含镁废料选自镁铁铝尖晶石废砖、镁铝尖晶石废砖与镁铬废砖中的一种或多种。
优选的，所述含镁废料包括5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料；所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比为(10～20)：(25～35)：(20～30)。
优选的，所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比为(12～18)：(30～35)：(22～25)。
优选的，所述电熔皮砂中MgO的含量大于等于94％，CaO的含量为1.5％～2.5％，SiO2的含量为2％～2.5％；所述电熔皮砂的粒度要求为-0.088mm≥85％。
优选的，所述磷酸盐选自三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠；所述烧结剂选自硼砂、硼酸与柠檬酸中的一种或多种。
优选的，包括：
Figure BDA0002712678440000031
本发明还提供了一种上述转炉出钢口喷补料的制备方法，包括：
将含镁废料、电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂混合，得到转炉出钢口喷补料。
本发明还提供了一种上述转炉出钢口喷补料作为转炉滑板挡渣出钢喷补料的应用。
本发明提供了一种转炉出钢口喷补料，包括：含镁废料65～75重量份；电熔皮砂20～30重量份；磷酸盐1.5～2.5重量份；熟石灰1～2重量份；硅灰0.25～0.75重量份；烧结剂0.3～0.7重量份；所述含镁废料中MgO含量不低于80％。与现有技术相比，本发明以含镁废料为骨料，加入电熔皮砂促进喷补料基质相的烧结，以磷酸盐为结合剂使喷补料在中、低温具有较高的强度，并在高温下与熟石灰、镁砂反应生成高熔点化合物，同时喷补料中添加硅灰填充基质部分间隙，密实喷补料，还可在高温下与MgO、CaO反应生成镁橄榄石或钙镁橄榄石等高温相，提高喷补料抗渣侵蚀性能，从而使喷补料具有成本低、体积密度适中、烧结快、烧结强度适中、易于钻孔和使用寿命长的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种转炉出钢口喷补料，包括：
Figure BDA0002712678440000041
所述含镁废料中MgO含量不低于80％。
其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
本发明提供的转炉出钢口喷补料优选包括颗粒料与细粉料；所述颗粒料与细粉料的质量比优选为(65～75)：(25～35)，更优选为(68～75)：(25～32)，再优选为(70～75)：(25～30)，最优选为(70～72)：(25～28)；所述颗粒料中优选为+1mm 60％～70％，-1mm30％～40％。
本发明提供的转炉出钢口喷补料中含镁废料的比例优选为68～75重量份，更优选为70～75重量份，再优选为70～72重量份；所述含镁废料优选为镁铁铝尖晶石废砖、镁铝尖晶石废砖与镁铬废砖中的一种或多种；所述含镁废料中MgO含量不低于80％，优选大于等于85％；在本发明中，所述含镁废料优选来源于热工设备用后废砖；所述镁铁铝尖晶石废料优选来源于水泥窑烧成带部位；所述镁铝尖晶石废砖与镁铬废砖优选来源于RH精炼炉内镁铝尖晶石废砖或镁铬废砖；在本发明中，所述含镁废料优选为镁铁铝尖晶石废料；所述镁铁铝尖晶石废料中MgO的含量优选大于等于85％，Al2O3的含量为4％～7％；Fe2O3的含量为3％～6％；在本发明中，所述含镁废料优选为颗粒料，其更优选包括5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料；所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比优选为(10～20)：(25～35)：(20～30)，更优选为(12～20)：(30～35)：(22～30)，再优选为(12～18)：(30～35)：(22～25)；在本发明提供的一些实施例中，所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比优选为3：6：5；在本发明提供的一些实施例中，所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比优选为12：35：23；在本发明提供的另一些实施例中，所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比优选为9：16：11。使用含镁废料为喷补料骨料，减少了固体废弃物对环境的污染，节省了矿物资源，同时大大降低了生产成本，具有显著的经济和环保效益。
