高钙低铁镁质干法捣打料及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及不定形耐火材料，特别涉及高温冶炼容器的衬里不定形耐火材料。
背景技术
炼钢电炉炉底、冶炼铁合金电炉炉底和热兑精炼装置炉底是冶炼设备非常重要的部位，该处用的耐火材料好坏直接关系到炼钢快速高效、优质低耗新技术的实施，也关系到避免漏炉事故安全生产。
在现有技术中，炼钢电炉炉底和冶炼铁合金电炉及精炼包炉底使用的工作衬料主要有两大类：一类是用砖砌筑炉底，主要是用镁碳砖和烧镁砖。镁碳砖导热系数大，可补性差，导致使用寿命短，成本高；烧镁砖热震性能差，容易裂纹剥落，可补性也差，烧镁砖抗渣中SiO2侵蚀性差，综合原因寿命更短。另外，炉底使用砖砌筑，不仅材料成本高，而且工人劳动强度大，是一种较落后的技术，目前使用较少。
另一类是用低钙(CaO6％-9％)高铁(Fe2O35％-8％)镁质干法捣打料进行捣制。这种捣打料是以Fe2O3作为烧结剂，Fe2O3是一种非耐火氧化物，熔点为1576℃。将Fe2O3配入MgO-CaO系物料中，在烧结过程中Fe2O3与游离CaO(fCaO)反应生成2CaO·Fe2O3(即C2F，熔点为1449℃)，原料中的杂质Al2O3同fCaO反应生成4 CaO·Al2O3·Fe2O3即(C4AF，熔点为1415℃)，以上两种低熔点矿物C2F和C4AF促进炉底干捣料烧结。显而易见，这种炉底捣打料是靠液相来促进烧结。炉底料中含Fe2O3量越多，炉底料烧结性越好烧结层越厚，同时带来的弊病是炉底料的高温性能、荷重软化性、抗折强度、热震性能和抗渣蚀冲刷性能越差，从而炉底寿命越短。另外，目前电炉炼钢，为了降低炼钢成本、节约能源，都在以铁水代替废钢为原料。由于铁水中的Si含量较废钢料中高，Si在电炉氧化条件下变成SiO2，对炉底料侵蚀加重，因此低钙高铁镁质干法捣打料不适应炼钢原料的变化。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种高钙低铁镁质干法捣打料，其可适应炼钢使用铁水为主要原料、能快速烧结、大大提高炉底工作衬的高温性能、抗渣性能、热震性能和使用寿命。从而克服了现有技术存在的缺点。
本发明的另一个目的在于提供一种高钙低铁镁质干法捣打料的制备方法。
本发明高钙低铁镁质干法捣打料使用的原料为：轻烧镁粉、轻烧白云石粉、电熔镁砂、电熔镁砂超微粉、轧钢废料氧化铁皮或炼钢副产品氧化铁粉、柴油，高钙低铁镁质干法捣打料的化学组份及重量百分比组成包括：
MgO 64-87％、
CaO 10-30％、
Fe2O3 0.5-4％，
SiO2 0-1.2％，
Al2O3 0-0.5％，
柴油为原料总重量的0-0.3％；电熔镁砂超微粉的细度≤10μm，平均细度≤1.5μm；电熔镁砂粒度为3-1mm、1-0mm。
其化学组份及重量百分比优选组成包括：
MgO 68-86％、
CaO 12-25％、
Fe2O3 2-3.5％。
本发明高钙低铁镁质干法捣打料CaO含量高、Fe2O3含量低，因此具有更高地抗渣侵蚀性能，炉底烧结层较薄，这样能防止炉底产生大裂纹、避免漏炉事故，提高炉底使用寿命。本发明捣打料中CaO含量为10％-30％、Fe2O3含量为0.5-4％，而现有技术中CaO仅为6％-9％，Fe2O3含量为5-8％，所以本发明的炉底捣打料中含有更多的游离CaO(fCaO)。具有更高的活性。CaO很容易捕捉炉渣中的SiO2。由于(即C2S)或(即C3S)。C2S和C3S都是高熔点化合物，能使炉渣粘度增大，阻碍熔渣向炉底料中深渗，防止炉底继续受渣蚀。因此本发明尤其适应以铁水代替废钢为炉料的炼钢新工艺。
本发明高钙低铁镁质干法捣打料使用电熔镁砂超微粉作为高温结合剂，因此具有更高的高温性能、高温强度大。本发明捣打料是以固相烧结为主，靠超微粉的凝聚，形成高温固相直接结合。由于超微粉粒径很小(平均为1.53μm)，活性很大，不仅降低了捣打料整体烧结温度，还由于超微粉的高流变特性，带动粗颗粒的流变，使颗粒堆积更紧密，高填充性使气孔排除更完善。由于超微粉的高凝聚力，烧结层的强度更大。
本发明炉底捣打料使用了柴油，在制备过程中其先附在粗粒原料表面，可使后加入的电熔镁砂超微粉分布均匀，防止颗粒偏析。同时柴油还有防止超微粉水化和防潮作用。
本发明在高温使用过程中始终保持具有耐高温、耐高温冲刷等优异的高温性能，因此提高了炉底寿命，从而降低消耗，提高炼钢效率。
本发明的制备方法步骤如下：
1.分别将所需轻烧镁粉、轻烧白云石粉、轧钢废料氧化铁皮或炼钢副产品氧化铁粉的原料用雷蒙磨细磨，使粒度≤0.088mm的含量≥95％；
2.上述已细磨的原料放入湿碾机中，并加2-5％的水，混炼10分钟，成泥料；
3.上述泥料送入成球机，压球，球的直径为30-60mm，并堆放自然干燥；
4.上述已干燥的球送入竖窑煅烧，煅烧温度为1650-1750℃，保温8-10小时；
