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鋁酸鹽水泥對(dui)鋼包透氣磚及座磚的影響

    座磚在使用過程中經常出現裂紋、恒斷裂和掉塊現象，嚴重影響其使用壽命，改善其抗熱震性是提高其使用壽命的重要途徑。目前，透氣磚方面的研究較多，而座磚方面研究不多。在本工作中，研究了鋁酸鹽水泥加入量對(dui)剛玉和尖(jian)晶石質(zhi)鋼包(bao)透氣磚(zhuan)座磚(zhuan)性能的影(ying)響，期(qi)望(wang)提高透氣磚(zhuan)座磚(zhuan)的使(shi)用壽命，增強其安(an)全(quan)系數，滿足煉(lian)鋼廠的使(shi)用要求。

    鋼(gang)包透(tou)(tou)氣(qi)(qi)磚(zhuan)(zhuan)是鋼(gang)水(shui)精煉(lian)底吹氬工(gong)藝中(zhong)最關鍵(jian)的(de)功能性元件(jian)，其使用(yong)條(tiao)件(jian)非常苛刻。鋼(gang)包透(tou)(tou)氣(qi)(qi)磚(zhuan)(zhuan)按組裝(zhuang)(zhuang)方式可(ke)分為內裝(zhuang)(zhuang)式整體透(tou)(tou)氣(qi)(qi)磚(zhuan)(zhuan)和外裝(zhuang)(zhuang)式透(tou)(tou)氣(qi)(qi)磚(zhuan)(zhuan)組合兩種，其透(tou)(tou)氣(qi)(qi)磚(zhuan)(zhuan)芯均(jun)需配(pei)套座磚(zhuan)(zhuan)進(jin)行保護(hu)。

   ; 目前座磚(zhuan)普遍采用(yong)澆注成型，經養護、干燥和烘烤后直接使用(yong)。座磚(zhuan)在使用(yong)過程中(zhong)主要(yao)經受(shou)以下作用(yong)：

1、座磚(zhuan)工作(zuo)面反復受急冷急熱作(zuo)用，容易導致座磚(zhuan)斷(duan)裂和剝落(luo);

2、受到鋼水及(ji)渣的侵蝕、滲(shen)透；

3、受(shou)到高(gao)溫鋼水(shui)強烈的(de)沖刷(shua)及磨損。因(yin)此(ci)，要(yao)求座(zuo)磚(zhuan)應具(ju)有(you)高(gao)的(de)強度、好的(de)抗(kang)熱震(zhen)性和(he)優良(liang)的(de)康渣侵蝕性能。

　　以(yi)白剛玉顆(ke)粒(li)(5~3、3~1、0~1mm)為(wei)骨料(liao)，剛玉粉(fen)(fen)(≤0.074mm)為(wei)骨料(liao)，鋁(lv)(lv)鎂尖(jian)晶(jing)石粉(fen)(fen)(≤0.074mm)、活性α氧化鋁(lv)(lv)微粉(fen)(fen)為(wei)細粉(fen)(fen)，純鋁(lv)(lv)酸鈣水泥(ni)為(wei)結合劑(ji)，聚丙(bing)烯纖維、偶氮甲酰胺(an)、碳酸氫鈉及復合防(fang)爆劑(ji)聚丙(bing)烯纖維+碳酸氫鈉等為(wei)防(fang)爆劑(ji)。原料(liao)的組成見下表1。

 

    將(jiang)原料按配比稱(cheng)量(liang)，干(gan)(gan)混均(jun)勻后(hou)，加入減水劑(ji)和適量(liang)水，用攪拌機充分攪拌均(jun)勻后(hou)，振(zhen)動(dong)成型后(hou)160mm×40mm×40mm的(de)試樣，自然(ran)(ran)養護(hu)24h后(hou)脫(tuo)模。脫(tuo)模后(hou)自然(ran)(ran)干(gan)(gan)燥(zao)24h，再在(zai)110℃干(gan)(gan)燥(zao)24h，然(ran)(ran)后(hou)在(zai)高溫試驗爐內于1560℃保溫3h。

    按照(zhao)YB/T5200-1993檢測(ce)試樣的(de)(de)顯(xian)氣孔率，按照(zhao)YB/T5201-1993檢測(ce)試樣的(de)(de)常溫抗折強度和耐壓強度，按照(zhao)YB/T5203-93檢測(ce)試樣的(de)(de)線變(bian)化(hua)率。

