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中间包镁质挡渣墙的研制、生产过程及养护工艺

发布日期: 2021-01-11 13:20:08    阅读量(123)    作者:

在连铸中间包内装置挡渣墙可改变钢水在中间包内的流动状态,增加钢水在中间包中的停留时间,促使钢水中夹杂物上浮,起到净化钢水的冶金目的。传统中间包挡渣墙采用高铝质浇注料制作,虽取得了好的应用效果,但随着钢铁冶炼技术的不断进步和对纯洁钢要求的不断提高,高铝质浇注料逐渐被镁质浇注料取代。镁质挡渣墙一方面不会导致钢水二次氧化,另一方面能吸附钢中Al2O3、SiO2夹杂物,提高钢水的洁净度。

1研制

中间包挡渣墙用浇注料,首先应具有良好的施工性能,施工体在养护、烘烤过程中不水化、不开裂,并具有足够高的强度以满足长途搬运和吊挂安装的要求。同时,挡渣墙在在线烘烤时应具有良好的抗爆裂性能,在使用过程中不坍塌、耐冲刷,能满足多炉连续铸钢的要求。为此,原料以高纯烧结镁砂和电熔镁砂为主,并添加适当的结合剂、分散剂和抗爆裂剂。硅微粉应用于镁质浇注料能形成MgO-SiO2-H2O系凝聚结合,并且已有多年的成功经验。因此,镁质挡渣墙也采用硅微粉做结合剂。通过对浇注料的流动性、常温强度和烧后线变化率的优化,确定硅微粉的加入量为3a%。

将浇注料制成50mm×50mm×50mm的立方块,20℃左右自然养护20h后脱模,放入800℃保温1h后的电炉内,30min后取出,观察样块的破裂情况。防爆剂对浇注料抗爆裂性能的影响如表1所示,添加3c%的防爆剂A或3.5c%的防爆剂B时,浇注料具有好的抗爆性能。考虑到防爆剂的分散性能和成本,选用1c%的防爆剂A和2c%的防爆剂B组成复合防爆剂。

表1抗爆裂试验结果

镁质挡渣墙的理化性能:MgO≥80%,体积密度≥2.8g·cm-3,110℃烘烤后抗折强度≥10MPa,800℃烧烤后抗折强度≥7MPa,1500℃烧烤后抗折强度≥8MPa,线变化率约+0.3%。

2生产过程及养护工艺

在配料、混练、浇注等过程完成后,施工体的养护是影响其最终使用性能的重要因素。

2.1养护温度与脱模性能的关系

生产过程中发现施工体的脱模性能与养护温度有着密切的关系。冬季环境温度低,脱模时容易发生掉角、断裂现象,如果有结冰现象,废品率几乎达到100%。夏季气温较高,自然养护24h后可以顺利脱模。但养护温度过高时,施工体硬化速度过快,坯体强度低,也会导致废品率较高。经过多次摸索,确定施工体养护温度为20~40℃。当养护温度在15℃以下时,则要求增加养护时间,但废品率会增加。

2.2养护时间与脱模性能的关系

工业生产要求施工体养护时间短以加快模具的周转,但如果时间过短,坯体强度不能满足脱模要求,可能导致废品的产生。统计表明,在养护温度约30℃的条件下,养护16h时成品率约80%,养护24h时成品率在95%以上,养护36h时成品率接近100%。兼顾产品质量和施工周期,确定养护时间为24h。2.3环境湿度与坯体性能的关系北方环境湿度低,施工体自然养护时,由于表面水分蒸发快,坯体强度不能有效形成,虽然不直接造成废品,但影响到产品的外观和使用性能。因此,自然养护期间,根据环境湿度情况,在施工体裸露表面加盖合适的覆盖物,以保证坯体水分均匀蒸发和强度的形成。

3应用

在某钢厂48t板坯连铸中间包现场实用,浇注普碳钢、低合金钢等钢种,计划浇钢7~9炉。喷涂料和挡渣墙在线烘烤90min,最高温度约1100℃。现场表明,镁质挡渣墙在使用过程中不炸裂,抗钢水冲刷、侵蚀能力强,浇钢后墙体基本完整。观察钢水浸渍部位的墙体残样,发现整个横断面呈灰黑色,结构致密。用扫描电镜对原样和用后残样进行显微结构分析,表明镁质挡渣墙使用后,基质中有大量的钙镁橄榄石生成,且部分钙镁橄榄石渗入镁砂颗粒。同时,基质中尖晶石含量明显升高。图1是原样和残样基质中CaO、SiO2和Al2O3含量的变化。可见,相对于原样,残样中CaO、SiO2和Al2O3含量都有较大幅度的升高,说明镁质挡渣墙对钢水中的CaO、SiO2和Al2O3等夹杂物具有明显的吸附作用,起到了净化钢水的作用。

图1挡渣墙原样和残样基质的化学成分

4结论

通过对中间包挡渣墙用镁质浇注料性能和施工体养护条件的优化,以高纯烧结镁砂、电熔镁砂为主要原料制得的镁质挡渣墙具有优良的施工性能和抗爆裂性能。在使用过程中不炸裂,抗钢水冲刷、侵蚀能力强,浇钢7~9炉后墙体基本完整。对挡渣墙原样和用后残样的分析表明,镁质挡渣墙对钢水中的CaO、SiO2和Al2O3等夹杂物具有明显的吸附作用,起到了净化钢水的冶金效果。

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