俄罗斯马钢公司主要使用镁碳质喷补料对炼钢转炉的出钢区、装料区和轴耳区等易损毁部位内衬进行修补。针对喷补料的特点,该公司的技术人员了开发研究了炼钢转炉内衬修补用碱性喷补料。研制喷补料时骨料使用镁砂或焦油结合电熔镁砂颗粒与鳞片石墨的复合材料。为了提高喷补料的工艺性能和使用性能,在配料中加入了聚磷酸钠和含碳成分(煤沥青、carbores、酚醛树脂等)的复合结合剂、特殊的添加剂硅酸盐材料、膨润土、硫酸镁。在选择结合剂和添加剂的同时确定了喷补料的粒度组成。
试验首先研究了喷补料的附着性能。从最初的20个配料中选出10个(见表1)与耐火材料内衬粘结性好的配料,这些配料中均含有聚磷酸钠。第二阶段,以40 MPa的压力将喷补料制成试样,分析其性能指标。试样在干燥箱内进行热处理,最高温220 ℃时保温120 min,干燥后进行1 000 ℃的炭化处理。试验结果列于表1。
表1 实验室选配喷补料的性能指标
配料 |
220 ℃热处理后 |
1 000 ℃炭化后 | ||||
显气孔率 |
体积密度/(g·cm-3) |
耐压强度 |
显气孔率 |
体积密度 |
耐压强度 | |
2 |
16.7 |
2.30 |
22.0 |
27.1 |
2.25 |
25.5 |
3 |
20.4 |
2.30 |
23.5 |
28.5 |
2.28 |
25.9 |
5 |
16.0 |
2.36 |
26.5 |
30.5 |
2.24 |
8.4 |
6 |
15.0 |
2.42 |
25.0 |
31.6 |
2.22 |
7.8 |
7 |
17.1 |
2.36 |
21.5 |
- |
- |
5.9 |
9 |
14.2 |
2.42 |
31.8 |
- |
- |
9.8 |
13 |
14.7 |
2.44 |
34.2 |
- |
- |
10.9 |
19 |
14.5 |
2.41 |
29.8 |
- |
- |
11.2 |
20 |
13.6 |
2.41 |
31.2 |
- |
- |
13.0 |
22 |
14.0 |
2.46 |
32.7 |
- |
- |
12.0 |
分析试验结果发现,在结合剂系统中用carbores代替粉状酚醛树脂对喷涂料炭化后的强度产生较好的影响。配料中镁砂细粉的含量在5.0%~20.0%之间。研究结果发现,将配料中细粉含量降低到10.0%以下,喷补料的附着性会下降,耐压强度也会下降。细颗粒含量在15.0%~20.0%之间,喷补料在高温下会产生明显收缩,会发生龟裂,与喷补表面的粘结强度也会下降。由此看来,镁砂细粉的最佳含量应该在10.0%~15.0%之间。为了提高喷补料的附着性,减少喷补层的收缩,提高其强度,最好在配料中加入细磨石英粉和硅微粉。
对2、5、9和13号配料制成喷补料进行工业试验,其配方见表2。
表2 试生产的喷补料的配料
指标 |
ТМПУ-1 |
ТМПУ-2 |
ТМПУ-3 |
ТМПУ-4 |
w(MgO)/% |
95.1 |
94.9 |
94.1 |
87.3 |
w(CaO)/% |
1.6 |
1.5 |
1.5 |
1.1 |
w(P2O5)/% |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
2.0 |
w(C)/% |
8.0 |
10.1 |
11.6 |
11.0 |
w(灼减)/% |
9.0 |
11.1 |
12.9 |
11.8 |
3.2 mm筛余量/% |
4.9 |
5.0 |
4.7 |
3.5 |
工业试验结果表明,ТМПУ-4喷补料具有较好的工艺性能,与转炉内衬表面粘结性好。喷补时形成平整的一层,没有出现回弹和扬尘。为了测定喷补料的使用寿命,制备了6 t ТМПУ-4喷补料,喷补前转炉寿命为2 397炉,喷补后达到2 417炉,提高了20炉,喷补了6次,喷补前内衬厚度为883 mm,喷补后厚度882 mm。计算可知转炉内衬平均蚀损速度为每炉0.3 mm,每喷补一次可冶炼2炉。
(编译自俄刊《新型耐火材料》2010,№11)