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干式振动料是不加水或液体结合剂而用振动法成型的不定形耐火材料。在振动作用下,材料可形成致密而均匀的整体,加热时靠热固性结合剂或陶瓷烧结剂使其产生强度,干式振动料是由耐火骨料、粉料、结合剂、烧结剂和外加剂组成的。干式振动料的特点:此种材料在振动力作用下易于流动,其中粉料即使在很小的振动力作用下也能填充颗粒堆积间的极小孔隙,获得具有较高充填密度的致密体。使用中靠加热形成一层具有一定强度的使用工作面。而非工作面仍有部分未烧结呈原致密堆积结构。这种结构有助于减少由于膨胀或收缩而产生的应力;有助于阻碍裂纹的扩散与延伸;有助于阻止金属熔体的侵入,并便于拆炉清理。这种材料用振动方法在现场施工。施工简便、施工期短、无需养护和烘烤,可直接快速升温使工作层烧结即可投入使用。
干式振动料按材质分有:酸性振动料(硅砂或硅石质、锆英石质)、中性振动料(刚玉质、莫来石质)、碱性振动料(镁质、镁铝质)、含碳和碳化硅质振动料(刚玉-碳化硅-碳质、氧化铝-碳质、氧化镁-碳质、氧化镁-氧化钙-碳质等合理的颗粒级配是提高「式振动料致密度和减少粗颗粒偏析的决定因素。在粗、中、细颗粒级配的基础上,减少粗颗粒,增加细粉量能有效减少颗粒偏析。但小于10μm的细粉含量过多会导致颗粒偏析现象增加,使气孔率提高。要获得具有较高充填密度和较少颗粒偏析的致密结构,宜适当提高中颗粒比例.一般干式振动料选用的颗粒级配为:粗,中:细=:30-40:.提高干式振动料的体积密度,能有效提高其抗侵蚀能力和热传导性能。
振动成型时干式振动料的流动性随颗粒级配、颗粒形状及振动条件而变化。无棱角(圆滑)的颗粒比有棱角的颗粒易于流动。
热固性结合剂和陶瓷烧结剂的种类及其加入量,是决定干式振动料开始烧结的温度与产生烧结强度的关键因素。所选用的烧结剂必须在指定的温度下开始烧结,并具有适合的使用强度,不能降低材料的耐火性能,不产生有害气体及有害物质,不会污染环境;要求烧结体无严重开裂、膨胀和收缩,热固性酚醛树脂、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐、磷酸盐等可作为热固性结合剂和陶瓷烧结剂。根据不同使用部位及不同使用要求进行合理选择。几种干式振动料的典型性能见下表。
典型干式振动料性能
干式振动料可采用直接振动与间接振动两种方法在现场施工,即可获得均匀而致密的整体结构。直接振动法是用振动器直接振动耐火材料,用振动器充分振实一层耐火材料后耙毛其表面,充填上新的一层物料,再用振动器充分振实。这样一层一层地进行,直到施工完毕。施工中要避免层与层之间的分层现象。间接振动是通过固定在内模或外模上的振动器产生的振动力通过模板传递给振动料,从而使其致密化。
干式振动料成型后的充填密度与预压程度、振动器的振动力大小、振动频率及振动器的数量有密切关系。预压能提高初始充填密度。增加振动频率也可提高充填密度。当振动频率在50Hz以上时,增加振动力能有效提高施工体的充填密度。干式振动料不经预压时,采用互相垂直的两个提动器产生的振动力也能达到充分致密的效果。
在有芯感应炉上,炉体一般采用中性干式振动料。感应器采用的干式振动料的材质可随使用条件而变。在有色金属冶炼炉中常采用酸性或中性干式振动料。在钢铁冶炼炉中常采用碱性或中性干式振动料。由于干式振动料具有施工方便,可快速烘烤等特点,从70年代中期开始在冶金工业上得到应用,与耐火浇注料相比可节能30%。在连铸中间包上采用干式振动料比采用绝热板可降低材料成本20%。
