耐火澆注料
剛玉搗打料生產、施工應用及影響因素介紹
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剛玉搗打料生產、施工應用及影響因素介紹

發布時間:2020/10/21 14:17:58


剛玉搗打料的生產
1、原料選擇
采用粒度為5 mm~3 mm、3 mm~1 mm的棕剛玉和1 mm~0 mm、≤0.074 mm的白剛玉作為剛玉搗打料的主要原料,并引入少量粒度≤0.088 mm的碳化硅細粉,以增強材料的熱震穩定性。采用無機聚磷酸鹽類作為結合劑,加入部分燒結劑促進燒結性能,加入少量外加劑改善搗打料的施工性能。
2、生產方案
根據生產配方準備各種原料,配方組成包括顆粒料和共磨粉,其中:粒度>1 mm的顆粒原料比例為60%~64%,粒度≤1 
mm的原料作為共磨粉,所占比例為36%~40%。共磨粉中結合劑所占比例為12%~16%,燒結劑為6%~8%,外加劑為2%~4%。實際生產時先將粒度≤1 mm的顆粒料以及結合劑、燒結劑和外加劑等按比例加入到球磨機中磨制15 m 
in,制成共磨粉備用。然后再將顆粒料和共磨粉加入到攪拌機中進行混合,攪拌均勻后,裝袋待用。現場施工時,剛玉搗打料只需加入潔凈的自來水即可使用,加水量為4.5%~5.5%,現場加水量根據搗打施工要求可以適當增減。
3、性能檢測
按照生產配方配制剛玉搗打料,加入潔凈的自來水。然后用壓力試驗機按照300 MPa的壓力制成25mm×25 mm×100 
mm的標準樣塊,分別檢測樣塊的體積密度、線變化率、常溫抗折強度和耐壓強度以及1400℃的高溫抗折強度等。

剛玉搗打料的施工應用
一、現場施工
剛玉搗打料的現場施工可以按照以下步驟進行:首先對透氣磚進行正確定位。施工包底材料時,在透氣磚座磚與包底磚之間預留60 mm~80 mm的縫隙作為填縫區域。包底材料施工完畢后,將搗打料倒入攪拌機,加入潔凈的自來水,開始攪拌。加水量以搗打料在攪拌過程中不形成球形料塊,用手能握成團狀而不散開為標準。攪拌5 m in后,判斷搗打料是否混合均勻,然后吊入鋼包開始施工。
首先,將預留填縫區域中雜物清理干凈,添加約1/3高度的剛玉搗打料,用風鎬用力均勻搗實,然后再添加搗打料至1/2的高度繼續搗實。搗打過程和加料過程同時進行,如此反復添加并進行轉圈搗打4層以上,表面搗打結實即可。搗打每層料時應將下層搗打料表面劃出寬3 
mm,深10 mm~20 mm的劃痕,每邊劃4道,以保證每層搗打料之間結合緊密。搗打過程一定要連續進行,每次搗打時間控制在10 m in。搗打結束后,將透氣磚座磚周邊與包底磚的結合面搗打成坡面。施工結束后,按照鋼包正常工藝進行烘烤即可上線使用。
二、現場應用
該種剛玉搗打料在某煉鋼廠180 t鋼包上進行現場應用。試驗中選擇了10個鋼包,主要記錄使用剛玉搗打料后透氣磚的吹通率和使用壽命,同時記錄了同條件下沒有使用剛玉搗打料填縫的透氣磚的使用情況。
使用剛玉搗打料填縫后,鋼包透氣磚的吹通率和使用壽命均有較大提高。透氣磚吹通率從84.0%提高到99.0%,透氣磚使用壽命提高了16.8%。使用剛玉搗打料對透氣磚的使用性能有較大的改善作用。
可以認為,剛玉搗打料在使用過程中對透氣磚起到有效地保護作用,消除了包底磚熱膨脹對透氣磚產生的剪切應力影響。具體來講,由于透氣磚和包底磚的性能差異,導致它們在使用性能上有較大不同。為了保證吹入氬氣流量的穩定性,要求高溫下透氣磚熱膨脹系數非常低,一般不超過0.05%。而包底磚的熱膨脹系數一般在1%~2%[2],要求其使用時產生一定的膨脹提高包底的整體性,進而提高包底的整體使用壽命。在高溫下由于包底磚的膨脹作用,對透氣磚產生較大的擠壓,產生相當大的橫向剪切應力,嚴重時會導致透氣磚座磚斷裂,座磚在使用時易于剝落、掉塊,導致透氣磚芯斷裂產生漏氣、返氣現象,進而影響透氣磚的使用。采用剛玉搗打料進行填縫措施,在透氣磚和包底磚之間增加一個緩沖層,避免了二者直接接觸,消除了透氣磚和包底磚之間的剪切應力,可以緩解并解決此問題。
另外,使用剛玉搗打料后,在鋼包更換透氣磚時,只需拆除搗打料即可取出用后殘余透氣磚,而不破壞包底的整體結構,從而降低了施工難度,提高了施工效率。

