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    鋼包涂抹修補(bǔ)料的研究與應(yīng)用

    2020-11-25 08:24:20黃建坤王義龍王偉強(qiáng)馬偉平畢魏佳
    工業(yè)爐 2020年5期
    關(guān)鍵詞:實(shí)物圖鋼包微粉

    黃建坤,王義龍,王偉強(qiáng),馬偉平,畢魏佳

    (唐山市國(guó)亮特殊耐火材料有限公司,河北 唐山063000)

    隨著國(guó)家對(duì)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能和結(jié)構(gòu)的調(diào)控和整合,鋼鐵行業(yè)重組和優(yōu)化,精煉鋼比例不斷升高。對(duì)耐火材料的要求也不斷提高,鋼包出現(xiàn)局部損毀的情況愈發(fā)嚴(yán)重,鋼包薄弱環(huán)節(jié)的損毀,導(dǎo)致鋼包大修拆包,包齡大幅下降,不僅影響煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏,同時(shí)耐材的消耗量增加,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,國(guó)內(nèi)在鋼包修補(bǔ)料上有相關(guān)的研究[1-5],開發(fā)的新型鋼包涂抹修補(bǔ)料引入新型微粉作為結(jié)合劑,操作簡(jiǎn)單,使用效果好,能充分保證鋼包安全運(yùn)行,提高鋼包綜合經(jīng)濟(jì)效益,具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

    1 試驗(yàn)

    1.1 試驗(yàn)原料及試驗(yàn)配比

    試驗(yàn)用到的主要原料有鎂砂、特級(jí)礬土、SiO2微粉、氧化鋁微粉、板狀剛玉等。

    試驗(yàn)分三個(gè)體系進(jìn)行,分別為鎂質(zhì)體系(鎂砂+硅微粉+磷酸鹽,代號(hào)M)、鋁鎂體系[6](礬土+鎂砂+硅微粉+磷酸鹽,代號(hào)LM)和新型微粉結(jié)合體系(礬土+鎂砂+新型微粉,代號(hào)TM)。

    1.2 試驗(yàn)性能測(cè)試

    不同體系加水?dāng)嚢璩涩F(xiàn)場(chǎng)施工的狀態(tài),模擬使用環(huán)境在用后鋼包磚上進(jìn)行涂抹,對(duì)比其黏結(jié)施工性能。并將用后殘磚與涂抹料一起進(jìn)行1 500 ℃×3 h熱處理,觀察高溫后滲透黏結(jié)性能。

    將涂抹修補(bǔ)料制成40 mm×40 mm×160 mm 的試樣,分別測(cè)定 110 ℃×24 h,1 000 ℃×3 h,1 500 ℃×3 h 熱處理后的強(qiáng)度及線變化率; 制成70 mm×70 mm×70 mm 的試樣,測(cè)試 1 500 ℃×3 h 的抗渣性能。

    2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

    2.1 施工性能

    由圖1~圖3 看出,各體系的涂抹修補(bǔ)料性能都較好; 將涂抹的鋼包磚在1 500 ℃×3 h 條件下進(jìn)行處理,觀察燒后修補(bǔ)料與鋼包磚之間的滲透黏結(jié)性能,如圖 4~圖 6 所示。

    圖1 M 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖2 LM 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖3 TM 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖4 M 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖5 LM 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖6 TM 體系涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    根據(jù)用后涂抹修補(bǔ)料滲透黏結(jié)情況看,M 體系將部分渣層黏結(jié)掉,LM 體系和TM 體系黏結(jié)鋼包渣層多,LM 體系和TM 體系能夠產(chǎn)生部分滲透,與鋼包磚形成牢固的黏結(jié),使用效果較好[7]。

    2.2 強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性

    由圖7~圖10 看出,LM 體系的常溫和中溫抗折耐壓強(qiáng)度高,分析是由于磷酸鹽結(jié)合體系中低溫強(qiáng)度高和鋁、鎂反應(yīng)生成尖晶石強(qiáng)度較高;經(jīng)過高溫處理后,TM 體系抗折耐壓強(qiáng)度高,是由于新型微粉結(jié)合劑促進(jìn)燒結(jié)的原因;從線變化來看,三個(gè)體系都收縮,M 體系和 LM 體系收縮大,TM 體系微收縮,繼續(xù)調(diào)整TM 體系線變化。

    2.3 抗渣性能

    圖7 試樣經(jīng)110 ℃×24 h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    圖8 試樣經(jīng)1 000 ℃×3 h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    圖9 試樣經(jīng)1 500 ℃×3 h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    圖10 試樣熱處理后的線變化率對(duì)比圖

