●42●連鑄2008年第3期.●耐火材料.添加劑對中間包鎂質(zhì)干式料性能的影響賈江議’陳衛(wèi)強’ 劉漢輝”(1.河南科技大學材料科學與工程學院,洛陽471003;2.中冶京誠工程技術有限公司,北京100176;3. 鄭州金科爐料有限公司,鄭州450001)摘要以電熔鎂砂為主要原料,研究了添加劑二氧化硅微粉和燒結(jié)劑加入量對鎂質(zhì)干式料性能的影響。結(jié)果表明，當二氧化硅微粉的加入量為2% ~4%、燒結(jié)劑六偏磷酸鈉加人量為1% ~2%時,研制的干式料性能優(yōu)良、施工方便,現(xiàn)場使用可滿足中間包的要求。關鍵詞干式料,電熔鎂砂,中間包中圖分類號TF576.4 文獻標識碼AEffect of additions on properties of dry magnesite refractory of tundishJIA Jiangyi' ,CHEN Weiqiang'2 ,LIU Hanhui3(1. College of Material Science & Engineering, Henan Univertity of Science & Technology ,Luoyang 471003;2. Capital Engineering & Research Incorporation Limited ，Beijing 100176;3. Jinke Charge Material Co. ,Ltd. ,Zhengzhou 450001 )ABSTRACT The efect of additions on properties of the dry magnesite refractory was investigatedwith fused magnesite as main raw materials , microsilica and sintering promoter as additions. The exper-iment shows that the dry magnesia refractory has characteristics such as convenience construction andgood properties when addition microsilica is 2% ~ 4% , hexametaphosphate 1% ~2%. It can satisfythe application requirements of tundish.KEY WORDS dry refractory ,fused magnesite , tundish近年來,隨著中間包快速更換水口技術的迅速表1原料的化學成分%推廣,中間包使用壽命獲得大幅度的提高,這就對中AL203MgOSiO2CaOFe205_間包工作襯的性能提出了更高的要求。堿性干式振電熔鎂砂0.4797.130.671.350. 43動料(簡稱干式料)以其抗侵蝕性好、使用壽命長且二氧化硅93.151.3微粉具有潔凈鋼水的作用而被普遍使用。目前國內(nèi)使用黏土細粉44.1554.340.751.17的中間包工作襯主要為鎂質(zhì)干式料,為固體樹脂結(jié)合。鎂質(zhì)干式料在使用時灰塵較大,且固體樹脂在微粉和燒結(jié)劑混合后,在160mm x40mm x40mm三高溫碳化后易導致鋼水增碳|"] ,對產(chǎn)品質(zhì)量不利。聯(lián)模中成形長方體試樣;成形后將試樣連同模具一針對上述情況,本文研究了在無需加固體樹脂情況起放人烘箱在100 ~ 150C之間烘烤,冷卻后脫模即下,通過添加二氧化硅微粉和燒結(jié)劑來改善鎂質(zhì)干可;然后將試樣在450C ,3h, 1000C ,3h和1550C,式料的使用性能，以避免使用樹脂而易導致鋼水增3h條件下加熱處理。碳和環(huán)保問題。測定試樣熱處理后的耐壓強度,以評定試樣的1實驗內(nèi)容結(jié)合性能和燒結(jié)性能。測定試樣熱處理前后的尺寸實驗所用主要原料為電熔鎂砂,添加劑為二氧變化百分率，以評定試樣的高溫體積穩(wěn)定性。化硅微粉、軟質(zhì)黏土和六偏磷酸鈉,化學成分含量分2結(jié)果與討論析見表1。2.1二氧化硅微粉的影響以電熔鎂砂為骨料和基質(zhì),骨料與基質(zhì)料的質(zhì)中國煤化工度的影響量比為65:35。