高寿命钢包透气砖座砖的技术开发

关键词微粉，多峰分布，铝酸盐水泥，座砖，维护
钢包底吹氩是一种重要的炉外精炼工艺。钢包透气砖是底吹氩工艺中最关键的功能性耐火材料，其 使用条件非常苛刻．主要表现在热应力高度集中，工作面循环反复受急冷急热作用，受到钢水及渣的侵 蚀、渗透作用，在钢包浇钢时及氩气对钢水进行搅拌时，透气砖受到高温钢水强烈的冲刷、剪切及磨损 作用。 钢包透气砖按组装方式分为内装式整体透气砖外装式透气砖组合两种。前者是指直接将成型、组装 好的透气芯砖浇注在座砖中，形成一个整体，使用时整体砌筑、安装、整体更换；而后者是指生产供应 方按照使用厂家要求，供指定尺寸的透气芯砖、透气座砖、垫砖、接缝火泥等，在使用现场包底砌筑时 组装，在使用过程中可进行一至两次热换，一块座砖可配套使用２～３块芯砖。 关于透气砖的研制，人们普遍关注芯砖的抗熔损能力，芯砖抗钢水渗透能力，芯砖吹成率等问题， 而对座砖的综合性能相对来说考虑的较少，甚至有这种现象，芯砖材质明显比座砖高几个档次，（现场 取生产厂家砖分析的结果）。而笔者认为，欲提高透气砖的使用寿命，提高其安全系数，确保不山现漏 钢、渗钢事故，无论是外装式透气砖还是内装式透气砖，对透气砖座砖的研制一样重要，尤其外装式透 气砖对座砖的要求更高。本文着重针对外装式透气砖座砖浇注料的性能进行研究，开发出性能优良，安 全系数高，使用寿命长的低水泥结合刚玉质座砖。
功率１００％，座砖使用寿命达６７次，残砖高度一般在３００ｍｍ左右，
现象。
４座砖维护
４．１座砖外围浇注料 透气砖座砖的抗熔损能力对透气芯砖寿命有重要影响，实践表明芯砖高出座砖的部分，仅吹－－Ｎ两 炉就会完全冲刷掉。同理，座砖外围耐火材料综合性能的好坏对座砖的熔损速率影响较大， （现场钢包
座砖周围包底浇注料熔损速率明显比包底其它部位快得多）。为此我公司研制开发了刚玉质自流浇注料 浇注在座砖周围，浇注宽度为１００～２００ｍｍ，该料具有较好的高温体积稳定性和较高的强度，在透气砖 使用过程中基本保证了熔损速度与座砖相当，从而达到了保护座砖的目的，其理化指标见表４。
由表２可见当微粉２的加入量为（５＋３ａ）％时，浇注料性能达到最佳。 低加水量意味着浇注料基质得到优化，并达到较好的紧密堆积。根据原料供应商提供的颗粒分布曲 线表明，微粉１显单峰分布，而微粉２显多峰分布。且微粉１ Ｄ５０＝３“ｍ，微粉２的Ｄ５０＝２ｂｔｍ。由此可见高 档次浇注料不但对微粉的化学成分、配方中颗粒级配要求甚高，而且对微粉的粒度分布及形态亦有较高 要求。不同系统，不同配比。基质中细粉、微粉的粒度分布必须综合考虑，才能选择合适的微粉种类， 并确定最佳加入量。 ２．２铝酸盐水泥加入量对座砖浇注料强度的影响 通过对武钢二、武钢三炼钢、太钢二炼钢、包钢、沙钢等钢厂使用不同厂家供应的透气座砖使用情
影响。
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铝陵盐水泥加入量（％）
图１铝酸盐水泥加入量对浇注料强度的影响 由图１看出随着水泥加入量的增加，试样的烘后、中温烧后抗折强度明显提高，但，其增幅不明显； 而试样高温烧后抗折强度随水泥加入量的增加．先增大．当加入量超过４ｂ％时反而下降。这说明水泥最 佳加入量为４ｂ％，当水泥加入量过大时，浇注料常温性能影响不大，而高温下低熔物量增大，从而降低 高温烧后性能。
３．３使用
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工业试验进展较顺利，两个钢厂的使用试验工作都是比较成功，未发生任何漏钢、渗钢事故，试制 产品能满足现场需求。 武钢二炼钢使用情况如下：座砖最高使用寿命达６０次（目前二炼钢座砖平均寿命４７～４８次），热更换 成功率１００％，残砖高度一般在２９０ｍｍ左右， （座砖总高３８０ｒａｍ），没有出现开裂现象。太钢热更换成 （座砖总高３７０ｍｍ），没有出现开裂
