成果完成人：佘凤娅 张志成 关萍 孟利凤 许玉琴

第一完成单位：长兴明天炉料有限公司

成果简介：

一、课题来源与背景 镁质捣打料施工方便、服役寿命较高、不污染钢液、抗渣侵蚀性能较强,现已在中间包工作衬得到广泛应用。现有的镁质捣打料一般以烧结或电熔镁砂为原料制得,体积密度较大且导热系数较高。在使用过程中,会导致中间包炉壳温度过高,造成大量热量损失,同时,熔渣对镁砂的润湿性较好,在服役过程中镁质耐火材料易被熔渣渗透,造成耐火材料损毁。

二、研究目的与意义 随着炼铁工业的发展和生产效率的提高,铁沟用耐火材料越来越成为炼铁生产的制约因素。现有的镁质捣打料一般以烧结或电熔镁砂为原料制得,体积密度较大且导热系数较高,但熔渣对镁砂的润湿性较好,在服役过程中镁质耐火材料易被熔渣渗透;而ASC质免烘烤捣打料采用刚玉等重质骨料致密性好,抗冲刷、耐侵蚀、高强度性能明显,但保温性差、材料成本高,也难以满足高炉使用要求。为了解决上述问题,本项目研究开发一种工艺简单和施工方便的轻量化方镁石-镁铝尖晶石捣打料的制备方法。产品具有隔热性好、抗侵蚀、耐冲刷,以及成本低等特点;可作为工作衬与熔体直接接触,保温性好,节约能耗。

三、主要论点与论据

1.原料系统及配方设计 围绕捣打料的技术特点进行配方设计和对比试验,最后确定出最佳重量百分含量的各个组份组成。

2. 配制方案

(1)按配比称量好上述全部原料; (2)将上述配置好的微粉混合2～4分钟,然后加入到骨料中混合3-5分钟,搅拌均匀,即制得浇注料混合粉料。(3)待混合均匀后,在模具上手工捣打成型出50mm×50mm的试样,于1600℃、3h下烧成。

3. 性能检测 观察烧后试样横剖面的基质与颗粒结合情况。按国标检测烧后试样的耐压强度、线变化率和抗热震性等指标。

4.试验结果 4.1 镁砂细粉加入量对抗渣性和线变化率的影响 4.2 铝镁尖晶石细粉加入量对抗热震性的影响 4.3 氧化铬细粉加入量对耐压强度和抗渣性的影响 5.应用效果 按改进配方生产的捣打料进行多盘取样混合后,标识为“新配方产品1”;同时为了尝试降低产品成本,将新配方原料中0-1mm的白刚玉骨料改为棕刚玉,试生产了一盘取样后标识为“新配方产品2”,分别对产品主要的理化指标和高温物理性能进行检测。 通过检测后的数据说明,新配方产品的各项性能指标与原产品相比有了明显的提高。新配方产品1的捣打料各项物理性能满足企业产品标准,完全适用各种中小型高炉出铁主沟;而新配方2产品因体积密度较低,没能到达使用要求,所以在实际生产中应该选用新产品1的配方。

三、创见与创新

1、该产品采用具有纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料,有效降低了材料的导热系数,骨料中的纳米孔一方面能有效阻止熔渣的渗透,另一方面能够有效吸收因温度剧变产生的热应力,提高了耐火捣打料的抗渣渗透能力和热震稳定性,另一方面利用尖晶石能吸收熔渣中铁锰离子的能力以提高材料的抗渣渗透性能。

2、在捣打料中引入了刚玉细粉和α-Al2O3微粉,一方面利用紧密堆积行为将基质中气孔微纳米化,另一方面会与镁砂细粉和纳米孔径的方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料中的MgO原位生成镁铝尖晶石,增强基质中微颗粒间及骨料与基质间的固固结合程度,进而提高轻量化方镁石-镁铝尖晶石捣打料的高温力学性能。

3、在浇注料引入适量高碳含量的碳黑与高挥发性的沥青复合使用,既保持了沥青的挥发性,又保持了较高的残碳量,从而提高材料的抗渣侵蚀性能、高温性能和抗氧化性能。

4、捣打料中加入适量Cr2O3细粉后,在高温下它与Cr2O3可形成缺位型连续固溶体,这样,造成刚玉晶格的畸变并得到活化,增大了扩散速度,因此促进了材料的烧结,提高材料烧后耐压强度;Cr2O3细粉的加入还能促进方镁石及尖晶石对FeO的吸收,增加了熔渣的粘度,减少了熔渣的渗透通道,从而提高捣打料的抗渣性。

五、社会经济效益、存在的问题

长兴明天炉料有限公司研制的轻量化方镁石-镁铝尖晶石捣打料产品,目前已进入批量生产阶段,产品质量稳定,生产工艺日趋完善,生产经营成本基本平稳。产品正在逐步扩大市场,进行产品成本与经济效益分析的条件已基本具备。现就该产品的投入产出经济效益分析如下：该产品已累计完成销售收入1502万元、利润105万元、上交税金92万元。本项目产品试制成功,将一定程度上满足了市场需求,促进产品结构与产业优化升级,提高企业经济效益,现时,项目将促进本地区耐火产业技术水平的提升。

六、历年获奖情况 本项目核心技术已申请发明专利1件：高炉出铁沟用修补料,申请号：201811246041.3。

成果类别：应用技术

成果水平：国内领先

研究起止时间：2018-01～2018-12