其中骨料包括5 ~3mm、3 ~ 1mm和YHCNMHG利用其在420年.1~0mm三級顆粒級配;基質(zhì)料包括粒徑<分解產(chǎn)生的自由水與基質(zhì)中的二氧化硅微粉結(jié)合形0.044mm和<0. 088 mm兩種細粉。加入二氧化硅成 -Si - 0H基,提高材料強度[2]。但其熔點低,在耐火材料.43.高溫下易形成液相,對材料的高溫性能不利,加入量成鎂橄欖石的量相對較多,產(chǎn)生體積膨脹較大,引起不宜過多。以電熔鎂砂為原料,固定黏土的加人量結(jié)構(gòu)疏松,不利于材料的燒結(jié)致密化,反應引起耐壓4% ,二氧化硅微粉的加人量按:0%、2% .4%、6%、強度下降。8%遞增,實驗結(jié)果如圖1。2( Al2O,●2Si02)(偏高嶺石)- +2Al2O3 ●3SiO240r(奠來石) + SiO2(860C)(2)s-Mg0 +3SiO2- 42Mg0 ●SiO(鎂橄欖石)(9009C) (3)0葉因此,本實驗中二氧化硅微粉的合適加入量為5r450C,3h4% ~6%。+ 1003020|(2)二氧化硅微粉加人量對線變化的影響二氧化硅微粉加入量對線變化的影響如圖2。o0.1450.12 t0.10二氧化硅微粉/%菌0.06-圈1耐壓強度隨二氧化硅微粉加入量的變化票0.04十450C.3h0.02- + 1000C,3h可以看出:在4509C ,3h條件下,隨著二氧化硅微0.00粉加人量的增加,耐壓強度逐漸升高。在1000C, .-0.023h,二氧化硅微粉含量小于4%時,隨著二氧化硅微粉加入量的增加,耐壓強度逐漸升高;二氧化硅微粉含量大于4%時,隨著二氧化硅微粉加入量的增加，圈2燒后線變化隨二 氧化硅微粉加入量的變化耐壓強度逐漸降低。原因為:黏土中的高嶺土礦物在加熱過程分解釋放出可以看出,在450C ,3h條件下,隨著二氧化硅水"(反應1)。微粉加人量的增加，燒后線變化出現(xiàn)收縮(負值)，Al2O3●2SiO2●2H20(高嶺土)- +Al203●2Si02(偏變化幅度不大,整體收縮呈增大趨勢。因為在高嶺石) +2H20(420C)(1)450C ,3h條件下,材料內(nèi)部只發(fā)生黏土中高嶺土礦硅微粉屬于無定形SiO2,遇水容易形成-Si -物的脫水和-Si-0H基(即硅醇基)的形成,脫水.OH基(即硅醇基)4。在燒成過程中,隨著溫度的會引起材料收縮,但由于黏土量是定值,所以收縮的提高,硅醇基脫水聚合形成牢固的-Si-0-Si-結(jié).變化幅度不大。整體收縮呈增大的趨勢可能是因為合的三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),加強材料的結(jié)合,有助于強隨著二氧化硅微粉加入量的增加,形成的-Si -0H度的提高。而這種三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)- -直可持續(xù)到基(即硅醇基)增多,硅醇基脫水聚合形成的-Si -700C[5],即在溫度低于700時，隨著硅微粉含量0-Si -的三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)增多,導致材料間的作的增加,形成牢固的-Si -0 -Si -結(jié)合的三維空間.用力增大,從而引起線變化呈增大趨勢。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)增多,材料強度逐漸升高。所以在450C ,在1000 ,3h條件下,燒后線變化均膨脹,當3h條件下,隨著二氧化硅微粉加入量的增加,耐壓二氧化硅微粉含量小于 2%時,隨著二氧化硅微粉強度呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。加入量的增加,燒后膨脹逐漸減小。當二氧化硅在1000C,3h條件下,上述黏土分解出的偏高微粉含量大于2%時,隨著二氧化硅微粉加入量的嶺石860C繼續(xù)分解形成鋁硅尖晶石和二氧化硅'增加,燒后膨脹逐漸增大。在二氧化硅微粉含量小(反應2) ,分解形成的二氧化硅和加入的二氧化硅于2%時,黏土脫水引起的收縮占主導因素,反應形微粉在900C時開始與MgO反應形成鎂橄欖石(反成的鎂橄欖石量相對較少且又充填在材料的氣孔應3) ,產(chǎn)生體積膨脹。在二氧化硅微粉加入量小于內(nèi),中國煤化工路體表現(xiàn)為膨脹逐4%時,反應形成鎂橄欖石的量相對較少,產(chǎn)生體積漸減CNMH G%時,黏土脫水引膨脹可以充填材料氣孔,使材料結(jié)構(gòu)致密化,提高材起的收縮不變， 而反應形成鎂橄欖石的量逐漸增多，料強度。