环保中间包镁质干式料的研制与使用

表４ ＧＡ ＧＢ
改性剂对试样性能影响的试验结果
加入量 １ｄ ２ｄ ３ｄ １ｄ ２ｄ ３ｄ
熔 蚀 厚 度／ｍｍ ５．２ ４．３ ３．４ ３．１ ２．０ １．２
渗 透 层 厚 度／ｍｍ ３２ ２７ ２４ ２６ ２０ １４
从表 ４ 可知， 加入两种改性剂都能明显改善 材 料 的 抗 渣 蚀 性 。 同 等 加 入 量 ， 加 入 ＧＢ 的 效 果 比加入 ＧＡ 的效果好。综合考虑， 我们选用 ＧＢ 这 种改性剂， 加入量为 ３ｄ。 ３．５ 研制的中间包干式振动料理化性能
５
３０
可以看出， 以电熔镁砂为主的试样 Ａ１ 具有较 高的体积密度， 其在低温、中温以及高温处理后 的强度也较高， 烧后线变化较小， 抗侵蚀性能优 于烧结镁砂为主的试样 Ａ２， 因而以电熔镁砂为主 原料的试样综合性能更为优异。本试验以下配方 均采用电熔镁砂为主要原料。 ３．２ 结合剂的选择
试 样 Ｂ１ 和 Ｂ２ 以 电 熔 镁 砂 为 主 要 原 料 ， 其 它 原 料 固 定 不 变 ， Ｂ１ 和 Ｂ２ 分 别 为 自 制 改 性 硅 酸 盐 结合剂 ＪＡ 和 ＪＢ。试验结果如表 ２ 所示。
２００８ 年 １０ 月 第 ３３ 卷 第 ５ 期
耐火与石灰
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渣试样采用不定形用坩埚模具成型， 尺寸为 !１００ｍｍ×１００ｍｍ， 内 孔 ! （ ５０ ￣４０） ｍｍ×６０ｍｍ。 将 试 样 连 同 模 具 一 起 放 入 烘 箱 在 ２５０￣３００℃之 间 烘烤， 冷却后脱模即可。
测 定 试 样 ２７０℃、３ｈ 和 １０００℃、６ｈ 热 处 理 后 的常温耐压强度， 以评定试样的低温结合性能和 烧结性能。测定试样 １５５０℃、３ｈ 热处理前后的尺 寸变化百分率。在每个坩埚试样中装入等量的转
炉终渣， 在电炉中于 １５５０℃保温 ３ｈ， 冷 却 后 切 开 坩埚观察熔蚀厚度和浸透层厚度。
３ 结果与讨论
３．１ 镁砂种类对干式振动料性能的影响 试样 Ａ１ 和 Ａ２ 的 主 要 原 料 分 别 是 电 熔 镁 砂 和
中档烧结镁砂， 并含有相同种类和数量的结合剂、 烧结剂与改性剂。试验结果见表 １。
表 １ 镁砂种类对试样性能影响的试验结果
体 积 密 度／ｇ·ｃｍ－ ３
耐 压 强 度／ＭＰａ
烧后线变化／％ 熔蚀厚度／ｍｍ 浸透厚度／ｍｍ
２７０℃， ３ｈ
２７０℃， ３ｈ １０００℃， ６ｈ １５５０℃， ３ｈ
１５５０℃，３ｈ
Ａ１
２．３５
３２
１４
３０
－ ０．３５
２
２０
Ａ２
２．２０
２７
１３
２５
－ ０．６０
１ 前言
中间包冶炼技术是连铸工艺的一个重要组成 部分。中间包不但是一个高温容器， 而且还具有 降 低 钢 水 静 压 、 保 证 连 铸 过 程 平 稳 进 行 的 功 能［１］。 ２０００ 年以来， 随着中间包快速 更 换 水 口 技 术 的 迅 速推广， 中间包工作衬采用新型碱性干式振动料 （ 简称干式料） 能大幅度提高中间包的使用寿命， 该料施工方便， 烘烤简单， 工人劳动强度大幅度 降低， 适用于任何气候条件下施工， 是较为理想 的中间包工作衬材料。主要缺点是干式料用的结 合剂含有一定量的甲醛和游离酚， 在烘烤和使用 过程中能产生有害烟气， 危害环境和职工身体健 康； 酚醛树脂碳化后的残碳还导致钢水增碳的问 题 ［２］。 因 此 寻 求 一 种 适 合 连 铸 中 间 包 使 用 的 无 毒
表 ３ 烧结剂对试样性能影响的试验结果
烧结剂 加入量
１ｂ
ＳＡ
２ｂ
３ｂ
１ｂ
ＳＢ
２ｂ
３ｂ
１ｂ
ＳＣ
２ｂ
３ｂ
耐 压 强 度／ＭＰａ
１０００℃， ６ｈ １５５０℃， ３ｈ
１１
２７
１４
３０
１８
３５
５
２０
７
２５
１１
２７
１５
３０
２１
３６
２２
３７
烧 后 线 变 化／％
－ ０．２１ － ０．３５ － ０．５１ － ０．１５ － ０．３０ － ０．３１ － ０．６５ － ０．９１ － １．２１
