绿碳化硅替代氧化铬生产中间包水口用环保火泥的研究和应用
发布日期： 2020-07-03 09:18:30 阅读量（532） 作者：耐火泥浆又称火泥，由耐火粉料、结合剂和外加剂组成。几乎所有的耐火原料都可用作配制耐火泥浆的粉料。根据组成材质的不同，耐火泥浆可以分为黏土质耐火泥、高铝质耐火泥、硅质耐火泥、镁质耐火泥等。
中间包是短流程钢厂中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。中间包水口用火泥则是该耐火制品砌体的砌缝材料。最常见的为将铬刚玉火泥用在水口和座砖之间。铬刚玉火泥是由氧化铬粉、α-氧化铝微粉、磷酸二氢铝等搅拌而成，其作用是填充水口和座砖之间的缝隙，减少钢水的渗透侵蚀，但其中氧化铬粉经高温会转化为六价铬，会对环境造成污染。随着社会进步和环保要求的提高，对之提出无铬化要求。
（绿碳化硅）
本文利用绿碳化硅替代氧化铬粉，其成分中不含铬，达到环保要求，具有一定社会效应;添加一定量的蓝晶石，优化了粒度级配，提高耐侵蚀性、抗冲刷性;加入适量的竣甲基纤维素钠、黄糊精等外加剂，保证其具有适当的黏性，以及在存放过程中不易沉降。在铬刚玉火泥基础上研制的中间包水口用环保火泥在某钢厂长材南区和汽车板北区中间包中使用，现场反映施工性能良好、黏性适宜，具有足够的耐侵蚀性、抗冲刷性，满足钢厂工艺要求。
1.1试验原料
试验用主要原料为蓝晶石(粒度为0.21-0mm)、白刚玉(粒度为120目、240目、325目)、绿碳化硅(粒度为<45μm)、α-氧化铝微粉(粒度为<5μm)，其化学组成如表1所示。
表1主要原料的化学组成
另外，还有竣甲基纤维素钠、黄糊精，以及磷酸二氢铝溶液(比重为1.33-1.36g/cm3)等。
1.2试验方法
(1)按重量比例分别称取蓝晶石(粒度为0.21-0mm)、白刚玉(粒度为120目、240目、325目)、绿碳化硅(粒度为<5μm)、α-氧化铝微粉(粒度为<5μm)、竣甲基纤维素钠和黄糊精，在水泥胶砂搅拌机中干混均匀。
(2)随后，缓慢地加入适量磷酸二氢铝溶液(比重为1.33-1.36g/cm3)，然后充分搅拌。
(3)充分搅拌后，按照GB/T22459.4-2008测定常温抗折黏接强度(200℃×24h);按照GB/T22459.7-2008测定线变化率(1500℃×3h)。
1.3试验结果及分析
1.3.1氧化铬粉替代原料的选择
在铬刚玉火泥的基础上，分别用锆刚玉、氧化锆和绿碳化硅替代其中氧化铬粉进行试验，并观察其性能，结果如表2所示。
表2氧化珞粉替代原料的选择
由表2中明显可见，选用绿碳化硅作为氧化珞粉替代原料较为适合。
1.3.2磷酸二氢铝溶液加入量的选择
对于磷酸二氢铝溶液，分别以质量百分比20%，17%和15%加入，并观察其性能，结果如表3所示。
表3磷酸二氢铝溶液加入量的选择
1.3.3蓝晶石加入试验
为控制中间包水口用环保火泥的线变化率，防止其在高温下发生收缩，从而造成渗钢，以质量百分比8%加入蓝晶石，然后进行试验，结果如表4所示。
表4蓝晶石加入试验
由表4中结果可见，未加蓝晶石时，线变化率为-0.37(收缩);而当蓝晶石加入量为8%时，线变化率为0.55(膨胀)。因此，添加一定量的蓝晶石，可以控制中间包水口用环保火泥的线变化率;同时，优化了粒度级配，提高耐侵蚀性、抗冲刷性。
(1)按试验最终确定的配比称量各固体原料。
(2)将称量好的固体原料加入到V型混合机中，预混20-30min。
(3)将预混好的原料全部倒入泥浆搅拌机中混炼，干混5-10min。
(4)干混后，将磷酸二氢铝溶液缓慢地加入到泥料中，然后湿混25-30min。
(5)将混炼好的火泥放入广口塑料桶中，密封包装，放置在阴凉干燥处保存。
(6)对火泥进行取样，然后按照1.2.3中方法进行检测，中间包用环保火泥的检测指标性能如下所示：1)200℃×24h抗折黏结强度为3.1MPa;2)1500℃×3h线性变化率为0.76%。
3应用举例
(1)将环保火泥在某钢厂长材南区2#机13#包(快换)方坯中包上水口与座砖之间使用700min后下线，共计25炉，使用正常。
现场施工性能良好、黏性适宜，耐侵蚀性强，具体如图1所示。
(2)将环保火泥放入广口塑料桶中，密封包装，置于阴凉干燥处30天后，外观无明显变化;然后，在某钢厂汽车板北区27#中包上水口与座砖之间使用245min，共计6炉，使用正常。
现场施工性能和烧结性能良好，黏性适宜，具体如图2所示。
4结束语
(1)利用绿碳化硅替代氧化铬粉，火泥中不含鎔，达到环保要求，具有一定社会效应。
(2)添加一定量的蓝晶石(粒度为0.21-0mm)，控制中包火泥的线变化率;同时，优化了粒度级配，提高耐侵蚀性、抗冲刷性。
(3)加入适量的竣甲基纤维素钠、黄糊精等外加剂，保证其具有适当的黏性，以及在存放过程中不易沉降，密封保存30天以上，外观和性能无明显变化，储存性能良好。
(4)环保火泥在钢厂中间包中使用，现场反映施工性能良好、黏性适宜，具有足够的耐侵蚀性、抗冲刷性，满足钢厂工艺要求。
(5)环保火泥中用蓝晶石代替刚玉，利用绿碳化硅替代氧化铬粉，同时减少磷酸二氢铝的使用量，使得其成本降低。
王德军，胡正阳，段春云
(瑞泰马钢新材料科技有限公司)
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