當二氧化硅微粉含量大于4%時,反應形體積膨脹效應逐漸 占主導因素，引起燒后膨脹逐漸●44●連鑄2008年第3期增大。喪3中間包干式振動料理化性能因此,本實驗中二氧化硅微粉的合適加入量為化學成分MgO%項目標準值[10)TQG≥8082% ~4%。450C ,3h02.2 燒結(jié)劑對干式振動料性能的影響常溫耐壓1000公,3h≥2023燒結(jié)劑的作用主要是促進材料燒結(jié),提高材料強度/MPa 15C,3>2325的中溫和高溫強度,以便中間包在1000C左右烘烤≥2.202.35后能夠承接鋼水的沖擊力,1550C高溫時能阻止熔體積密度1000 ,3h≥2.052.21渣的滲透。以電熔鎂砂為主要原料結(jié)合劑黏土的/g/cm'1550C ,3h≥2.152.30加入量4% ,二氧化硅微粉加人量5% ,分別選取三繞后線變化/% 150 ,3h≤-0.42-0.35種燒結(jié)劑,測量其1000 ,3h和1550C ,3h熱處理3鋼廠中試情況后耐壓強度和1550 ,3h熱處理后線變化,結(jié)果如2007年11月干式料TQG在鋼廠連鑄機上進行表2。.試驗使用,中間包澆注溫度為1520 ~ 1570C,每爐表2燒結(jié)劑對試樣性能的影響燒結(jié)劑 加人量/%耐壓強度/MPa__ 燒后線變化/%澆注時間25min,中間包底部沖擊板厚度280mm,干式料厚80mm,包壁厚50~60mm。烘烤溫度400~1000 ,3h 1550C ,3h 1550C ,3h500C ,時間大于3h,冷卻3h后脫模,吊到平臺上烘六偏磷酸鈉30烤至1000C左右。烘烤中未發(fā)現(xiàn)膨脹、爆裂和脫落35現(xiàn)象。共使用5個包,平均使用壽命達到46h,最高20-0.15一個達到55h。TQG料與鋼水接觸部位抗鋼水沖刷三豪磷酸鈉-0.30能力強,與永久襯接觸部位為未燒結(jié)疏松層,使用完27-0.31畢后,翻包解體性較好。-0.654結(jié)論硅酸鈉.37-1.21通過對添加劑加人量的研究分析和鋼廠試驗，當二氧化硅微粉的加入量為2% ~4%六偏磷酸鈉從表2可知,燒結(jié)劑的作用強弱為:硅酸鈉>偏加人量為1%~2%時,研制的干式料性能優(yōu)良,中磷酸鈉>三聚磷酸鈉。試平均壽命可達46h以上,提高了中間包的使用壽燒結(jié)劑硅酸鈉熔點較低,在1000C以下便會產(chǎn)命。研制的干式料由于不用樹脂做結(jié)合劑，避免了生大量液相,燒后線變化比較大,試樣的高溫性能和現(xiàn)行干式料的鋼水增碳現(xiàn)象,并改善了材料在高溫體積穩(wěn)定性不好,所以不選用硅酸鈉作為燒結(jié)劑。下由于碳的氧化而造成強度和抗侵蝕性的下降。而燒結(jié)劑三聚磷酸鈉引起的燒結(jié)作用弱，不能提供合適的強度。綜合考慮,采用燒結(jié)劑偏磷酸鈉的試參考文獻樣性能較好,主要由于在材料使用過程中六偏磷酸吳義權,張玉峰,郭景坤. 高技術在鎂質(zhì)耐火材料領城中的應用鈉燒結(jié)劑和鎂質(zhì)原料中的CaO生成高熔點的化合[].耐火材料,2005 ,39(5) :292 ~294.物Na,0●2CaO●P20,",即能促進中溫燒結(jié)又對2 王誠訓.鋼包用耐火材料[M].北京:冶金工業(yè)出版社,003.高溫性能有利。當六偏磷酸鈉加人量為3%時,試3 陸佩文.硅酸鹽物理化學.武漢:武漢工業(yè)大學出版社,1996.李向陽,萬景- -.基質(zhì)對鏷質(zhì)材料抗渣性能的影響[J].鑄造技樣1550C ,3h熱處理后的線變化較大,易引起工作術，2006,34(5) :28 ~29.襯變形,所以選用六偏磷酸鈉的合適加入量應為3 王會先,趙世杰,寇志奇.尖晶石粒度對高純剛玉- 尖晶石澆注料1%~2%。.性能的影響[J].耐火材料,2002 ,36(4) :187 ~ 189.2.3研制的中 間包干式料理化性能; 馬軍強,孫庚辰,石 干.富鎂尖晶石對鎂質(zhì)耐火材料抗侵蝕性的研究[J].耐火材料,2004 ,38(1):16-18.根據(jù)以上的實驗情況,研制的中間包干式料性韓行操.不定形耐火材料[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.能指標見表3。.中國煤化工YHCNMHG