目前,我国大部分铸管、铸铁及炼钢企业的铁水包用耐火材料都采用耐火砖砌筑,这种用耐火砖砌筑的铁水包内衬有很多缺点,如:(1)耐火砖的消耗量大,会造成一次污染,从而破坏环境;(2)砌筑劳动强度大;(3)易发生漏包事故;(4)铁水包粘包比较严重,降低了使用寿命;(5)铁水包及包嘴消耗量大等。
为了克服这些缺点和问题,有的钢铁企业和铸管厂家也曾研究并改用了高铝浇注料整体浇注铁水包内衬,但还是由于粘渣现象严重,打包困难,影响了其使用效果。因此,针对该现象从该类浇注的选材以及添加物方面作了一些探讨,以期达到提高性能的目的。
1铁水包浇注料的原材料
1.1原料的选择
铁水包整体浇注料用材的选择主要考虑3方面:
(1)具有较高的使用寿命。同砖砌衬体相比,要求浇注料具有较高的密度及强度,整体性要好,能较好抵抗高温铁水及渣的冲刷、侵蚀。
(2)具有良好的施工性能。要求浇注时间易于控制,可满足不同季节施工需要,振动流动性要好。
(3)同耐火砖相比,能满足快速烘烤要求,具有较高的性能价格比。为此,实验中选择的原料以山西的一级、特级1和特级2高铝矾土作为浇注料的骨料,细粉也用这3类原料,并选取用了适当的膨胀剂和防爆剂。为了提高浇注料的热震稳定性及抗渣性,还选用了少量的碳化硅及石墨等原料。为了降低过量水分形成的气孔率,还加入了一定量的减水剂。
1.2高铝浇注料的粒度级配确定
为了获得性能良好的浇注料,在借鉴钢包浇注料的经验基础上,对试验中试样的粒度级配进行了严格的选定和控制。其骨料粒度在1～10mm占65%~70%。选取粒度小于0.088mm占95%以上的作细粉,其用量占30%~35%。
1.3合剂的选择
考虑到铁水渣中与浇注料中的钙硅氧化物平衡问题,试验过程中选择纯铝酸钙水泥铝作为铁水包浇注料的结合剂。
2实验过程及结果
2.1实验过程
将上述准备的物料准确称量并加入一定量的水,搅拌均匀后在振动台上振动成型为160mm×40mm×40mm和230mm×113mm×65mm的样品后养护1天后脱模。放入烘箱中于110℃×24h烘干。又于1100℃×3h进行热处理后,进行各性能的检测。同时将试样切割成φ50mm×50mm于1450℃×3h进行抗渣试验。
2.2实验结果
将准备好的试样对其进行物理性能检测,该浇注料的性能变化可看出:试样的理化性能随着矾土料的等级变化而变化,试样的各种常规物理性能以特级
2为最好。随铝粉加入量的增加,试样性能也发生相应的变化,试样的抗铁渣渗透性随着
铝粉含量的不同,都有较好的效果。铁渣的渗透一般在3mm左右,最多是5mm,加入铝粉2%的试样的抗铁渣的渗透性最好。
从试样的热震稳定性看,该浇注料经1100℃水冷抗热震试验,其热震次数均大于25次。但随着次数的增加,试样中的碳被氧化的深度也增加。
3分析与讨论
3.1原料对浇注料体积密度的影响
铁水包使用过程中损坏的主要原因是铁水的渗当合理的粒度级配一定时,高致密的原料及其它添加物的影响就成为主要因素。从实验结果看,浇注料的体积密度随矾石料的等级提高而增大,并随铝粉的加入量增加而增大。
3.2结合剂的选取对浇注料性能的影响
结合剂是浇注料的关键所在,它不仅影响铁水包浇注料衬的整体性、强度,而且还关系到铁水包的抗渣性能。选用纯铝酸钙水泥作合剂,因为铁水渣中Al2O3、CaO、SiO2易与浇注料的酸性物质及碱性物质发生反应,平衡渣与料中的Al2O3、CaO、SiO2浓度,减小浓度梯度,从而降低这种反应的可能性和由这种反应造成的粘现象。实验结果表明,浇注料抗渣的渗透性能良好。
3.3铝粉的加入对浇注料的抗渣性影响
从实验看出铝粉的加入对浇注料的抗渣性影响较明显,铁水渣的渗透一般在3mm左右,最多5mm。当铝粉加入量为2%时,试样的抗铁水渗透性最好。分析原因可能是由于所加入的铝粉在铁水包使用过程中发生氧化生成Al2O3,且活性较高,与渣中的碱性物质反应生成CA或其它铝酸钙产物,一方面填充了气孔,堵塞了渣侵的通道,另一方面,所产生的铝酸钙物质平衡了渣与炉衬中的钙浓度,迫使渣向衬内的浸润速度减慢。
3.4石墨对抗渣侵的影响
铁水包由于粘渣严重,易造成清渣时的机械损伤,这也是影响浇注料衬继续使用的一个重要因素。粘渣的一个主要原因是浇注料中的Al2O3、SiO2与渣中的CaO等成分反应生成一些低熔点的特质粘附在浇注料的表面。为了减少这种现象,实验中通过加入一定的石墨来克服,特别是其加入量在5%~7%时,同时,再配以良好的浇注料的组成和降低浇注料的气孔率等措施,铁水包的粘包现象较轻,减少粘渣量效果较好。
4结论
采用特级矾土2和铝粉及添加物,配制的浇注料具有良好的理化性能、抗铁水渗透性及热震稳定性都很好,并具有较好的体积稳定性。用在某铸管厂的铁水包上替代原来的定形制品,可以延长铁水包的使用寿命,并减少了工人劳动强度。
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