所述电熔皮砂的比例优选为22～28重量份，更优选为23～26重量份，再优选为23.2～25.5重量份；电熔皮砂是冶炼生产电熔镁砂工艺中产生的边角余料，即不合格电熔镁砂；所述电熔皮砂中MgO的含量大于等于94％，CaO的含量为1.5％～2.5％，SiO2的含量为2％～2.5％；所述电熔皮砂优选以细粉的形式加入，更优选其粒度要求为-0.088mm≥85％。本发明以电熔皮砂代替电熔镁砂加入到喷补料中，不仅降低了生产成本，而且因电熔皮砂杂质相增多，更能促进喷补料基质相的烧结。
本发明以磷酸盐为结合剂，使喷补料在中、低温具有较高的强度，并且在高温下可与熟石灰、镁砂反应生成高熔点的化合物。所述磷酸盐的比例优选为1.8～2.5重量份，更优选为2～2.5重量份；所述磷酸盐优选为三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠。
按照本发明，所述熟石灰的比例优选为1.2～2重量份；所述熟石灰中优选Ca(OH)2≥92％；熟石灰不仅有促凝作用，提高喷补料的粘性，而且在高温下可与镁砂、磷酸钠起反应生成高熔点化合物。
所述硅灰的比例优选为0.3～0.7重量份，更优选为0.5～0.7重量份；硅灰为铁合金厂回收的烟筒灰，其优选为微米级，SiO2≥90％。加入硅灰，一是可填充基质部分间隙，使喷补料密实；二是在高温下可与MgO、CaO反应生成镁橄榄石或钙镁橄榄石等高温相，提高喷补料抗渣侵蚀性能。
所述烧结剂的比例优选为0.4～0.7重量份，更优选为0.5～0.6重量份；所述烧结剂优选为硼砂、硼酸与柠檬酸中的一种或多种，更优选为硼砂和/或硼酸与柠檬酸；所述硼砂和/或硼酸与柠檬酸的质量比优选为(2～4)：(1～3)；在本发明提供的一些实施例中，所述硼砂和/或硼酸与柠檬酸的质量比优选为3：2；在本发明提供的一些实施例中，所述硼砂和/或硼酸与柠檬酸的质量比优选为2：3；在本发明提供的另一些实施例中，所述硼砂和/或硼酸与柠檬酸的质量比优选为2：1。喷补料中加入烧结剂主要是降低喷补料的烧结温度，缩短烧结时间，使喷补料较快烧结。
通过结合剂和烧结剂的种类和数量的调整，获得了喷补料合适的烧结性能，有利于在保证喷补料安全的前提下，降低喷补料烧结强度，缩短出钢口钻孔时间，适应钢厂现阶段快节奏更换出钢口，快节奏炼钢使用要求。
在本发明中，更优选地，所述转炉出钢口喷补料包括：
Figure BDA0002712678440000061
再优选地，所述转炉出钢口喷补料包括：
Figure BDA0002712678440000062
或包括：
Figure BDA0002712678440000063
或包括：
Figure BDA0002712678440000071
本发明以含镁废料为骨料，加入电熔皮砂促进喷补料基质相的烧结，以磷酸盐为结合剂使喷补料在中、低温具有较高的强度，并在高温下与熟石灰、镁砂反应生成高熔点化合物，同时喷补料中添加硅灰填充基质部分间隙，密实喷补料，还可在高温下与MgO、CaO反应生成镁橄榄石或钙镁橄榄石等高温相，提高喷补料抗渣侵蚀性能，从而使喷补料具有成本低、体积密度适中、烧结快、烧结强度适中、易于钻孔和使用寿命长的优点。
本发明还提供了一种上述转炉出钢口喷补料的制备方法，包括：将含镁废料、电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂混合，得到转炉出钢口喷补料。
其中，所述含镁废料、电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂均同上所述，在此不再赘述。
在本发明中，所述含镁废料优选按照以下方法制备：将热工设备用后含镁废砖进行回收、除杂拣选，破粉碎成5～3mm、3～1mm、1～0mm三种粒级，得到含镁废料。
在混合前还优选将磷酸盐与烧结剂分开捣碎，并用2mm筛网过筛。
将含镁废料、电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂混合，得到转炉出钢口喷补料；优选先将含镁废料三种粒级混合搅拌，更优选混合搅拌2～3min，然后加入电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂；所述混合的时间优选为6～8min。
本发明还提供了上述转炉出钢口喷补料作为转炉滑板挡渣出钢喷补料的应用；所述转炉出钢口喷补料优选采用湿法进行喷补；所述喷补时转炉温度优选为1100℃～1400℃；所述喷补的时间优选为5～20min，更优选为9～15；喷补后优选大火烘烤喷补料；所述烘烤的时间优选为5～20min，更优选为8～12min。
本发明提供的转炉出钢口喷补料不仅原料来源充足、成本低廉，而且生产和现场喷补施工都非常简便，出钢口使用寿命较现有技术要高，获得了较高的性价比效果。
在本发明中，如无特殊说明，所述含量均为质量含量。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种转炉出钢口喷补料及其制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售；实施例中所用镁铁铝尖晶石废料中，MgO：86.12％，Al2O3：5.84％，Fe2O3：4.25％；镁铝尖晶石废料中，MgO：88.54％，Al2O3：6.22％，CaO：2.26％，SiO2：1.92％；镁铬废料中，MgO：82.11％，Cr2O3：4.15％，SiO2：1.48％；电熔皮砂MgO：94.48％，CaO：1.85％，SiO2：2.04％，以细粉的形式加入，其粒度：-0.088mm为87.15％；熟石灰中Ca(OH)2：92.48％；硅灰为铁合金厂回收的烟筒灰，微米级，SiO2：91.22％。
