热风炉用低蠕变高铝砖的研制与应用_谢长清.pdf

第 29卷 第 5期2007年 10月四川冶金SichuanM etallurgyVo.l 29 No.5October,2007 作者简介:谢长清,冶金工程硕士研究生,工程师;联系电话:[phone]热风炉用低蠕变高铝砖的研制与应用谢长清(攀钢集团金山耐火材料股份有限公司,德阳 618000)【摘 要】采用刚玉、莫来石、特级矾土和三石为主要原料,开发出了满足热风炉高风温和长寿化技术要求的低蠕变高铝砖,确定了低蠕变高铝砖的生产技术方案和生产工艺,并进行了工业生产试验。试验产品经国家质检中心检测,达到了国家标准和同行业优质产品水平,并成功用于攀钢热风炉。【关键词】低蠕变高铝砖 红柱石 硅线石 研制 应用DEVELOPMENT AND APPLICATION OF LO WCREEP HIGH ALUM INA BRICKX ie Changqing(Pangang Group Jinshan Refractory Co.,Ltd.,Deyang 618000)Abstract In this paper,Author using corundum、mullite、high grade bauxite、three silli manite m iner-als asm ajor raw materials,low creep high alum ina brick of hot air stove requirementswas developed.Onthis base,the commercial scale making was achieved on defined technical resolution and manufacturingpractice.The property of productswere achieved the chinese standard and the productswere successfullyused in hot air stove at pangang.Keywords low creep high alum ina brick,andalusite,fibrolite,developmen,t application1 引言随着现代冶炼技术的发展,热风炉普遍采用了高风温技术,而且要求热风炉的使用寿命更长;因此对热风炉用耐火材料的综合性能提出了更高的要求。热风炉用耐火材料的损毁通常是由热应力、化学侵蚀、机械载荷作用引起的。人们普遍认为热风炉损毁的一个重要原因就是耐火材料的抗高温蠕变性能差,导致炉衬材料的塌陷、变形和裂纹,因此引起了人们对热风炉用低蠕变砖的普遍关注。近两年,根据市场的要求我们研制开发了热风炉用系列低蠕变高铝砖,以满足钢铁企业的需要。2 热风炉蠕变率指标的技术类型我国的热风炉有多种类型:内燃式、外燃式和顶燃式,国内长期使用 A l2O3-SiO2材质耐火材料,从下到上依次为粘土砖-高铝砖-硅砖,主要以荷重软化温度为重要考核指标。随着上世纪七十年代末上海宝钢的建设,在热风炉方面我们逐步引入了蠕变率指标。耐火材料的蠕变性是在稳定的压力(012MPa)、恒定的温度(如 1550e、1500e、1450e,)下,产生的变形与时间的关系。因各铁厂热风炉都有比较恒定的风温,如果耐火材料在长时间恒温恒压下变形很小,表明该耐火材料的体积稳定性好,则预示热风炉的使用寿命会比较长。目前,我国热风炉用耐火材料要求有蠕变率指标的类型有:1)日本型日本型的低蠕变砖明确提出蠕变率指标,没有规定荷重软化温度。典型的例子是宝钢建设时采购热风炉用耐火材料时提出的指标。我国 1998年制定的低蠕变高铝砖的技术指标就是参考了宝钢的技术指标。2)荷兰型荷兰型低蠕变砖的主要特点是严格控制化学成分(如 T iO2 015%、R2O 016%等),而对蠕变率的温度要求并不高。严格控制化学成分特别是杂质的含量有利于低蠕变砖具有更好的抗蠕变性、抗渣性和抗热震稳定性。3)俄罗斯型在山东莱芜钢铁公司新建的 750 m3高炉,热风炉用耐火材料采用的是俄罗斯技术,主要强调荷重软化温度和热震稳定性。4)中国型在 2000年制定的热风炉用高铝砖技术标准(YB/T5016-2000)中关于低蠕变高铝砖的技术指标,引入了蠕变率指标。但在实际操作中各家钢铁公司的采购标准主要有:(1)采用日本型,以蠕变率为主要考核指标;(2)日本型+热震稳定性;(3)荷兰型+热震稳定性。