CN112624743B - 一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法 - Google Patents

一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，原料组成为：65～78％的板状刚玉、8～12％的富镁尖晶石、3～7％的碳化硅、6～10％的α‑氧化铝微粉、1～2％的纯铝酸钙水泥、3～6％的ρ‑氧化铝微粉，外加0.05～0.2％的减水剂。生产时称取各原料及减水剂，经搅拌机搅拌得泥料，浇注振动成型，养护24h后脱模，于300±10℃下干燥处理后、经磨制、涂布即得本发明产品。该滑板砖整体性优越，抗侵蚀性、抗剥落性和热震稳定性好，强度高，使用性能较好。

Description

一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法
技术领域
本发明涉及一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
随着钢材消费结构的变化，转炉生产的特种钢，备受众多企业关注。转炉挡渣效果的好坏对钢的质量有直接的影响，转炉滑板挡渣技术具有挡渣操作反应迅速，挡渣效率高的特点，是转炉挡渣的新技术，被国内外品种钢及大型钢包冶炼使用。但转炉的特殊冶炼环境，特别是生产IF钢、石油管线钢、轴承钢、弹簧钢等高附加值产品，对出钢口滑板提出了更苛刻的要求。
目前出钢口滑板材质一般使用烧成铝锆碳质，碳含量一般在6-10％，因含碳量较高，使用达到10-15次，后期会出现氧化，造成滑板砖气孔增多、结构疏松、强度降低，上滑板流钢孔受钢水、钢渣的侵蚀和冲刷，扩径速率大；下滑板止滑区受高温火焰的熔损和氧化，板面脱层、剥落。为了满足钢铁企业提出的18-20炉甚至25炉的以上长寿命的要求，滑板材质从常规烧成铝锆碳质向本体采用烧成铝锆碳质滑板，镶嵌体采用锆板的复合结构转型。
虽然镶嵌锆板滑板使用寿命比常规烧成铝锆碳质滑板有一定幅度延长，使用寿命大都稳定在15-18炉，但其生产工艺复杂程度增加，需要用火泥镶嵌锆板。同时生产成本也大幅度升高。另外，使用后期一方面外套易氧化强度下降，另一方面锆板与外套间火泥及粘盒用火泥体积收缩，易造成锆板与外套间空动、断裂，严重影响整体性及使用寿命，因整体性不能达到长时间使用要求，锆板并不能完全发挥其耐侵蚀、抗冲刷、长寿命等优异性能。同时带来的不安全隐患加大，对滑动水口及机构操作和评判人员也提出了更苛刻的要求，目前并没有广泛推广。因此，开发高质量、低成本、安全、环保的转炉出钢口滑板砖是很有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法，该滑板砖由镶嵌体锆板和浇注料外套组成，其中锆板位于滑板砖工作区，所得滑板砖整体性优越，抗侵蚀性好、抗剥落性好、强度高、热震稳定性好，具有生产工艺简单、周期短、环保、使用安全的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：65～78％的板状刚玉、8～12％的富镁尖晶石、3～7％的碳化硅、6～10％的α-氧化铝微粉、1～2％的纯铝酸钙水泥、3～6％的ρ-氧化铝微粉，外加上述原料总量0.05～0.2％的减水剂。
所述板状刚玉包括颗粒料和细粉料；其中粒度范围为：3mm<粒度1≤5mm、1mm<粒度2≤3mm、0.5mm<粒度3≤1mm、0.044mm<粒度4≤0.5mm、粒度5≤0.044mm。
不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4：粒度5＝10～15：20～25：15～20：10～15：5～10。
所述富镁尖晶石的粒度≤0.013mm；纯铝酸钙水泥的粒度≤0.045mm；碳化硅的粒度≤1mm。
所述α-氧化铝微粉的粒度为：D50＝0.25μm，型号为CL370。
所述ρ-氧化铝微粉的比表面积为200m2/g，粒度≤5μm。
所述减水剂为高效有机减水剂FS10和FW10，其中FS10和FW10的用量比为1:1。
所述的滑板砖的生产方法，包括以下步骤：
(1)泥料制备过程：
按配比称取各原料和减水剂，先向搅拌机中加入原料，搅拌1～2min后，再加入减水剂，继续搅拌3～5min，混合均匀后，加入所述原料和减水剂总重量4％～6％的水，再继续搅拌5～10min，得泥料；
(2)浇注振动成型：
先将镶嵌体锆板和钢壳固定在成型模具上，然后将制得的泥料加入到钢壳中振动5～10min，成型后于室温下养护24h，脱模后得到滑板砖坯体，将坯体于300±10℃条件下干燥处理36h；
(3)将干燥处理后的滑板砖坯体经过磨制、涂布，即得本发明产品。
本发明有益效果：
本发明采用刚玉尖晶石浇注料代替铝锆碳质材料，在高温使用中富镁尖晶石中的MgO和材料中的Al2O3反应，原位生成尖晶石相，产生体积微膨胀，一方面确保本体在高温使用过程中的体积稳定性，另一方面弥补锆板因高温产生的体积收缩，提高滑板砖使用过程中的整体性。另外，在原料中加入碳化硅，因碳化硅具有化学稳定性强、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好的特点，可改善本体的体积稳定性和抗热震性。