５结论
（１）
微粉的粒度及其分布对刚玉浇注料的施工流动性和物理性能影响较大，多峰
分布、中位径较小的微粉明显优于泥加入量明显影响座砖浇注料的强度。当加入４ｂ％的铝酸盐水泥时，
浇注料各温度处理后强度均较高，保证了其在使用过程中，有良好的抗剥落、抗熔损性能，从而具有较 高的使用寿命。 （３）研制开发的刚玉质座砖在武钢二炼钢较为恶劣的使用条件下，使用寿命达到６０次，另外。采 取适当的维护手段可进一步延长座砖使用寿命。
３工业试验
３．１试制工艺 将各基质配料组分按“多先加入”的原则倒入料斗，纤维和减水剂应均匀撒在各配料组分之间。 浇注时必先确定模具装配良好，然后开启振动台，并不断注入料浆进行浇注，浇注速度应比较均匀 且与振动排气速度相当，保证浇注体致密。浇注后砖体模内养护一天，注意模外潮湿养护，气温低时应 延长养护时间至施工体具有足够强度后进行烘烤即可交付使用。 ３，２浇注料典型物理指标 浇注料物理指标典型值见表３。 表３浇注料物理指标典型值
２・
养护３天，测定试样经三种温度处理（１１０＂Ｃｘ２４ｈ、１０００＂Ｃｘ３ｈ、１５００。Ｃ×３ｈ）后的常温强度、线变化 率、’显气孔率等物理指标。 表１原料的化学组成（ｗ％）
２结果与讨论
２．１微粉种类及加入量对座砖浇注料性能的影响 实验初期选用微粉１与水泥量及颗粒级配多次调整，浇注料的加水量一般在５．Ｏ～５．７％之间，浇注料 的流动值一般在１８０ｍｍ左右，而常温耐压强度一般不超过８０ＭＰａ，常温抗折在８ ＭＰａ３左右，仅这些常规 指标就足以说明，该浇注料综合性能不好，显然不适合做透气砖座砖。经过摸索，发现引入适量微粉２ 可明显降低浇注料加水量，并能提高浇注料的流动性，而其它物理性能亦有明显提高。表２示出了微粉２ 对试样性能的影响。 表２微粉２对座砖浇注料性能的影响
１实验
１．１原料 采用烧结板状刚玉为骨料，粒度为ｌＯ～５ｍｍ、３～ｌｍｍ、１～０ｍｍ，基质部分主要由板
状刚玉细粉、两种微粉、铝酸盐水泥构成，外加少量钢纤维。主要原料化学指标见表１。
１．２试样制备及检测 将搅拌均匀的浇注料倒入样模振动制成４０＊４０＊１６０ｍｍ的试样，于室温下养护１天后脱模，脱模后再
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３－
况的调查及残砖分析，发现透气砖座砖损毁主要表现在座砖开裂及熔损过快，而开裂又有使用时局部剥 落、座砖芯孔中出现横断裂纹、炸裂等等现象。 座砖由于受到包底工作层砖的热应力，另外与芯砖、组装火泥之间配合产生热应力，导致座砖开裂， 这就要求座砖不但有良好的高温体积稳定性及热震稳定性，还得具有较高的强度。强度高既保证了座砖 不受热应力的破坏，又可提高制品的耐冲刷、耐磨损性能．降低座砖熔损速率。 通过实验发现纯铝酸钙水泥对试样强度有较明显影响，图１示出铝酸盐水泥加入量对浇注料强度的
高寿命钢包透气砖座砖的技术开发
王永刚 刘勇
武汉瑞升特种耐火材料有限责任公司
摘要研究了两种微粉及水泥加入量对座砖浇注料性能的影响，结果发现：Ｄ５０
ｚ
２岬、呈多峰分布的
微粉２明显优于Ｄ５０＝３ｕｍ、呈单峰分布的微粉１，其最佳加入量为（５＋３ａ）％：铝酸盐水泥的最佳加入 量为４ｂ％．试制的刚玉质座砖具有优越的高温性能，满足现场使用需求；开发的刚玉质自流浇注料及热 态修补料可有效的对座砖进行维护，从而进一步提高座砖使用寿命．
表４刚玉质自流浇注料理化指标
４．２座砖热态修补料 外装式透气砖在换第二块芯砖时（甚至是第三块芯砖），座砖明显比芯砖低，而对芯砖缺乏必要的 保护作用，为此我公司压制开发了配套的刚玉质热态修补料，该料施工方便，在钢包出完钢后，直接倒 在座砖上，即可达到修补目的。实践证明，该料对延缓座砖侵蚀，提高透气砖使用寿命有很大作用，其 理化指标见表５。 表５刚玉质热态修补料理化指标