    將1560℃燒后試(shi)樣(yang)(yang)經(jing)1100℃水冷(leng)3次(ci)后，測量其殘(can)余(yu)抗(kang)折強度并計算其強度保持率，以此來評價試(shi)樣(yang)(yang)的抗(kang)熱震性。試(shi)樣(yang)(yang)經(jing)振動(dong)成型為50mm×50mm×50mm的樣(yang)(yang)塊(kuai)，試(shi)驗爐(lu)膛尺寸不小于350mm×150mm×150mm，試(shi)驗爐(lu)預先(xian)升(sheng)到設定溫(wen)度400、600、800℃，并均保溫(wen)30min。將脫模后的試(shi)樣(yang)(yang)成型面朝上迅速放(fang)入試(shi)驗爐(lu)內，立即關閉爐(lu)門(men)保溫(wen)30min，觀察其抗(kang)爆裂性。

    結果與討(tao)論(lun)，純鋁酸鈣水泥加(jia)入量對試(shi)樣常溫性能(neng)的(de)影響?

　　下圖1顯示出了不同溫度處理后各試樣的顯氣孔率。從圖可以看出，隨著純鋁酸鈣水泥加(jia)入(ru)量(liang)的(de)增加(jia)，110℃干燥后(hou)顯(xian)(xian)(xian)氣(qi)孔(kong)率略有(you)降低，其(qi)原(yuan)因(yin)為(wei)隨(sui)水(shui)泥加(jia)入(ru)量(liang)的(de)增加(jia)其(qi)水(shui)化量(liang)也增加(jia)，而水(shui)泥水(shui)化是(shi)體積(ji)增加(jia)的(de)反應，水(shui)泥水(shui)化體積(ji)增加(jia)從(cong)而填充了氣(qi)孔(kong)；還(huan)有(you)一個(ge)原(yuan)因(yin)是(shi)隨(sui)水(shui)泥加(jia)入(ru)量(liang)從(cong)2%增加(jia)到6%，1500℃燒后(hou)試樣的(de)顯(xian)(xian)(xian)氣(qi)孔(kong)率明(ming)顯(xian)(xian)(xian)增加(jia)，從(cong)12.5%增加(jia)到18.9%。　　

 圖(tu)1 不同溫度處理后(hou)各(ge)試樣(yang)的顯氣孔率

　　下面的(de)兩個圖(tu)(tu)片分(fen)別(bie)示出了(le)不同溫度(du)(du)(du)處理后(hou)(hou)各試(shi)樣的(de)常(chang)溫抗(kang)折強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)和耐(nai)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。從(cong)圖(tu)(tu)2、圖(tu)(tu)3可(ke)以(yi)看出，隨著水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，110℃干(gan)燥(zao)后(hou)(hou)常(chang)溫抗(kang)折強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)及(ji)(ji)耐(nai)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)逐漸增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)是(shi)由于(yu)水(shui)化量增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，導致膠結(jie)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)；1550℃燒(shao)后(hou)(hou)常(chang)溫抗(kang)折強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)及(ji)(ji)耐(nai)壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)先增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)后(hou)(hou)降低，然后(hou)(hou)再增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，在水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量6%時最(zui)(zui)低，分(fen)析原因認為隨著水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，形(xing)成(cheng)了(le)板狀CA6增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，但同時伴隨著體(ti)(ti)積(ji)變(bian)化又(you)破(po)壞(huai)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，在相互作(zuo)用之間形(xing)成(cheng)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)變(bian)化，特別(bie)是(shi)在水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量達(da)到6%時體(ti)(ti)積(ji)發生最(zui)(zui)大(da)變(bian)化，對(dui)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)影響也最(zui)(zui)大(da)。

 圖(tu)2 不同溫(wen)度處(chu)理(li)后各試樣的常(chang)溫(wen)抗折(zhe)強度

　　

