一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖及其制备方法与流程

1.本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖及其制备方法。


背景技术：

2.量子电弧炉是近些年从国外引进的新型电弧炉炼钢技术，简称eaf-quan tum。eaf-quantum结合许多成熟的技术应用，特点就是废气回收利用预热废钢技术，创造性采用fast(先进无渣出钢)出钢系统，出钢口和熔池由一个虹吸装置隔开，该系统具有以下优点：通过虹吸装置实现无渣出钢。
3.目前国内投产量子电弧炉寿命未达预期，主要因虹吸出钢导致挡渣墙砖受渣侵蚀和钢水冲刷损坏严重。对于量子电炉挡渣墙砖目前大部分耐材企业普遍采用与炉衬相同材质的镁碳砖。虽然镁碳砖具有优良的抗渣侵蚀性能，但其高温力学性能和机械强度较低，抗钢水冲刷性能较差，目前量子电炉用镁碳质挡渣墙砖使用寿命低(约300炉次)，导致量子电炉无法实施虹吸无渣出钢，被迫下线更换挡渣墙砖，严重影响量子电炉吨钢耐材消耗和生产效率。
4.综上所述，本发明通过设计一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖及其制备方法来解决存在的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖，由下述重量百分比的原料制成：大结晶镁砂68～80％、鳞片石墨10～18％、金属铝粉1～3％、添加剂1～5％、热固性酚醛树脂2～8％和硅微粉2～3％。
8.作为本发明优选的方案，所述大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂22～25％、3～1mm大结晶镁砂22～25％、1～0mm大结晶镁砂12～15％、200目大结晶镁砂12～15％，所述大结晶镁砂的mgo含量≥97.8％，大结晶镁砂晶粒尺寸≥400μm。
9.作为本发明优选的方案，所述添加剂为按照按照(1～2):1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，所述含碳树脂粉粒度为≤200目，残余碳含量≥80％，活性氧化铝微粉中位径为1μm，al2o3含量≥99.7％。
10.作为本发明优选的方案，所述鳞片石墨的固定碳含量≥98％，金属铝粉的粒度为200目，所述硅微粉中位径为1μm，并且硅微粉中sio2含量≥95％。
11.一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖的制备方法，具体步骤如下：
12.s1，取大结晶镁砂、鳞片状石墨、金属铝粉、活性氧化铝微粉、含碳树脂粉、热固性酚醛树脂和硅微粉，备用；
13.s2，将大结晶镁砂磨细，分级成5～3mm、3～1mm、1～0mm和200目四种不同粒度的颗粒原料，备用；
14.s3，将金属铝粉和含碳树脂均磨成粒度≤200目的细粉，将活性氧化铝微粉磨成中位径为1μm的细粉，得到金属铝粉、含碳树脂粉和活性氧化铝微粉，备用；
15.s4，按重量百分比取大结晶镁砂68～80％、鳞片石墨10～18％、金属铝粉1～3％、添加剂1～5％、热固性酚醛树脂2～8％和硅微粉2～3％，其中大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂22～25％、3～1mm大结晶镁砂22～25％、1～0mm大结晶镁砂12～15％、200目大结晶镁砂12～15％，添加剂为按照按照(1～2):1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉；
16.s5，将s4中5～3mm的大结晶镁砂、3～1mm的大结晶镁砂、1～0mm的大结晶镁砂、鳞片石墨和硅微粉加入混碾机中，干混3～5min，然后加入热固性酚醛树脂，继续混碾5～10min，最后加入200目的大结晶镁砂、金属铝粉、活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，混碾20min，得到预压料；