本发明采用复合结合剂ρ-氧化铝和纯铝酸钙水泥，其中ρ-氧化铝作为一种过渡性氧化物，可发生水化反应生成三羟铝石，与勃姆石凝胶体产生结合作用，在高温时会转变为α-氧化铝，形成牢固的陶瓷结合；复合加入纯铝酸钙水泥可弥补ρ-氧化铝中温强度差的问题，使其具有中、高温强度优越的特点，显著提高产品的综合性能。
本发明采用一次性浇注振动成型，将镶嵌体锆板和钢壳固定在成型模具上，将浇注料加入到钢壳中振动成型。其中泥料在高频率振动下，泥料颗粒间相互碰撞，静摩擦变为动摩擦，泥料具有流动性，使砖坯具有高密度、高强度的优点。增加了工作区锆板、钢壳和本体的整体性与牢固性，保证滑板砖在使用过程中的整体性，提高抗剥落性，能充分发挥锆板材料耐侵蚀、抗冲刷、长寿命等优异性能。
本发明滑板砖与外套采用烧成铝锆碳质，镶嵌层采用锆质材料的复合滑板砖相比，一方面去除了本体和钢壳、及本体和锆板之间的火泥，提高了产品的整体性；另一方面生产工艺简单、易操作，不进行高温烧成、镶嵌、加盒工艺，大大缩短了生产周期，节约、环保、安全，经研发试验能够满足20-25炉以上的使用要求。
本发明滑板砖的物理性能指标优越，其中体积密度：3.20～3.32g/cm3(110℃×24h)、3.15～3.21g/cm3(1500℃×3h)，常温耐压强度：83～95MPa(110℃×24h)、182～199MPa(1500℃×3h)，常温抗折强度：18.9～22.2MPa(110℃×24h)、42.3～48.5MPa(1500℃×3h)，线变化率：0.22～0.32％(1500℃×3h)。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明的滑板砖各原料的粒度要求如下：
板状刚玉粒度范围为：3mm＜粒度1≤5mm、1mm＜粒度2≤3mm、0.5mm＜粒度3≤1mm、0.044mm＜粒度4≤0.5mm、粒度5≤0.044mm。
各原料的主要化学成分(重量含量，％)如下表1：
Figure BDA0002645745680000031
实施例1
一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：65％的板状刚玉、12％的富镁尖晶石、7％的碳化硅、10％的α-氧化铝微粉、1％的纯铝酸钙水泥、5％的ρ-氧化铝微粉，外加上述原料总量0.05％的减水剂。
其中板状刚玉不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4：粒度4＝10：25：15：10：5；富镁尖晶石的粒度≤0.013mm；纯铝酸钙水泥的粒度≤0.045mm；碳化硅的粒度≤1mm；α-氧化铝微粉的粒度为D50＝0.25μm，型号为CL370；ρ-氧化铝微粉的比表面积为200m2/g，粒度≤5μm；减水剂为购自德国巴斯夫公司的高效有机减水剂FS10和FW10，其中FS10和FW10的用量比为1:1。
该滑板砖的生产方法，包括以下步骤：
(1)泥料制备过程：
按配比称取各原料和减水剂，先向搅拌机中加入原料，搅拌1～2min后，再加入减水剂，继续搅拌3～5min，混合均匀后，加入所述原料和减水剂总重量4％～6％的水，再继续搅拌5～10min，得泥料；
(2)浇注振动成型：
先将镶嵌体锆板和钢壳固定在成型模具上，然后将制得的泥料加入到钢壳中振动5～10min，成型后于室温下养护24h，脱模后得到滑板砖坯体，将坯体于300±10℃条件下干燥处理36h；
(1)将干燥处理后的滑板砖坯体经过磨制、涂布，即得本发明产品。
实施例2
一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：70％的板状刚玉、10％的富镁尖晶石、5％的碳化硅、8％的α-氧化铝微粉、1％的纯铝酸钙水泥、6％的ρ-氧化铝微粉，外加上述原料总量0.05％的减水剂。
其中板状刚玉不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4：粒度5＝15：20：15：15：5。
该滑板砖的生产方法同实施例1。
实施例3
一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，按重量百分比计，原料组成为：78％的板状刚玉、8％的富镁尖晶石、3％的碳化硅、6％的α-氧化铝微粉、2％的纯铝酸钙水泥、3％的ρ-氧化铝微粉，外加上述原料总量0.05％的减水剂。
其中板状刚玉不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4：粒度5＝10：25：20：13：10。
该滑板砖的生产方法同实施例1。
本发明的产品性能分析
将本发明滑板砖(实施例1-3)的性能经检测，结果如下表2。
Figure BDA0002645745680000051

