專利名稱：高鈣低鐵鎂質干法搗打料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及耐火材料領域，尤其涉及不定形耐火材料，特別涉及高溫冶煉容器的襯里不定形耐火材料。
背景技術：
煉鋼電爐爐底、冶煉鐵合金電爐爐底和熱兌精煉裝置爐底是冶煉設備非常重要的部位，該處用的耐火材料好壞直接關系到煉鋼快速高效、優質低耗新技術的實施，也關系到避免漏爐事故安全生產。
在現有技術中，煉鋼電爐爐底和冶煉鐵合金電爐及精煉包爐底使用的工作襯料主要有兩大類一類是用磚砌筑爐底，主要是用鎂碳磚和燒鎂磚。鎂碳磚導熱系數大，可補性差，導致使用壽命短，成本高；燒鎂磚熱震性能差，容易裂紋剝落，可補性也差，燒鎂磚抗渣中SiO2侵蝕性差，綜合原因壽命更短。另外，爐底使用磚砌筑，不僅材料成本高，而且工人勞動強度大，是一種較落后的技術，目前使用較少。
另一類是用低鈣(CaO6％-9％)高鐵(Fe2O35％-8％)鎂質干法搗打料進行搗制。這種搗打料是以Fe2O3作為燒結劑，Fe2O3是一種非耐火氧化物，熔點為1576℃。將Fe2O3配入MgO-CaO系物料中，在燒結過程中Fe2O3與游離CaO(fCaO)反應生成2CaO·Fe2O3(即C2F，熔點為1449℃)，原料中的雜質Al2O3同fCaO反應生成4 CaO·Al2O3·Fe2O3即(C4AF，熔點為1415℃)，以上兩種低熔點礦物C2F和C4AF促進爐底干搗料燒結。顯而易見，這種爐底搗打料是靠液相來促進燒結。爐底料中含Fe2O3量越多，爐底料燒結性越好燒結層越厚，同時帶來的弊病是爐底料的高溫性能、荷重軟化性、抗折強度、熱震性能和抗渣蝕沖刷性能越差，從而爐底壽命越短。另外，目前電爐煉鋼，為了降低煉鋼成本、節約能源，都在以鐵水代替廢鋼為原料。由于鐵水中的Si含量較廢鋼料中高，Si在電爐氧化條件下變成SiO2，對爐底料侵蝕加重，因此低鈣高鐵鎂質干法搗打料不適應煉鋼原料的變化。

發明內容
本發明的目的在于提供一種高鈣低鐵鎂質干法搗打料，其可適應煉鋼使用鐵水為主要原料、能快速燒結、大大提高爐底工作襯的高溫性能、抗渣性能、熱震性能和使用壽命。從而克服了現有技術存在的缺點。
本發明的另一個目的在于提供一種高鈣低鐵鎂質干法搗打料的制備方法。
本發明高鈣低鐵鎂質干法搗打料使用的原料為輕燒鎂粉、輕燒白云石粉、電熔鎂砂、電熔鎂砂超微粉、軋鋼廢料氧化鐵皮或煉鋼副產品氧化鐵粉、柴油，高鈣低鐵鎂質干法搗打料的化學組份及重量百分比組成包括MgO 64-87％、CaO 10-30％、Fe2O30.5-4％，SiO20-1.2％，Al2O30-0.5％，柴油為原料總重量的0-0.3％；電熔鎂砂超微粉的細度≤10μm，平均細度≤1.5μm；電熔鎂砂粒度為3-1mm、1-0mm。
其化學組份及重量百分比優選組成包括MgO 68-86％、CaO 12-25％、Fe2O32-3.5％。
本發明高鈣低鐵鎂質干法搗打料CaO含量高、Fe2O3含量低，因此具有更高的抗渣侵蝕性能，爐底燒結層較薄，這樣能防止爐底產生大裂紋、避免漏爐事故，提高爐底使用壽命。本發明搗打料中CaO含量為10％-30％、Fe2O3含量為0.5-4％，而現有技術中CaO僅為6％-9％，Fe2O3含量為5-8％，所以本發明的爐底搗打料中含有更多的游離CaO(fCaO)。具有更高的活性。CaO很容易捕捉爐渣中的SiO2。由于(即C2S)或(即C3S)。C2S和C3S都是高熔點化合物，能使爐渣粘度增大，阻礙熔渣向爐底料中深滲，防止爐底繼續受渣蝕。因此本發明尤其適應以鐵水代替廢鋼為爐料的煉鋼新工藝。
本發明高鈣低鐵鎂質干法搗打料使用電熔鎂砂超微粉作為高溫結合劑，因此具有更高的高溫性能、高溫強度大。本發明搗打料是以固相燒結為主，靠超微粉的凝聚，形成高溫固相直接結合。由于超微粉粒徑很小(平均為1.53μm)，活性很大，不僅降低了搗打料整體燒結溫度，還由于超微粉的高流變特性，帶動粗顆粒的流變，使顆粒堆積更緊密，高填充性使氣孔排除更完善。由于超微粉的高凝聚力，燒結層的強度更大。
本發明爐底搗打料使用了柴油，在制備過程中其先附在粗粒原料表面，可使后加入的電熔鎂砂超微粉分布均勻，防止顆粒偏析。同時柴油還有防止超微粉水化和防潮作用。