17.s6，将预压料经压机压制成型，得到挡渣墙砖成品。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明中，通过设计一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖，通过在目前成熟的电炉渣线砖用引入活性氧化铝超微粉和硅微粉，利用氧化镁和氧化铝反应生产尖晶石产生膨胀，提高挡渣墙砖的热震稳定性、烧结性和致密性，利用使用过形成的尖晶石能够吸收渣的feo形成固溶体，同时氧化铝与渣中的氧化钙反应形成高熔点物质，起到堵塞气孔增大熔渣粘度作用，有效阻止钢水和渣通过气孔向砖内部的渗透，添加氧化铝超微粉的镁碳砖由于烧结的致密化，比镁碳砖具有更高的机械强度，减少钢水对挡渣墙砖的冲刷熔损，同时添加硅微粉，能提高挡渣墙砖的致密性，能提高高温强度和抗热振性,从而明显降低量子电弧炉挡渣墙砖的吨钢消耗，使量子电炉的整体使用寿命更长，进而有效的解决了现有挡渣墙砖因渣侵蚀和钢水冲刷导致熔损过快的问题。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明提供一种技术方案：
22.一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖，由下述重量百分比的原料制成：大结晶镁砂68～80％、鳞片石墨10～18％、金属铝粉1～3％、添加剂1～5％、热固性酚醛树脂2～8％和硅微粉2～3％。
23.作为本发明进一步优选的方案，所述大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂22～25％、3～1mm大结晶镁砂22～25％、1～0mm大结晶镁砂12～15％、200目大结晶镁砂12～15％，所述大结晶镁砂的mgo含量≥97.8％，大结晶镁砂晶粒尺寸≥400μm。
24.作为本发明进一步优选的方案，所述添加剂为按照按照(1～2):1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，所述含碳树脂粉粒度为≤200目，残余碳含量≥80％，活性氧化铝微
粉中位径为1μm，al2o3含量≥99.7％。
25.作为本发明进一步优选的方案，所述鳞片石墨的固定碳含量≥98％，金属铝粉的粒度为200目，所述硅微粉中位径为1μm，并且硅微粉中sio2含量≥95％。
26.一种量子电弧炉无渣出钢用挡渣墙砖的制备方法，具体步骤如下：
27.s1，取大结晶镁砂、鳞片状石墨、金属铝粉、活性氧化铝微粉、含碳树脂粉、热固性酚醛树脂和硅微粉，备用；
28.s2，将大结晶镁砂磨细，分级成5～3mm、3～1mm、1～0mm和200目四种不同粒度的颗粒原料，备用；
29.s3，将金属铝粉和含碳树脂均磨成粒度≤200目的细粉，将活性氧化铝微粉磨成中位径为1μm的细粉，得到金属铝粉、含碳树脂粉和活性氧化铝微粉，备用；
30.s4，按重量百分比取大结晶镁砂68～80％、鳞片石墨10～18％、金属铝粉1～3％、添加剂1～5％、热固性酚醛树脂2～8％和硅微粉2～3％，其中大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂22～25％、3～1mm大结晶镁砂22～25％、1～0mm大结晶镁砂12～15％、200目大结晶镁砂12～15％，添加剂为按照按照(1～2):1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉；
31.s5，将s4中5～3mm的大结晶镁砂、3～1mm的大结晶镁砂、1～0mm的大结晶镁砂、鳞片石墨和硅微粉加入混碾机中，干混3～5min，然后加入热固性酚醛树脂，继续混碾5～10min，最后加入200目的大结晶镁砂、金属铝粉、活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，混碾20min，得到预压料；
32.s6，将预压料经压机压制成型，得到挡渣墙砖成品。
33.具体实施案例：
