【成果完成人】 陈树江 董会彬 田琳 张晓樵 李国华 金钊 张义先 尹斌

【第一完成单位】 辽宁科技大学

【关键词】 连铸 镁基复合材料 尖晶石 使用

【中图分类号】 TQ175;TB331

【学科分类号】530.34;430.55

【成果简介】 1、立项背景： 随着连铸的高效化和洁净钢、合金钢需求的日益增长,中包已成为炼钢工艺中对钢水二次精炼的最终关键环节,现在国内外广泛使用的连铸中包干性衬材质仍然主要局限于镁质、镁橄榄石质和镁钙质,并以镁质为主。传统的镁质耐火材料在使用时形成的液相能够在方镁石晶粒间渗透,并且导致结构剥落,而目前结合剂几乎都是酚醛树脂或沥青粉等有机物质,普遍存在的问题是：烘烤和使用过程中结合剂首先氧化,为熔渣渗透提供通道,使材料抵抗熔渣渗透侵蚀能力差。本工作研究开发出新一代环保复合型中包干性衬的基础上,以有色冶炼废弃铝灰(Al2O3约70% Al约6%)代替尖晶石(或高铝矾土)和碳化硅(或金属铝粉)为填加剂,采用镁砂、橄榄石、方解石或石灰石为主要原料,开发出连铸用新型镁基复合材料。经过在包钢、太钢和北满特钢使用,均取得了良好的效果。 2、主要研究内容： (1)用铝灰(Al2O3约60～70% Al约5～20%)中的Al代替干式料中的碳化硅(或金属铝粉)对性能的影响; (2)用铝灰中的Al2O3代替干式料中的尖晶石(或高铝矾土)对性能的影响 (3)连铸中包干性衬生产技术的关键; (4)连铸中包干性衬材料原料的控制; (5)连铸中包干性衬材料的性能测试分析; (6)连铸中包干性衬材料的质量控制。 生产工艺： 首先将镁砂加工成3～1mm、1～0㎜,并抽出部分1～0㎜磨成～0.074㎜细粉。将橄榄石(或方解石或石灰石)加工成3～1mm、1～0㎜。然后按照配比与铝灰和结合剂搅拌混合均匀。最后成品装袋。 3、创新点： (1)利用铝灰(Al2O3约60～70% Al约5～20%)中的Al代替干式料中的碳化硅(或金属铝粉),保护酚醛树脂或沥青粉等有机物质结合剂,起抗氧化剂作用,使材料抗氧化能力增强,烘包后强度高,大大减少烘后垮包的可能; (2)利用铝灰中的Al2O3代替尖晶石(或高铝矾土),使其与基质中的MgO反应生成尖晶石MgO·Al2O3,使中包工作层用干式料、手涂料和机喷料等一系列碱性不定形耐火材料具有优越的抵抗熔渣渗透侵蚀的能力。 4、实施效果： 本产品主要应用于黑色冶金连铸中间包工作层。在材质选择方面,考虑解决熔渣渗透侵蚀问题,在普通材料(中档镁砂)中加入复合尖晶石类材料,在高温状态下使材料发生低熔相转为高熔相的晶相变化,从而达到提高材料抵抗熔渣渗透侵蚀的能力。而加入复合尖晶石材料成本高,以有色冶炼废弃铝灰(Al2O3约70% Al约6%)代替尖晶石(或高铝矾土)和碳化硅(或金属铝粉)为填加剂,采用镁砂、橄榄石、方解石或石灰石为主要原料生产连铸中间包工作层用新型镁基复合材料。 铝灰的使用有效提高干性衬等碱性不定形耐火材料的综合性能、降低原料成本,提高产品性价比。其次按照环保的原则,解决了有色冶炼废弃物排放占用土地污染环境问题。解决烘包时产生刺激性气味,污染环境,危害人们身体健康的问题。产品理化指标方面也满足预期值且优于国标。从钢厂使用来说,达到烘包时间短,硬化快易脱模的效果,解决冷却后不爆裂,有足够的强度,钢水含碳的问题,解决与永久衬附着好,不剥落的问题,提高抵抗各类覆盖剂渗透侵蚀能力,使残衬易脱落。因此,本连铸用新型镁基复合材料项目产品是节能环保型复合型中包干性衬,符合国家节能环保的经济发展思想。 5、应用推广情况： (1)太原钢铁(集团)有限公司在薄板坯连铸中包2005年至今,该干性衬耐侵蚀、抗渣性能好、对增碳情况没有影响,满足该厂使用条件。 (2)北满特殊钢铁有限公司炼钢厂中包2005年至今,该干性衬降低能耗,降低成本,提高钢的质量及环保等方面起到了积极的作用。 (3)内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧钢厂2005年至今,满足了该厂2流薄板坯连浇800分钟的连铸需求。施工简便,对施工人员无毒害作用;另外,该干性衬硬化快、烘烤时间短,节约了能源。

【成果类别】 应用技术

【成果水平】 国内领先

【研究起止时间】 2015-01～2015-12

【评价形式】 验收

【成果入库时间】 2017