Claims (7)

1.一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖，其特征在于，按重量百分比计，原料组成为：65~78%的板状刚玉、8~12%的富镁尖晶石、3~7%的碳化硅、6~10%的α-氧化铝微粉、1~2%的纯铝酸钙水泥、3~6%的ρ-氧化铝微粉，外加上述原料总量0.05~0.2%的减水剂；
所述滑板砖的生产方法，包括以下步骤：
（1）泥料制备过程：
按配比称取各原料和减水剂，先向搅拌机中加入原料，搅拌1~2min后，再加入减水剂，继续搅拌3~5min，混合均匀后，加入所述原料和减水剂总重量4%~6%的水，再继续搅拌5~10min，得泥料；
（2）浇注振动成型：
先将镶嵌体锆板和钢壳固定在成型模具上，然后将制得的泥料加入到钢壳中振动5~10min，成型后于室温下养护24h，脱模后得到滑板砖坯体，将坯体于300±10℃条件下干燥处理36h；
（3）将干燥处理后的滑板砖坯体经过磨制、涂布，即得产品。
2.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述板状刚玉包括颗粒料和细粉料；其中粒度范围为：3mm<粒度1≤5mm、1mm<粒度2≤3mm、0.5mm<粒度3≤1mm、0.044mm<粒度4≤0.5mm、粒度5≤0.044mm。
3.如权利要求2所述的滑板砖，其特征在于，不同粒度的重量比为：粒度1：粒度2：粒度3：粒度4：粒度5= 10~15：20~25：15~20：10~15：5~10。
4.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述富镁尖晶石的粒度≤0.013mm；纯铝酸钙水泥的粒度≤0.045mm；碳化硅的粒度≤1mm。
5.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述α-氧化铝微粉的粒度为：D50=0.25μm，型号为CL370。
6.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述ρ-氧化铝微粉的比表面积为200m2/g，粒度≤5μm。
7.如权利要求1所述的滑板砖，其特征在于，所述减水剂为高效有机减水剂FS10和FW10，其中FS10和FW10的用量比为1:1。
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