２． Ｚｈｅｎｇ ｚｈｏｕ Ｊｉｎｋｅ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５１００３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｂｉｎｄｅｒ， ａｇｇｌｕｔｉｎａｎｔ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｒｙ ｍａｇｎｅｓｉａ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏ－ ｆｕｓｅｄ ｍａｇｎｅｓｉａ ａｓ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｄｒｙ ｍａｇｎｅｓｉａ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ， ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｎｇ ｓｅｒ－ ｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｕｎｄｉｓｈ ｂｅｔｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｅｌｅｃｔｒｏ－ ｆｕｓｅｄ ｍａｇｎｅｓｉａ； Ｄｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌ； Ｔｕｎｄｉｓｈ
成功试用。结果表明： 所研制的碱性干式料性能优良， 使用方便， 能较好的满足中间包长寿化的需要。
关键词： 电熔镁砂； 干式料； 中间包
中图分类号： ＴＱ１７５．７３
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７３－ ７７９２ （ ２００８） ０５－ ００１０－ ０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｖｉｒ ｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒ ｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｙｐｅ Ｄｒ ｙ Ｍａｇｎｅｓｉａ Ｍａｔｅｒ ｉａｌ ｆｏｒ Ｔｕｎｄｉｓｈ
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ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ ＆ ＬＩＭＥ
Ｏｃｔ． ２００８ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．５
中间包在 １０００℃左右烘烤以后开始承接钢水， 在此温度下包衬应具有一定的强度， 如强度低于 １０ＭＰａ 则易发生垮包事故［３］。从表 ３ 可知， 烧结剂 的作用强弱为 ＳＣ＞ＳＡ＞ＳＢ。
烧结剂 ＳＣ 是偏硅酸盐， 熔点较低， 虽烧后耐 压 强 度 高 ， 但 在 １０００℃以 下 便 会 产 生 大 量 液 相 ， 烧后线变化比较大， 对试样的高温性能不利， 所 以不选用 ＳＣ 作为烧结 剂 。 而 硫 酸 盐 烧 结 剂 ＳＢ 的 烧结作用弱， 不能提供合适的强度。综合考虑， 采用 ＳＡ 烧结剂试样的性能令人满意， 同时在使用 过程中 ＳＡ 烧结剂中的磷酸盐和镁质原料生成的化 合物熔点较高， 即能促进中温烧结又对高温性能 影响较小。选用 ＳＡ 为烧结剂， 当加入量为 ３ｂ 时， 试样 １５５０℃、３ｈ 热处理后的线变化较大， 易引起 工作衬变形， 所以选用 ＳＡ 加入量为 ２ｂ。 ３．４ 改性剂的选择
其它原料固定不变， 选用 ＪＡ 为结合剂。改变 ＪＡ 的 加 入 量 （ Ｗ） 分 别 为 １ａ、２ａ、３ａ、４ａ， 则 试 样的强度变化如图 １ 所示。
４０
常 温 耐 压 强 度／ＭＰａ
３０ ２７０℃， ３ｈ
２０
１０
１０００℃， ６ｈ
０
１ａ
２ａ
３ａ
４ａ
结 合 剂 添 加 量 ／％
图 １ 常温耐压强度随 ＪＡ 加入量的变化
表 ２ 结合剂对试样性能影响的试验结果
耐 压 强 度 ／ＭＰａ
烧 后 线 变 化／％
２７０℃， ３ｈ １０００℃， ６ｈ １５５０℃， ３ｈ １５５０℃， ３ｈ
Ｂ１
３４
１４
２８
－ ０．３２
Ｂ２
１０
６
１２
－ ０．３０
可 以 看 出 ， 试 样 Ｂ１ 于 ２７０℃、３ｈ 和 １０００℃、 ６ｈ 热处理后强度分别是 ３４ＭＰａ 和 １４ＭＰａ， 强度能 满足脱模中温烘烤需要， 说明结合剂 ＪＡ 具有良好 的结合性和中温强度。而试样 Ｂ２ 则强度小， 试验 效果不理想。结合剂 ＪＡ 在加热过程中的硬化温度 区 间 基 本 在 ２５０￣３５０℃， 并 且 结 合 剂 ＪＡ 中 还 用 适 量 的 促 硬 剂 ， 所 以 结 合 剂 ＪＡ 在 ２７０℃烘 烤 后 能 提 供足够强度， 试样表面无松散层， 可保证顺利脱 模， 以便中温烘烤。试样 Ｂ２ 表面有松散层， 冷却 后的强度较低， 在烘包和使用过程中容易发生危 险， 所以结合剂 ＪＢ 不能满足要求。