以下几种干式振动料的专利配方仅供参考:
配方一:一种环保型中间包干式料
本发明一种采用废旧镁砖的环保型中间包干式料及其制备方法,以期解决中间包干式料使用寿命短、成本高、污染严重、翻包率低及在钢铁生产中多杂质、多气孔遗留等问题,为此本发明创新原料的选择及配比,设计了一种“长寿化”、“洁净化”、高翻包率的环境友好型中间包干式料。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
设计一种环保型中间包干式料,由如下重量份的原料组成:废镁旧砖20~35份、煅烧镁橄榄石20~35份、广西白泥2~5份、电熔镁铝尖晶石2~8份、中档镁砂20~30份、环保结合剂4~6份。
所述废镁旧砖中mgo含量≥92%,粒度为0~5mm。煅烧镁橄榄石中mgo含量≥48%,是由天然镁橄榄石经℃以上高温煅烧制成。广西白泥中SiO含量为45.3~51.6%,AlO含量≥34%,FeO含量为0.65~2.20%,KO+NaO含量≥1.5%。电熔镁铝尖晶石过目筛,AlO含量为69~71%,SiO含量为22~27%。中档镁砂过目筛,MgO含量≥95%。环保结合剂为在高温高压下络合而成,熔融温度为~℃的络合镁铝胶结合剂。
上述环保型中间包干式料的制备方法,包括如下步骤:
(1)拣选:拣选尺寸、体积、密度达不到GB/T-7标准的废镁旧砖;
(2)破碎、筛分、细磨:将废旧镁砖进行粗破,粗破后的颗粒进行细破、碾压和筛分,筛分粒度为0~5mm;
(3)混炼:按上述配比将各原料内充分混炼5~10分钟;
(4)干燥:将混合物干燥,干燥后即得松散、干状、均匀的中间包干式料。
具体实施方式
实施例1:一种环保型中间包干式料,由如下重量份的原料组成:
废镁旧砖:粒度为0~5mm、MgO含量≥92%的废镁旧砖35份;
煅烧镁橄榄石:天然的镁橄榄石经℃以上的高温煅烧而形成MgO含量≥48%的橄榄石35份;
广西白泥的成分规格:主要化学成分为SiO含量为45.3~51.6%,AlO含量≥34%,FeO含量为0.65~2.20%,KO+NaO含量≤1.5%的广西白泥2份;
电熔镁铝尖晶石:其中AlO含量为69~71%,SiO含量为22~27%,且过目筛的电熔镁铝尖晶石8份;
中档镁砂:MgO含量≥95%、过目筛的中档镁砂20份;
环保结合剂:络合镁铝胶结合剂/铝酸镁溶胶结合剂4.5份,络合镁铝胶结合剂是在高温高压下络合而制成,其熔融温度~℃。
中间包干式料是一种应用普遍的中间包工作衬用耐火材料;砌筑好的中间包在使用前通常要求快速烘烤到~℃,以实现提高中间包内耐火衬温度,去除其中水分,减少中间包内钢水温降和热损耗等目的;烘烤时间过短,烘烤效果达不到使用要求;烘烤时间过长,易导致装配的水口、塞棒等功能元件性能恶化;中间包干式料层厚通常在50~mm,为达到良好的烘烤效果,烘烤时间一般要求在2~4h左右;因此,实现中间包快速烘干对连铸生产效率、生产成本等方面具有十分重要的意义。
目前的中间包干式料主要以不同等级、不同粒级的镁砂为主要原料;根据结合方式的不同,可分为碳结合、无机盐结合和氧化物微粉结合等几种;其中,碳结合镁质干式料因其良好的耐高温和抗侵蚀性能而应用普遍;在这类镁碳质耐火材料中,以结合剂和镁砂细粉为主要组成的基质部分致密性和结合强度较差,一旦作为结合相的碳质材料因氧化等原因损失后,基质料中的镁砂细粉在较低的温度下难以有效烧结,容易导致镁砂细粉在熔池的冲刷作用下脱落,影响耐火材料使用寿命。为解决这个问题,配方二提供的是一种快速烘烤型中间包干式料,能有效的解决中间包干式料快速烘烤的关键问题。