    涂抹修補(bǔ)料與鋼包磚產(chǎn)生部分滲透,較好地與鋼包磚形成牢固結(jié)合的同時(shí)抗渣性能盡量不能降低,以下是三個(gè)體系抗渣性能的對(duì)比。

    由圖11 和表1 看出,抗渣性能從好到差依次為M 體系、TM 體系和 LM 體系。

    圖11 M 體系、TM 體系和LM 體系抗渣樣塊實(shí)物圖

    2.4 應(yīng)用

    綜合施工性能、燒結(jié)性能、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能,選用TM 體系涂抹修補(bǔ)料在某鋼廠150 t鋼包中進(jìn)行試用,試用45 kg,冷態(tài)修補(bǔ)涂抹在鋼包渣線部位。涂抹修補(bǔ)料烘干后未發(fā)現(xiàn)掉落,使用10次后涂抹面積變化不大,使用12 次以后涂抹的面積開始逐漸變小,使用17 次后剩余面積比較小,使用效果較好,但是現(xiàn)場(chǎng)涂抹施工時(shí)發(fā)現(xiàn),涂抹修補(bǔ)料施工性能需要進(jìn)一步提高。

    表1 抗渣侵蝕和滲透深度

    3 完善新型微粉結(jié)合體系涂抹修補(bǔ)料

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工和使用情況,對(duì)TM 體系的施工性能和體積穩(wěn)定性進(jìn)行完善。加入白泥和糊精兩種增塑劑,調(diào)整涂抹修補(bǔ)料的施工性能; 減少礬土用量,減小涂抹修補(bǔ)料燒結(jié)收縮。TM-1#只加新型微粉結(jié)合劑,TM-2#加新型微粉結(jié)合劑和白泥,TM-3#加新型微粉結(jié)合劑和糊精,TM-4#加新型微粉結(jié)合劑和糊精,并減少礬土加入量。

    3.1 施工性能

    加水?dāng)嚢璩涩F(xiàn)場(chǎng)使用狀態(tài),加入白泥后,修補(bǔ)料黏涂抹工具;加入糊精后涂抹施工性能較好。

    3.2 強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性

    由圖12~圖15 看出,涂抹修補(bǔ)料加入白泥后常溫、中溫和高溫強(qiáng)度提高,但是高溫?zé)Y(jié)收縮嚴(yán)重;加入糊精后常溫、 中溫和高溫強(qiáng)度有一定程度的下降;減少礬土用量,強(qiáng)度有所提高,線變化表現(xiàn)為微膨脹,有利于修補(bǔ)料牢固的黏結(jié)在修補(bǔ)部位。

    圖12 試樣經(jīng)110℃×24 h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    3.3 抗渣性

    由圖16~圖19 抗渣坩堝樣塊實(shí)物圖和表2 中數(shù)據(jù)得出:加入白泥比不加白泥抗渣性差,加入糊精抗渣性比加入白泥差,減少礬土用量,樣塊抗渣性提高。

    圖13 試樣經(jīng)1000℃×3h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    圖14 試樣經(jīng)1 500℃×3 h 處理后的強(qiáng)度對(duì)比圖

    圖15 試樣熱處理后的線變化率對(duì)比圖

    圖16 TM-1#樣塊實(shí)物圖

    圖17 TM-2#樣塊實(shí)物圖

    圖18 TM-3#樣塊實(shí)物圖

    圖19 TM-4#樣塊實(shí)物圖

    3.4 應(yīng)用

    配制一定量TM-4#試驗(yàn)涂抹修補(bǔ)料,在某110t 鋼包包壁進(jìn)行冷態(tài)整體涂抹。使用情況如圖20、圖21 所示。

    表2 抗渣侵蝕深度

    圖20 包壁涂抹修補(bǔ)料實(shí)物圖

    圖21 涂抹修補(bǔ)料使用20 次后實(shí)物圖

    改善后的涂抹修補(bǔ)料,施工性能優(yōu)良,涂抹20 mm 左右厚,鋼包周轉(zhuǎn)使用20 余次,使用效果較好。

    4 結(jié)論

    (1)鎂質(zhì)體系、鋁鎂體系和新型微粉結(jié)合體系鋼包涂抹修補(bǔ)料的施工性能、燒結(jié)性能、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明新型微粉結(jié)合體系涂抹修補(bǔ)料綜合性能好,并且在鋼廠試用效果優(yōu)良。

    (2)新型微粉結(jié)合體系中添加糊精有利于提高涂抹修補(bǔ)料的施工性能。

    (3)減少礬土加入量,新型微粉結(jié)合體系鋼包涂抹修補(bǔ)料的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和抗渣性能都有提高,鋼廠使用效果良好。

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