钢包座砖和中间包水口周围填充用刚玉质捣打料
发布日期： 2019-11-20 11:26:17 阅读量（805） 作者：刘梓明近年来，由于冶炼洁净钢的需要，钢水在钢包、中间包的停留时间延长，对炼钢用耐火材料提出了新的要求。为了提高工作层耐火材料的使用寿命，钢包普遍采用更换水口座砖和透气座砖以及挖修钢包包底来提高寿命，中间包采用更换水口来提高使用寿命。目前，钢包座砖、中间包水口周围填充常用的耐火材料为可塑料，但可塑料本身气孔相对较多，材质较低档，抗渣性能差，使用过程中存在较大的安全隐患，为此钢厂要求将可塑料改为性能优良的捣打料。根据对捣打料所使用部位及作用分析，捣打料应该具有以下性能：
1) 在现场不需要搅拌直接使用;
2) 能存放足够长的时间，以方便现场随时使用;
3) 强度合适，既方便座砖挖修，又能固定座砖，保证安全使用;
4) 抗渣性好;
5) 捣打料与上面的工作层结合性好。
基于上述思路，本工作中开发了满足钢厂使用要求的钢包座砖、中间包水口周围填充用刚玉质捣打料。
1、研制试验
1)捣打料设计
捣打料的原料选择和颗粒级配会直接影响其施工性能和使用性能。目前，在用钢包可塑料为高铝体系，工作层浇注料为刚玉尖晶石体系，考虑到捣打料的成本以及性能等因素，经过综合考虑，最终确定使用刚玉质捣打料。棕刚玉和白刚玉体积密度高，吸水率低，具有一定的反应惰性，以其作骨料有利于捣打料的抗渣性和强度。氧化铝微粉粒度较细，能填充骨料之间的微气孔，改善材料的组织结构，同时在较低温度下能与捣打料中的结合剂、二氧化硅微粉反应，提高材料的致密度、强度和抗侵蚀性。加入适量二氧化硅微粉，在中高温下捣打料中生成适量低熔点相，使材料具有一定的蠕变性，对吸收应力、使组织致密化十分有益，可缩小捣打料的残余膨胀和高温膨胀。现用的捣打料中有的不用结合剂，有的只加少虽助熔剂。本次研制的刚玉质捣打料必须不含在常温下硬化的结合剂，需要在捣实后升温过程中产生强结合粒度组成对捣打料物理性能的比较、捣打料的自然堆积性以及捣打料的施工操作条件，最终确定刚玉质捣打料的临界颗粒为5mm，粒度组成为:大颗粒35%，中颗粒25%，细粉40%。
2)研制过程
主要原料采用棕刚玉、白刚玉、氧化铝微粉、硅灰等，其化学组成见表1。
表1主要原料的化学组成
除了主原料外，还有增塑剂、缓凝剂、膨胀剂、结合剂等添加剂。同时，为了保证捣打料在使用过程中产生适中的烧结强度，尝试在捣打料中加入了少量烧结助剂。通过比较结合剂、助烧剂加入量不同的试样的耐压强度，来确定结合剂和助烧剂的加入量。
按设计配比配制一定量的料并混合均匀后，捣打成40mm×40mm×160mm的条状试样和外形尺寸70mm×70mm×70mm，内孔尺寸为φ430/20mm×40mm的坩埚试样，自然养护24h，再在烘箱中于110℃养护24h，脱模。部分干燥后的条状试样再分别在1000和1550℃保温3h热处理，检测加热永久线变化率、抗折强度、耐压强度。取干燥后的坩埚试样进行静态坩埚法试验，加20g钢包渣，在1600℃保温3h热处理后，沿坩埚轴线切开，测量渗透面积，计算渗透指数(渗透面积÷原坩埚孔中心截面面积)×100%。
3)结果与分析
①与工作层的结合性
在模具底部采用捣打料打结，上面直接浇注钢包底工作层浇注料，分别经110℃保温24h和1550℃保温3h热处理后，观察钢包包底浇注料与捣打料的结合情况，见图1。可以看出，不同条件下热处理后两种料的结合性都较好，没有产生分层或脱离现象。
②抗渣性能
工作层浇注料和研制捣打料抗渣试验后坩埚剖面照片见图2。经计算，工作层浇注料的抗渣渗透指数为112%，捣打料的抗渣渗透指数为115%，二者相近。作为座砖周围填充料，研制捣打料的抗渣性能满足要求。
③存放时间
捣打料的存放时间应尽可能控制在30d以上。本试验中，主要采用调整缓凝剂种类及其加入量来调整捣打料的存放时间。结果表明，以一定比例复合使用两种缓凝剂的效果最好。
2、工业试验
根据上述研制试验的结果，进一步优化捣打料的各项性能指标，生产出的刚玉捣打料的主要性能指标如表2所示。
目前，研制的刚玉质捣打料已在宝钢二炼钢中间包水口周边区域替代原可塑料正常使用，正常供货的捣打料的存放时间可达两个月以上，捣打料现场施工性能较好，解体方便，使用性能完全能满足钢厂要求。下一步将在钢包水口座砖及透气座砖周边使用。
3、结语
以棕刚玉、白刚玉、氧化铝微粉、二氧化硅微粉为主要原料，采用合理的颗粒配比，添加适当种类和数量的结合剂、增塑剂、膨胀剂、助烧剂和缓凝剂，研发出了存放时间长，与包底工作层浇注料结合良好，抗渣性能优异的刚玉质捣打料。研制的捣打料在钢厂中成功应用，满足了现场对捣打料的使用需要。
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