34.实施例1：
35.步骤1，取大结晶镁砂、鳞片状石墨、金属铝粉、活性氧化铝微粉、含碳树脂粉、热固性酚醛树脂和硅微粉，备用；
36.步骤2，将大结晶镁砂磨细，分级成5～3mm、3～1mm、1～0mm和200目四种不同粒度的颗粒原料，备用；
37.步骤3，将金属铝粉和含碳树脂均磨成粒度≤200目的细粉，将活性氧化铝微粉磨成中位径为1μm的细粉，得到金属铝粉、含碳树脂粉和活性氧化铝微粉，备用；
38.步骤4，按重量百分比取大结晶镁砂75％、鳞片石墨15％、金属铝粉2％、添加剂5％、热固性酚醛树脂3％和硅微粉2％，其中大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂22％、3～1mm大结晶镁砂24％、1～0mm大结晶镁砂15％、200目大结晶镁砂14％，添加剂为按照按照1:1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉；
39.步骤5，将步骤4中5～3mm的大结晶镁砂、3～1mm的大结晶镁砂、1～0mm的大结晶镁砂、鳞片石墨和硅微粉加入混碾机中，干混3～5min，然后加入热固性酚醛树脂，继续混碾5～10min，最后加入200目的大结晶镁砂、金属铝粉、活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，混碾20min，得到预压料；
40.步骤6，将预压料经压机压制成型，得到挡渣墙砖成品。
41.实施例2：
42.步骤1，取大结晶镁砂、鳞片状石墨、金属铝粉、活性氧化铝微粉、含碳树脂粉、热固
性酚醛树脂和硅微粉，备用；
43.步骤2，将大结晶镁砂磨细，分级成5～3mm、3～1mm、1～0mm和200目四种不同粒度的颗粒原料，备用；
44.步骤3，将金属铝粉和含碳树脂均磨成粒度≤200目的细粉，将活性氧化铝微粉磨成中位径为1μm的细粉，得到金属铝粉、含碳树脂粉和活性氧化铝微粉，备用；
45.步骤4，按重量百分比取大结晶镁砂76％、鳞片石墨16％、金属铝粉2％、添加剂3％、热固性酚醛树脂3％和硅微粉2.5％，其中大结晶镁砂的粒度组成为：5～3mm大结晶镁砂25％、3～1mm大结晶镁砂25％、1～0mm大结晶镁砂13％、200目大结晶镁砂13％，添加剂为按照按照2:1混合的活性氧化铝微粉和含碳树脂粉；
46.步骤5，将步骤4中5～3mm的大结晶镁砂、3～1mm的大结晶镁砂、1～0mm的大结晶镁砂、鳞片石墨和硅微粉加入混碾机中，干混3～5min，然后加入热固性酚醛树脂，继续混碾5～10min，最后加入200目的大结晶镁砂、金属铝粉、活性氧化铝微粉和含碳树脂粉，混碾20min，得到预压料；
47.步骤6，将预压料经压机压制成型，得到挡渣墙砖成品。
48.性能测试
49.该量子电炉挡渣砖的理化指标如下表所示：
50.项目指标典型值220℃
×
24h耐压强度/mpa≥3549220℃
×
24h抗折强度/mpa≥712220℃
×
24h显气孔率/％≤51.9220℃
×
24h体积密度/g.cm-3
≥2.83.01550℃
×
3h线变化率/％0～21.2
51.将该砖的使用效果与目前镁碳质挡渣强砖的使用效果进行对比，结果如下表所示：
52.项目本方案的挡渣墙砖传统挡渣墙砖220℃
×
24h耐压强度/mpa4948220℃
×
24h抗折强度/mpa1210220℃
×
24h显气孔率/％1.91.9220℃
×
24h体积密度/g.cm-3
3.02.991550℃
×
3h线变化率/％1.20.8侵蚀速率mm/炉2.83.3平均使用寿命/炉321272
53.该量子电炉用挡渣墙砖在某钢厂150吨量子电弧炉使用试验过程中，挡渣墙砖液面位置均匀侵蚀，液面以下挡渣墙砖钢水冲刷损毁较轻，出钢过程无明显过渣问题，表现出优良的抗钢水冲刷性能和抗渣侵蚀性能，平均使用寿命在321炉，从该挡渣墙砖的试验使用效果看，能够解决目前挡渣墙砖冲刷损毁严重的问题，提高量子电炉的整体使用寿命。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。