5.将上述煅烧后的球送入腭式破碎机、反击破碎机进行破碎，经多层筛筛粉，将其中一部分用球磨机磨粒度≤0.088mm的细粉，将得到的6-3mm、3-1mm、1-0mm、≤0.088mm四种粉料分别存放；
6.上述四种粉料、电熔镁砂颗粒(3-1mm、1-0mm)、电熔镁砂超微粉按Andreassen方程进行最紧密颗粒堆积配料，将所需上述四种粒度的粉料和二种粒度的电熔镁砂颗粒放入混炼机中，加入所需柴油初步混炼5分钟，再加入所需电熔镁砂超微粉，再混炼8分钟，至混合均匀，得到成品，然后进行包装。
【具体实施方式】
本发明捣打料铺在炉底的镁砖永久层上，每层厚度为120-150mm，反复捣实，然后再加新料再捣实，直到达到设计总厚度。首次使用时应使用小功率供电，熔清前不吹氧，多次进行闷炉，使炉底捣打料有充分时间烧结，防止浮起。
本发明在某钢厂100吨超高功率直流电炉小炉底处应用，一次寿命达340次，经过适当修补后，又使用327次，综合寿命为667次，吨钢炉底料消耗1.2kg/t。本发明在某钢厂150吨超高功率交流电炉上应用，该炉每炉装铁水50吨，本发明与现有技术对比如下：现有技术炉底捣打料：最高寿命305次，吨钢炉底料消耗1.05kg/t。本发明炉底捣打料：最高寿命385次，吨钢炉底料消耗0.86kg/t。本发明在某钢厂70吨康斯迪电炉上应用，该炉每炉装铁水1/3左右，最高寿命达545炉，吨钢消耗为1.1kg/t。
实施例1
将轻烧镁粉(灼减≤3％、MgO≥94％、SiO2≤0.8％)600Kg，轻烧白云石粉(灼减≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)350Kg，氧化铁粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)50Kg，按上述制备方法步骤中1-5制备，其中第2步加水40Kg，其中第3步中球的直径为30mm，其中第4步中煅烧温度为1650℃-1680℃，保温8小时；然后取6-3mm粒度粉料240Kg、3-1mm粒度粉料184Kg、1-0mm粒度粉料173Kg、≤0.088mm的细粉185Kg，粒度为3-1mm的电熔镁砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、颗粒体积密度≥3.45g/cm3)84Kg，粒度为1-0mm的电熔镁砂89Kg，20#柴油3Kg，电熔镁砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒径≤10μm、平均粒径≤1.53μm)42Kg，按步骤6制备。
实施例2
将轻烧镁粉(灼减≤12％、MgO≥78％、SiO2≤0.6％、CaO6-9％)720Kg，轻烧白云石粉(灼减≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)240Kg，氧化铁粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)40Kg，按上述制备方法步骤中1-5制备，其中第2步加水30Kg，其中第3步中球的直径为60mm，其中第4步中煅烧温度为1700℃-1750℃，保温10小时；然后取6-3mm粉料240Kg、3-1mm粉料206Kg、1-0mm粉料196Kg、≤0.088mm的细粉185Kg，粒度为3-1mm的电熔镁砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、颗粒体积密度≥3.45g/cm3)63Kg，粒度为1-0mm的电熔镁砂50Kg，20#柴油3Kg，电熔镁砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒径≤10μm、平均粒径≤1.53μm)57Kg，按步骤6制备。
实施例3
将轻烧镁粉(灼减≤12％、MgO≥78％、SiO2≤0.6％、CaO6-9％)470Kg，轻烧白云石粉(灼减≤15％、MgO 35-40％、CaO 40-48％、SiO2≤0.6％)500Kg，氧化铁皮粉(Fe2O3≥80％、SiO2≤1.5％)30Kg，按上述制备方法步骤中1-5制备，其中第2步加水50Kg，其中第3步中球的直径为40mm，其中第4步中煅烧温度为1680℃-1720℃，保温9小时；然后取6-3mm粉料240Kg、3-1mm粉料221Kg、1-0mm粉料196Kg、≤0.088mm的细粉185Kg，粒度为3-1mm的电熔镁砂(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、颗粒体积密度≥3.45g/cm3)48Kg，粒度为1-0mm的电熔镁砂30Kg，20#柴油3.0Kg，平均粒径≤1.53μm的电熔镁砂超微粉(MgO≥97％、SiO2≤1.5％、粒径≤10μm)77Kg，按步骤6制备。
本发明所用原料中轧钢废料氧化铁皮、炼钢副产品氧化铁粉可到相关厂去购买，其它原料可在市场购买。