本发明实施例中制备的转炉出钢口喷补料属于不定形耐火材料，试样制备按YB/T5202.1-2003不定形耐火材料试样制备方法第1部分：耐火浇注料的规定进行；Al2O3和MgO含量的测定按GB/T 5069-2007镁铝系耐火材料化学分析方法进行；体积密度的检验按YB/T5200-1993致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法进行；耐压强度的检验按GB/T5072-2008耐火材料常温耐压强度试验方法进行。
实施例1
在某钢厂210吨转炉，将镁铁铝尖晶石废料5～3mm15％、镁铁铝尖晶石废料3～1mm30％、镁铁铝尖晶石废料1～0mm25％、电熔皮砂细粉25.5％、三聚磷酸钠2％、熟石灰1.5％、硅灰0.5％、硼酸0.3％、柠檬酸0.2％配比的喷补料800kg装入钢厂210吨转炉现场喷补机内，对新更换的滑板挡渣出钢口进行湿法喷补，炉内温度为1200℃～1400℃，喷补时间为15min，喷补后大火烘烤喷补料12min，将转炉摇至炉前，安装挡渣机构后受铁水炼钢，钢种为低碳品种钢。该喷补料MgO+Al2O3为88.64％、1500℃*3hr冷态耐压强度为32.4MPa，体积密度为2.42g/cm3，出钢口使用寿命为262炉，受钢时间为175h，出钢口和喷补料钻孔时间为12min。
实施例2
在某钢厂120吨转炉，将镁铝尖晶石废料5～3mm12％、镁铝尖晶石废料3～1mm35％、镁铝尖晶石废料1～0mm23％、电熔皮砂细粉24.3％、六偏磷酸钠2.5％、熟石灰2％、硅灰0.7％、硼酸0.2％、柠檬酸0.3％配比的喷补料600kg装入钢厂120吨转炉现场喷补机内，对新更换的滑板挡渣出钢口进行湿法喷补，炉内温度为1100℃～1300℃，喷补时间为12min，喷补后大火烘烤喷补料10min，将转炉摇至炉前，安装挡渣机构后受铁水炼钢，钢种为普通建筑钢。该喷补料MgO+Al2O3为89.29％、1500℃*3hr冷态耐压强度为30.8MPa，体积密度为2.38g/cm3，出钢口使用寿命为322炉，受钢时间为204h，出钢口和喷补料钻孔时间为10min。
实施例3
在某钢厂100吨转炉，将镁铬废料5～3mm18％、镁铬废料3～1mm32％、镁铬废料1～0mm22％、电熔皮砂细粉23.2％、三聚磷酸钠1.5％、六偏磷酸钠1％、熟石灰1.2％、硅灰0.5％、硼酸0.4％、柠檬酸0.2％配比的喷补料500kg装入钢厂100吨转炉现场喷补机内，对新更换的滑板挡渣出钢口进行湿法喷补，炉内温度为1250℃～1350℃，喷补时间为9min，喷补后大火烘烤喷补料8min，将转炉摇至炉前，安装挡渣机构后受铁水炼钢，钢种为普通钢。该喷补料MgO+Al2O3为81.24％、1500℃*3hr冷态耐压强度为34.1MPa，体积密度为2.40g/cm3，出钢口使用寿命为428炉，受钢时间为250h，出钢口和喷补料钻孔时间为8.5min。

Claims (4)

1.一种转炉出钢口喷补料，其特征在于，包括：
Figure FDA0003838448780000011
所述含镁废料中MgO含量不低于80％；
包括颗粒料与细粉料；所述颗粒料与细粉料的质量比为(65～75)：(25～35)；
所述含镁废料包括5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料；所述含镁废料选自镁铁铝尖晶石废砖、镁铝尖晶石废砖与镁铬废砖中的一种或多种；
所述5～3mm粒级含镁废料、3～1mm粒级含镁废料与1～0mm粒级含镁废料的质量比为(12～18)：(30～35)：(22～25)；
所述电熔皮砂中MgO的含量大于等于94％，CaO的含量为1.5％～2.5％，SiO2的含量为2％～2.5％；所述电熔皮砂的粒度要求为-0.088mm≥85％；
所述磷酸盐选自三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠；所述烧结剂选自硼砂、硼酸与柠檬酸中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的转炉出钢口喷补料，其特征在于，包括：
Figure FDA0003838448780000012
3.一种权利要求1所述的转炉出钢口喷补料的制备方法，其特征在于，包括：
将含镁废料、电熔皮砂、磷酸盐、熟石灰、硅灰与烧结剂混合，得到转炉出钢口喷补料。
4.权利要求1～2任意一项所述的转炉出钢口喷补料作为转炉滑板挡渣出钢喷补料的应用。
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