 圖(tu)3 不同(tong)溫度處(chu)理后各試樣(yang)的(de)常(chang)溫耐壓強度

    總(zong)體來說，隨著水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)常(chang)溫強度先增(zeng)加(jia)(jia)(jia)后略有降低，顯(xian)(xian)(xian)氣孔(kong)(kong)率和(he)線變化明顯(xian)(xian)(xian)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)。水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量(liang)為(wei)(wei)6%時(shi)(shi)，試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)顯(xian)(xian)(xian)氣孔(kong)(kong)率和(he)線變化率最大，常(chang)溫強度最低。主(zhu)要因為(wei)(wei)水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入量(liang)分數為(wei)(wei)6%時(shi)(shi)，1550℃燒后試(shi)樣(yang)中生成(cheng)的(de)(de)(de)六鋁酸鈣(CA6)量(liang)最大，導致試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)體積(ji)明顯(xian)(xian)(xian)膨脹(zhang)，顯(xian)(xian)(xian)氣孔(kong)(kong)率增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，強度下降，當水(shui)泥(ni)加(jia)(jia)(jia)入質量(liang)分數超過6%時(shi)(shi)，多余的(de)(de)(de)CaO可與剛玉顆粒反應形成(cheng)CA6或二(er)鋁酸鈣(CA6)，致使其(qi)膨脹(zhang)量(liang)下降。

水泥(ni)加入量對試(shi)樣抗(kang)熱震性的(de)影(ying)響

　　　

 圖4水泥加入(ru)量(liang)對1550℃燒后試(shi)樣(yang)抗(kang)熱震性的影(ying)響(xiang)

　　從上圖4可以看出，隨著水泥加入量的增加，經1100℃水冷3次后試樣的抗折強度保持率逐漸增加，試樣的抗熱震性得到改善，水泥加入質量分數為10%時，熱震后強度保持率最大。抗熱震性得到改善的原因與高鋁水泥加入量增(zeng)加后所形成的(de)CA6含(han)量和顯(xian)微形貌有關，反應生成的(de)板片狀CA6能夠提高(gao)試樣的(de)抗熱震(zhen)性。

    實際生產中，烘烤后座磚(zhuan)成品(pin)率由(you)原來的(de)(de)60%提(ti)高(gao)到98.5%。采用(yong)水泥(ni)加入量(liang)6%~10%、添加了(le)復合防爆劑(ji)的(de)(de)高(gao)純(chun)剛玉尖晶石(shi)底吹(chui)氬(ya)透氣(qi)磚(zhuan)座磚(zhuan)在某大型(xing)鋼廠150t轉爐鋼包上進(jin)行了(le)批量(liang)試(shi)驗(yan)，使用(yong)壽命由(you)原來的(de)(de)平(ping)均(jun)31次提(ti)高(gao)到平(ping)均(jun)36次，取得了(le)較好的(de)(de)效果(guo)。

結論

1、隨著水泥(ni)加入量的增(zeng)(zeng)加，110℃干燥后(hou)(hou)(hou)(hou)試樣(yang)的常溫抗折強(qiang)度及(ji)耐壓(ya)強(qiang)度逐漸增(zeng)(zeng)加，1550℃燒后(hou)(hou)(hou)(hou)試樣(yang)的常溫抗折強(qiang)度及(ji)耐壓(ya)強(qiang)度先增(zeng)(zeng)加后(hou)(hou)(hou)(hou)降低，然后(hou)(hou)(hou)(hou)再增(zeng)(zeng)加，燒后(hou)(hou)(hou)(hou)線變化率(lv)先增(zeng)(zeng)加后(hou)(hou)(hou)(hou)降低。水泥(ni)加入量6%時強(qiang)度最低。顯氣(qi)孔(kong)率(lv)和燒后(hou)(hou)(hou)(hou)線變化率(lv)最大(da)，其(qi)性能最差。

2、隨著水(shui)泥加(jia)(jia)(jia)入(ru)量(liang)的增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，1100℃水(shui)冷3次熱震后，1560℃燒(shao)后試樣的強度(du)保(bao)持率逐漸增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，抗熱震性得到(dao)改善(shan)，水(shui)泥加(jia)(jia)(jia)入(ru)質量(liang)分數(shu)為10%時抗熱震性最好(hao)。

3、添加防爆劑試樣的抗爆裂性能得到明顯改(gai)善，尤其采用碳(tan)酸氫(qing)鈉(na)或(huo)碳(tan)酸氫(qing)鈉(na)+聚(ju)丙烯有機纖維復合的防爆劑抗爆裂效果最好。

4、采用水泥加入量6%~10%、添加復(fu)合防爆劑的(de)高(gao)純剛玉尖晶石底吹(chui)氬透氣(qi)磚的(de)壽命由原來的(de)平均31次提高(gao)到平均36次。

 

 

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