在钢铁工业中含碳耐火材料(整体塞棒、免烘烤长水口、浸入式水口)需要稳定的抗热震性保证安全连铸,优异的抗冲刷性保证高效连铸。开发和生产高抗热震性,抗冲刷性能协同提高的含碳耐火材料制品是耐材企业的立足之本,简单的调整石墨加入量很难兼顾含碳耐火材料的抗热震性和抗冲刷性能。目前铝碳耐火材料广泛应用于连铸三大件,中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司研究人员的研究了玻璃粉对中低碳(15%)和高碳(24%)铝碳耐火材料性能的影响,以期能够更大限度地提高热震性能保证连铸生产的安全和稳定。
试验以电熔白刚玉(0.6~0.2、≤0.2和≤0.044 mm),电熔锆莫来石(0.6~0.2 mm),鳞片石墨595,w(固定碳)=94.8%为主要原料,Si粉、玻璃粉添加剂(w(SiO2)=36.80%、w(B2O3)=28.70%、w(Na2O)=14.90%;粒度<45 μm)。热塑性液态酚醛树脂为结合剂,溶剂为工业酒精。按照表1配料,首先将刚玉细粉和添加剂预混均匀待用,再将刚玉颗粒、石墨和细粉在高速混练机中完成造粒和均化。在等静压120 MPa条件下成型为25 mm×25 mm×150 mm的试样,在干燥箱中150 ℃固化5 h。生坯样条在电炉中进行热处理。热处理条件为埋碳(焦炭)保护,升温速率1.5 ℃·min-1,升温至900 ℃,保温3 h。按照相关标准检测试样的显气孔率、体积密度、高温抗折强度(1 400 ℃保温 0.5 h)以及常温抗折强度,采用SEM观测试样的显微结构。抗热震性:采用中频炉浸钢法,中频炉中钢水融化保持在 1 600 ℃左右,持坩埚钳加持试样浸入钢水,保持1 min,取出置于空气中冷却至室温,测试常温抗折强度并计算强度保持率。
表1 试样配比(w)/%
原料 |
T0 |
T15 |
T20 |
T25 |
S0 |
S15 |
S20 |
S25 |
|
电熔白刚玉 |
颗粒 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
28 |
35 |
≤0.044 mm |
29.5 |
28 |
27.5 |
27 |
26.0 |
24.5 |
24.0 |
23.5 |
|
电熔锆莫来石 |
0.6~0.2 mm |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
石墨 |
15 |
15.0 |
15.0 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
|
Si粉 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
|
玻璃粉 |
0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
|
液态树脂 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
|
固态树脂 |
5.0 |
5.0 |
3.5 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
结果表明:(1)不同石墨含量(15%、24%)的铝碳耐火材料引入玻璃粉,显气孔率和体积密度变化不大,由于玻璃粉在900 ℃条件下与铝碳材料基质中刚玉细粉产生烧结,常温抗折强度随着玻璃粉添加量变大,T系列和S系列试样均明显变大,且呈逐步上升趋势;高温抗折强度呈降低趋势。玻璃粉对铝碳耐火材料抗冲刷性能需要进一步试验验证。(2)铝碳耐火材料中加入玻璃粉,由于玻璃粉在较低温度形成玻璃相,缓冲铝碳试样急剧升温产生的应变,改善了铝碳耐火材料的抗热震性能。玻璃粉改善中低碳铝碳材料的抗热震性能更明显。(摘编自《2019年全国耐火原料学术交流会论文集》,作者马渭奎等)