本發明在高溫使用過程中始終保持具有耐高溫、耐高溫沖刷等優異的高溫性能，因此提高了爐底壽命，從而降低消耗，提高煉鋼效率。
本發明的制備方法步驟如下
1.分別將所需輕燒鎂粉、輕燒白云石粉、軋鋼廢料氧化鐵皮或煉鋼副產品氧化鐵粉的原料用雷蒙磨細磨，使粒度≤0.088mm的含量≥95％；2.上述已細磨的原料放入濕碾機中，并加2-5％的水，混煉10分鐘，成泥料；3.上述泥料送入成球機，壓球，球的直徑為30-60mm，并堆放自然干燥；4.上述已干燥的球送入豎窯煅燒，煅燒溫度為1650-1750℃，保溫8-10小時；5.將上述煅燒后的球送入腭式破碎機、反擊破碎機進行破碎，經多層篩篩粉，將其中一部分用球磨機磨粒度≤0.088mm的細粉，將得到的6-3mm、3-1mm、1-0mm、≤0.088mm四種粉料分別存放；6.上述四種粉料、電熔鎂砂顆粒(3-1mm、1-0mm)、電熔鎂砂超微粉按Andreassen方程進行最緊密顆粒堆積配料，將所需上述四種粒度的粉料和二種粒度的電熔鎂砂顆粒放入混煉機中，加入所需柴油初步混煉5分鐘，再加入所需電熔鎂砂超微粉，再混煉8分鐘，至混合均勻，得到成品，然后進行包裝。
具體實施例方式
本發明搗打料鋪在爐底的鎂磚永久層上，每層厚度為120-150mm，反復搗實，然后再加新料再搗實，直到達到設計總厚度。首次使用時應使用小功率供電，熔清前不吹氧，多次進行悶爐，使爐底搗打料有充分時間燒結，防止浮起。
本發明在某鋼廠100噸超高功率直流電爐小爐底處應用，一次壽命達340次，經過適當修補后，又使用327次，綜合壽命為667次，噸鋼爐底料消耗1.2kg/t。本發明在某鋼廠150噸超高功率交流電爐上應用，該爐每爐裝鐵水50噸，本發明與現有技術對比如下現有技術爐底搗打料最高壽命305次，噸鋼爐底料消耗1.05kg/t。本發明爐底搗打料最高壽命385次，噸鋼爐底料消耗0.86kg/t。本發明在某鋼廠70噸康斯迪電爐上應用，該爐每爐裝鐵水1/3左右，最高壽命達545爐，噸鋼消耗為1.1kg/t。
實施例1將輕燒鎂粉(灼減≤3％、MgO≥94％、SiO2≤0.8％)600Kg，輕燒白云石粉(灼減≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)350Kg，氧化鐵粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)50Kg，按上述制備方法步驟中1-5制備，其中第2步加水40Kg，其中第3步中球的直徑為30mm，其中第4步中煅燒溫度為1650℃-1680℃，保溫8小時；然后取6-3mm粒度粉料240Kg、3-1mm粒度粉料184Kg、1-0mm粒度粉料173Kg、≤0.088mm的細粉185Kg，粒度為3-1mm的電熔鎂砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、顆粒體積密度≥3.45g/cm3)84Kg，粒度為1-0mm的電熔鎂砂89Kg，20#柴油3Kg，電熔鎂砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒徑≤10μm、平均粒徑≤1.53μm)42Kg，按步驟6制備。
實施例2將輕燒鎂粉(灼減≤12％、MgO≥78％、SiO2≤0.6％、CaO6-9％)720Kg，輕燒白云石粉(灼減≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)240Kg，氧化鐵粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)40Kg，按上述制備方法步驟中1-5制備，其中第2步加水30Kg，其中第3步中球的直徑為60mm，其中第4步中煅燒溫度為1700℃-1750℃，保溫10小時；然后取6-3mm粉料240Kg、3-1mm粉料206Kg、1-0mm粉料196Kg、≤0.088mm的細粉185Kg，粒度為3-1mm的電熔鎂砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、顆粒體積密度≥3.45g/cm3)63Kg，粒度為1-0mm的電熔鎂砂50Kg，20#柴油3Kg，電熔鎂砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒徑≤10μm、平均粒徑≤1.53μm)57Kg，按步驟6制備。