3 试验3.1 系列低蠕变高铝砖的研制方案我国有着丰富的耐火矿产资源,利用烧结良好的天然高铝矾土熟料可以制得 1300e(012MPa、50h蠕变率 018%)低蠕变高铝砖,但因矾土烧结质量的影响,采用天然高铝矾土熟料不易制得 13501550e(012MPa、50h蠕变率 018%)低蠕变高铝砖。必须添加一定的外加物,改善材料的组织结构与显微结构来提高其高温蠕变性能,通常采取如下措施来研制开发:(1)添加高档原料:刚玉、合成莫来石等取代部分矾土,进一步提高原料的纯度;(2)添加/三石0原料,利用其高温下的相变化来改善制品的组织结构,提高蠕变性能,同时考虑到原料纯度提高后,制品烧结困难,为达到致密的组织结构,良好的显微结构,添加一定量的助烧剂以促进相变及烧结。3.2 原料3.2.1 主原料选用二次酸洗棕刚玉、普通棕刚玉、电熔莫来石、特级矾土、一级矾土、致密白刚玉作主原料,并合理选择了/三石 0原料,用广西维罗白泥作结合剂,以强化基质性能和促进晶相形成改善显微结构。原料的理化指标如表 1所示。表 1原料的理化指标原料化学成分(%)A l2O3Fe2O3R2O体积密度(g/cm3)灼减(%)耐火度(e)二次酸洗棕刚玉94.90 1.23 0.51790普通棕刚玉91.57 1.22 0.61790电熔莫来石70.10 0.590.16 3.000.131790特级矾土87.06 2.61 3.101790致密白刚玉98.40 0.61790广西维罗白泥35.69 0.86红柱石55.57 1.28 0.61790硅线石56.33 0.94 1600 1700 1600 1550重烧线变化率(%)1450e 2h)+0.03?0.11500 3h+0.1?0.1)蠕变率(0.2MPa,%)1350e,20 50h)0.21500e,0 50h-0.8 0)1500e,20 50h-0.2 0)热震稳定性(1100e,水冷)(次)65 生产情况据试验结果及优化的试验方案,确定了系列低(下转第 13页)#24#四川冶金 第 29卷 2.5 莫来石的影响莫来石作为一种优良的耐火材料,本身就具有体积稳定、抗热震稳定性好等优点。加入它实验结果表明:莫来石的加入量对浇注料线变化率的影响很小,而且随着加入量的上升浇注料的体积密度降低,抗热震稳定性能增强,但耐蚀性下降。这表明莫来石中 Si O2容易与钢渣中的成份反应形成低熔相物质,造成浇注料蚀损,因此为了提高浇注料的抗热震性能不宜加的太多。3 工业试验3.1 试制工艺3.2 浇注料典型物理指标该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显气孔率(%)抗热震稳定次数常温抗折强度(MPa)高温抗折强度(MPa)1100e(水冷)110e 24h1500e 3h1400e12 5016.240.86.83.3 试验效果试验产品先后在武钢二炼、重钢七厂进行试用,试验非常成功,达到了预期效果,提高了吹氩座砖的使用寿命,减少了钢包的小修次数。武钢二炼试用情况:座砖最高使用寿命达 61次(目前座砖平均寿命 45 48次),第一次热更换残高都在 300 mm 以上(座砖总高 380 mm),无开裂、剥落现象;重钢七厂试用情况:座砖使用寿命都大于50次(改进前座砖平均寿命 33 36次),最高达到72次,超过钢厂改进要求(45次),使用过程中未出现开裂、剥落及扩孔现象。目前,重钢七厂已经批量使用该产品。4 结论(1)a-A l2O3微粉和水泥的加入量需适量,否则会影响浇注料的高温性能;(2)选用高效减水剂代替六偏磷酸钠可以大幅度地降低座砖浇注料的用水量,提高座砖的致密性和强度;(3)添加尖晶石和莫来石能显著提高浇注料的抗热震稳定性能;(4)采用该技术生产的钢包底吹氩座砖强度高、抗热震稳定性好,使用寿命长,能满足用户需求。收稿日期:2007.5.9(上接第 24页)蠕变高铝砖的生产工艺流程(见图 1)。图 1 系列低蠕变高铝砖生产工艺流程图 我公司从 2005年 3月 20日开始生产低蠕变高铝砖,至 5月 16日全部生产完成共历时 58天,生产出 DLQ-150牌号 DLQ-101砖 14780块 242.392吨。6 结论低蠕变高铝砖可以通过提高普通高铝砖的主原料档次、优化/三石0的加入种类和加入量,来获得性能优良的低蠕变高铝砖。而且,我公司在试验的基础上以现有的普通高铝砖的生产工艺生产出质量合格的产品。同时生产中摸索出来的经验为以后的生产提供了改进的依据和提高的保障,会使我公司的高档高铝砖生产步上一个新台阶!收稿日期:2007.5.9#13#第 5期 SichuanM etallurgy