表 ５ 中间包干式料理化性能
项目
化 学 成 分／％ ＭｇＯ
常 温 耐 压 强 度／ＭＰａ ２７０℃， ３ｈ １０００℃， ６ｈ １５５０℃， ３ｈ
体 积 密 度／ｇ·ｃｍ－ ３ ２７０℃， ３ｈ １０００℃， ６ｈ １５５０℃， ３ｈ
烧 后 线 变 化／％ １５５０℃， ３ｈ
ＺＤＬ－ １
８０．７
２８．５ １４．３ ３６．２
根据以上的试验情况， 我们研制的中间包干 式振动料 ＺＤＬ－ １ 性能指标见表 ５。
４ 使用情况
钢 厂 的 中 间 包 容 量 为 ２０ｔ， 自 ２００７ 年 ５ 月 １５ 日 到 ６ 月 １５ 日 共 试 验 中 间 包 ６ 个 ， 烘 烤 温 度
２５０￣３００℃， 时 间 ４ｈ， 冷 却 ３ｈ 后 脱 模 ， 调 到 平 台 上 烘 至 １０００℃左 右 。 烘 烤 中 未 发 现 膨 胀 、 爆 裂 和 脱落现象。试验结果示于表 ６。
随着结合剂 ＪＡ 加入量增 加 ， 经 ２７０℃、３ｈ 和 １０００℃、６ｈ 热 处 理 后 试 样 的 耐 压 强 度 均 呈 升 高 趋 势， 但加入量到 ３ａ 以后强度升高不明显。考虑到 材料成本原因， 选取 ３ａ 为最佳加入量。 ３．３ 烧结剂的选择
以电熔镁砂为主要原料， 结合剂 ＪＡ 的加入量 为 ３ａ， 分别选取三种烧结 剂 ， 测 量 其 １０００℃、６ｈ 和 １５５０℃、３ｈ 热 处 理 后 常 温 耐 压 强 度 和 １５００℃、 ３ｈ 热处理后线变化， 结果如表 ３ 所示。
骨 料 与 基 质 料 的 质 量 比 为 ６５： ３５。 其 中 骨 料 包 括 ５ ￣３ｍｍ、 ３ ￣１ｍｍ 和 １ ￣０ｍｍ 三 级 颗 粒 级 配 ； 基 质 料 包 括 粒 径 ≤０．０４４ｍｍ 和 ≤０．０８８ｍｍ 两 种 细 粉。加入结合剂、烧结剂和改性剂干混后， 长方 体 试 样 在 １６０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍ 三 联 模 中 成 型 ； 抗
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ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ ＆ ＬＩＭＥ
Ｏｃｔ． ２００８ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．５
环保中间包镁质干式料的研制与使用
贾江议 １） 郑茜 １） 刘汉辉 ２） （ １．河南科技大学材料科学与工程学院， 洛阳 ４７１００３；
２．郑州金科炉料有限公司， 郑州 ４５１００３）
摘 要： 以电熔镁砂为主要原料， 研究了无机结合剂、烧结剂和改性剂对镁质干式料性能的影响， 并在钢厂
Ｊｉａ Ｊｉａｎｇｙｉ１） Ｚｈｅｎｇ Ｑｉａｎ１） Ｌｉｕ Ｈａｎｈｕｉ２） （１． Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３， Ｃｈｉｎａ；
收稿日期 ： ２００８－ ０１－ ２８ 作 者 简 介 ： 贾 江 议 （ １９６８－ ） ， 男 ， 副 教 授 ， 硕 士
害、无污染的环保型干式料就成为当前生产、使 用厂家急需解决的问题。
２ 实验
实 验 所 用 原 料 ： 电 熔 镁 砂 （ ＭｇＯ≥９７％ ， 灼 减≤０．２％） ， 中档烧结镁砂 （ ＭｇＯ≥９５％， 灼 减≤ ０．３％） ， 结 合 剂 为 自 制 改 性 硅 酸 盐 ， 分 别 为 ＪＡ 和 ＪＢ； 烧结剂 ＳＡ 为磷酸盐， ＳＢ 为硫酸盐， ＳＣ 为偏 硅 酸 盐 ； 改 性 剂 ＧＡ 为 含 Ｃｒ２Ｏ３ 的 天 然 原 料 ， ＧＢ 为含 Ａｌ２Ｏ３ 的合成原料。
２．２０ ２．１５ ２．２５
－ ０．３２
表 ６ 试验结果
时间 包号 钢种 拉钢炉数 拉钢时间 停浇原因 使用水口
选用改性剂的目的是为了有效地改善产品的 抗渣蚀性能。本试验选用两种改性剂， ＧＡ 为一种 含 Ａｌ２Ｏ３ 的 人 工 合 成 原 料 ， ＧＢ 为 一 种 含 Ｃｒ２Ｏ３ 的 天然原料。
以电熔镁砂为主要原料， 结合剂 ＪＡ 的加入量 为 ３ａ， 烧 结 剂 ＳＡ 的 加 入 量 为 ２ｂ， 其 它 条 件 固 定 不变， 改变改性剂的加入量， 试验结果如表 ４ 所 示。