實施例3將輕燒鎂粉(灼減≤12％、MgO≥78％、SiO2≤0.6％、CaO6-9％)470Kg，輕燒白云石粉(灼減≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)500Kg，氧化鐵皮粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)30Kg，按上述制備方法步驟中1-5制備，其中第2步加水50Kg，其中第3步中球的直徑為40mm，其中第4步中煅燒溫度為1680℃-1720℃，保溫9小時；然后取6-3mm粉料240Kg、3-1mm粉料221Kg、1-0mm粉料196Kg、≤0.088mm的細粉185Kg，粒度為3-1mm的電熔鎂砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、顆粒體積密度≥3.45g/cm3)48Kg，粒度為1-0mm的電熔鎂砂30Kg，20#柴油3.0Kg，平均粒徑≤1.53μm的電熔鎂砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒徑≤10μm)77Kg，按步驟6制備。
本發明所用原料中軋鋼廢料氧化鐵皮、煉鋼副產品氧化鐵粉可到相關廠去購買，其它原料可在市場購買。
權利要求
1.一種高鈣低鐵鎂質干法搗打料，其特征在于高鈣低鐵鎂質干法搗打料的原料為輕燒鎂粉、輕燒白云石粉、電熔鎂砂、電熔鎂砂超微粉、軋鋼廢料氧化鐵皮或煉鋼副產品氧化鐵粉、柴油，高鈣低鐵鎂質干法搗打料的化學組份及重量百分比組成包括MgO64-87％、CaO10-30％、Fe2O30.5-4％，SiO20-1.2％，Al2O30-0.5％，柴油為原料總重量的0-0.3％；電熔鎂砂超微粉的細度≤10μm，平均細度≤1.5μm；電熔鎂砂粒度為3-1mm、1-0mm。
2.根據權利要求1所述的高鈣低鐵鎂質干法搗打料，其特征在于MgO68-86％、CaO12-25％、Fe2O32-3.5％。
3.一種高鈣低鐵鎂質干法搗打料的制備方法，其特征在于制備方法的步驟如下(1)分別將所需輕燒鎂粉、輕燒白云石粉、軋鋼廢料氧化鐵皮或煉鋼副產品氧化鐵粉的原料用雷蒙磨細磨，使粒度≤0.088mm的含量≥95％；(2)上述已細磨的原料放入濕碾機中，并加2-5％的水，混煉10分鐘，成泥料；(3)上述泥料送入成球機，壓球，球的直徑為30-60mm，并堆放自然干燥；(4)上述已干燥的球送入豎窯煅燒，煅燒溫度為1650-1750℃，保溫8-10小時；(5)將上述煅燒后的球送入腭式破碎機、反擊破碎機進行破碎，經多層篩篩粉，將其中一部分用球磨機磨粒度≤0.088mm的細粉，將得到的6-3mm、3-1mm、1-0mm、≤0.088mm四種粉料分別存放；(6)上述四種粉料、電熔鎂砂顆粒(3-1mm、1-0mm)、電熔鎂砂超微粉按Andreassen方程進行最緊密顆粒堆積配料，將所需上述四種粒度的粉料和二種粒度的電熔鎂砂顆粒放入混煉機中，加入所需柴油初步混煉5分鐘，再加入所需電熔鎂砂超微粉，再混煉8分鐘，至混合均勻，得到成品，然后進行包裝。
全文摘要
本發明提供一種高鈣低鐵鎂質干法搗打料及其制備方法。本發明的原料為輕燒鎂粉、輕燒白云石粉、電熔鎂砂、電熔鎂砂超微粉、軋鋼廢料氧化鐵皮及煉鋼副產品氧化鐵粉、柴油。本發明具有更高的高溫性能、荷重軟化性、抗折強度、熱震性能及更高的抗渣侵蝕性能，爐底燒結層薄。尤其適應以鐵水代替廢鋼為爐料的煉鋼新工藝。在高溫使用過程中保持耐高溫、耐高溫沖刷等優異高溫性能，提高了爐底壽命，從而降低消耗，提高了煉鋼效率。
文檔編號C04B35/66GK1654415SQ200510011208
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月20日 優先權日2005年1月20日
發明者李廣達, 張永祿, 王艷玲, 金元剛 申請人:海城華宇耐火材料有限公司