配方二:一种快速烘烤型中间包干式料
本配方的快速烘烤型中间包干式料的原料组分按重量百分比烧结镁砂颗粒占61~66%,烧结镁砂细粉占17~24%,金属铁粉占5~10%,碳质结合剂占4~5%,添加剂占2~3%;所述的碳质结合剂选用酚醛树脂和/或工业蔗糖;所述的添加剂为氧化铝粉、硅粉和/或B4C粉末。
所述的烧结镁砂颗粒为烧结镁砂中粒度≤3mm且目的部分;所述的烧结镁砂细粉为烧结镁砂中粒度≤目的部分。
上述的烧结镁砂颗粒和烧结镁砂细粉中MgO的重量百分比≥90%。
上述的金属铁粉中Fe重量百分比≥95%,粒度≤目。
上述的添加剂的重量纯度≥98%,粒度≤目。
本发明的快速烘烤型中间包干式料的制备方法按以下步骤进行:
(1)将烧结镁砂细粉、金属铁粉、碳质结合剂和添加剂在混砂机内预混20~25分钟,获得预混粉料;
(2)向预混粉料中加入烧结镁砂颗粒,然后在混砂机内混合15~20分钟,制成快速烘烤型中间包干式料。
上述的中间包干式料经振动施工成型后,再在~0℃烘烤1.0~2.0h,制成厚度50~mm的中间包工作衬,其体积密度为2.64~2.80g/cm3,显气孔率为20.8~22.6%。
上述中间包工作衬的使用寿命为24~36小时。
为实现快速烘烤,镁质中间包干式料在烘烤火焰温度一定条件下,料层密实度越好、导热能力越强,则从接触火焰的料层表面到内部温度梯度越小,越有利于提高料层内部温度,加快烘烤速率。
配方三:一种抗钢渣渗透性较好的低成本中间包干式料
所述干式料制法,包括如下步骤:
⑴将烧结镁砂或电熔皮砂加工成三种粒度规格:3.2~1mm、≤1mm和目;
⑵将石英砂、酚醛树脂、改性酚醛树脂、七水硫酸镁、硼酸称量后加入混合机中混合20~30分钟,混好的料称为混合粉,备用;
⑶将镁砂和混合粉加入强制搅拌机混合5~10分钟,制成产品。
配方四:一种不粘结中间包干式料
所述的碎烧结镁砂含重量百分比MgO:85~90%,SiO:4~8%,FeO:1.5~4%,体积密度:2.8~3.0g/cm。碎烧结镁砂是生产烧结镁砂生产过程中产生的粒度小于3mm的镁砂,根据国家标准规定这部分烧结镁砂属于不合格品,长期以来没有得到很好的利用。和正常烧结镁砂相比,碎烧结镁砂杂质高,体积密度低,但价格是正常烧结镁砂的三分之一左右。
所述的含碳材料为冶金焦粉、废电极和碎石油焦中的一种或任意两种复合,含碳材料不限于以上三种;其中冶金焦粉是冶金焦生产过程中产生的粒度小于5mm的部分,重量百分比固定碳含量≥85%,这部分焦碳不能用于高炉冶炼,价格低廉;废电极重量百分比碳含量≥95%,废电极由电炉炼钢、电熔镁砂生产以及电熔刚玉生产过程中产生;碎石油焦重量百分比固定碳含量≥85%,灰分小于1%;碎石油焦是由炼油厂工艺波动引起的石油焦粉化、部分石油焦在运输和存储过程中被破碎以及石油焦进入煅烧炉前的预破碎产生的,数量多、价格低于优质煤和冶金焦炭。
所述的复合结合剂由重量百分比20~40%的糊精和重量百分比60~80%的固体树脂粉组成。
此种不粘结中间包干式料的制备方法步骤如下:
a.将碎烧结镁砂经3mm和1mm筛筛分后,制成粒度为1~3mm和0.~1mm的颗粒,其中≤0.mm的颗粒≤10%,用磨粉设备研磨成≤0.mm的细粉;将含碳材料加工成0~0.15mm的细粉;
b.按照一种不粘结中间包干式料的组分及重量百分比含量进行称量配料,加入到混炼机中混合8~10min;
c.物料混合均匀后,得到不粘结中间包干式料成品,将经检验合格的成品进行装袋、包装。