影響剛玉搗打料使用的因素分析
剛玉搗打料終使用性能的質量好壞受很多因素的影響,一下列出了3種:
1、原料及配比的影響
首先,選擇搗打料原料顆粒的臨界粒度應不大于5mm,而且骨料不宜過多,否則不易搗打密實。而粉料太多會影響材料的高溫強度,材料的燒后線變化大,導致搗打料位置滲鋼。因此搗打料骨料和粉料的比例應進行優化,使材料形成以骨料為主體,粉料和細骨料填充骨料間隙的緊密堆積,提高材料的密度和高溫強度,并且控制材料的高溫線變化率。
其次,選擇原料時要對不同品種的原料進行合理配比。如果搗打料選用材料的耐火度較低,低熔點物較多,材料過早燒結,使得搗打料的抗侵蝕和抗沖刷能力大大降低。在使用中表現為使用幾爐后,搗打料明顯低于透氣磚座磚和包底磚,使座磚暴露在鋼水中,導致其橫斷或掉塊。因此搗打料的骨料和粉料均以白剛玉為主。另外還需加入少量燒結劑和SiC等原料,這樣才能保證剛玉搗打料在使用時進行合理燒結,并保證有良好的熱震穩定性。
2、現場施工因素的影響
現場施工對剛玉搗打料的使用影響因素很多,概括起來主要有以下幾個方面:首先是包底磚的砌筑。如果包底磚磚縫過大,搗打料難以搗打密實,體積密度降低,導致烘后強度不高,包底材料的整體性不好;其次,鋼包砌筑時,座磚周邊預留的填縫區域內會殘留一些包底磚火泥或者包底找平用的鎂砂等。搗打施工時,如果這些材料清理不徹底,搗打料與包底永久層或者與包底磚結合不緊密,甚至出現松動和剝落;另外,搗打時風錘壓力不足,施工時一次加料太多,搗打次數不夠,導致搗打料不密實。以上這些因素都會導致搗打料與座磚或者包底磚之間出現縫隙,在使用過程中鋼水滲入,加快了材料的侵蝕速率,造成搗打料比座磚侵蝕快,導致座磚橫斷或掉塊。
3、現場應用條件的影響
如果煉鋼工藝的連續性較差,導致鋼水在鋼包內放置時間延長。為了保證透氣磚的吹通率采取間斷性吹氬,增加了搗打料與鋼液的接觸時間,導致搗打料侵蝕加快。另外,如果鋼包內殘余鋼渣過多時,需要對透氣磚磚芯進行燒氧清掃操作時,有可能會吹掃到透氣磚座磚或搗打料,造成材料局部侵蝕加快,甚至導致局部掉塊,影響搗打料使用效果。后,如果鋼包烘烤制度不合理,也會導致搗打料在烘烤和使用過程中出現裂紋甚至掉塊。以上條件都會導致剛玉搗打料在現場使用時過早失去了對鋼包透氣磚的有效保護,縮短透氣磚的使用壽命。因此應根據實際情況采取有效的預防措施進行及時處理。例如,改善煉鋼工藝,增加工藝過程的連續性;規范燒氧清掃作業,減少對剛玉搗打料的侵蝕等等。

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