干式振动料
- 发布人：管理员
- 发布时间：2013-08-14
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1干式振动料综合介绍：
干式振动料是不加任何液体的多种原材料预混合料，经振动器振动成致密施工体且无需养护即能直接使用的衬料。关键技术是在高温下发生自反应、自烧结的产物必须是高温相物质，同时颗粒级配和结合剂的合理选用也十分重要。该料开始是随引进电炉带来的，不久便国产化了，一般在中间包上使用。
1.1干式振动料的工艺原理：
其工艺原理是：掺加各种结合剂、改性剂和烧结剂，保证在各种温度下物料间都有化学反应而形成高温相产物和陶瓷结合，从而获得强度。干式振动料应精心配制物料的颗粒级配，临界粒径为5mm左右，粗、中、细骨料的比例为(20%～30%)：(30%～40%)：(30%～40%)，且易流动的无棱角料。骨料与粉料之比为65：35左右为宜。这样，在较小振动力的作用下颗粒迅速移动填充空隙，达到较高的堆积密度。该料特点是：干式施工;靠加热形成一定强度的工作层，能阻止金属熔体的侵入;非工作层未烧结减少因胀缩而产生的应力，阻止工作层裂纹延伸和扩散，有利于解体拆衬;使用寿命高。
1.2干式振动料的分类：
干式振动料按照材料品种和使用部位进行分类。按材料品种分为硅质、刚玉质、镁质、镁铝质、镁铝尖晶石质、镁钙质、镁炭质和Al2O3-SiC-C质等干式振动料;按照使用部位分为中间包，电炉炉底及炉坡、工频感应电炉熔沟和出铁沟等干式振动料。
1.3干式振动料用的结合剂：
干式振动料用的结合剂，主要有酚醛树脂粉，沥青粉，聚磷酸盐粉和硅酸钠(钾)粉等;烧结剂有铁粉、硼酸(盐)、软质黏土和膨润土等;改性剂有铬铁矿、尖晶石、α-Al2O3、刚玉和Cr2O3等。结合剂、烧结剂和改性剂有时单独使用，有时复合使用，主要根据材料品种和使用条件而定。
感应电炉熔化铸铁和有色金属时，炉衬常用硅石或熔融石英质干式振动料，烧结剂用硼酐，用量小于2%。虽然硼酐B2O3的熔点为450℃，与SiO2低共熔温度仅为372℃，不宜作其烧结剂，但石英玻璃为网状结构且黏度较大，而B2O3也是网状结构形成物，熔合在一起便形成更高的黏滞层。故在中、低温下能起烧结作用，在中、高温下形成黏滞层，也能提高硅质干式振动料的使用效果。
刚玉质干式振动料系用硼酸酐和软质黏土作烧结剂，因为Al2O3 与B2O3能形成不一致熔融化合物2Al2O3·B2O3与一致熔融化合物9Al2O3.2B2O3,前者在1035℃熔融分解，后者熔点为1965℃，低共熔点温度高达1920℃，即有良好的耐火性能。其用量小于8%。掺加软质黏土，高温下能生成莫来石，提高强度，其用量一般为3%左右。对于Al2O3-SiC-C质干式振动料主要用软质黏土作烧结剂并加抗氧化剂等，以提高中、高温性能。镁质类干式振动料一般掺加铁粉和软质黏土等材料，作烧结剂。在镁质干式振动料中掺加铬铁矿后，则变为镁铬质干式振动料，同时提高了料的性能。
1.4干式振动料的施工：
干式振动料的施工分为直接振动和间接振动两种，以中间包为例加以说明。直接振动法就是采用平板振动器边铺料边振动，一层一层的施工。包底施工完成后，支设侧模板施工包壁。每层施工后，应耙松表面层再添加新的干式料，防止分层现象。间接振动法是将振动器安装在模板上，其振动力通过模板传递给干式料而得到致密施工体。振动器安装位置和数量，以达到包衬料致密性为准。首先清理永久衬表面，安装冲击板和座砖，其周围用干式料捣打密实，然后将干式料倒进包底，用锹拍打平整且应保证包底厚度(要留出振动时的压缩量);其次安装胎模，胎模与四周永久衬的距离一致，使其达到工作衬要求的厚度;第三将干式料倒入直至胎模上沿，开动振动器振动4-6min，再加料振动直至干式料达到包沿为止;第四清理现场，点燃胎模上的烘烤烧嘴进行小火烘烤，烘烤温度180-270℃，时间2h左右，使干式料硬化而获得一定的强度，再进行风冷，使胎模温度降到100℃以下脱模;检查衬体情况，有缺陷时及时修补。一般来说，干式振动料的施工，都是两种方法并用，以达到衬体的最大致密度，提高其使用寿命。
1.5干式振动料的性能：
干式振动料的主要性能，见表1。编号1和2分别采用MgO>95% 的烧结镁砂和MgO>97.2%的电熔镁砂作耐火骨料和粉料，临界粒径5mm，按三级级配。耐火粉料为180目和320目进行级配。骨粉料比68：32。烧结剂和改性剂为聚磷酸盐、硼酸和铝镁尖晶石等。采用酚醛树脂粉作结合剂，用量约为6%;编号3采用镁砂作耐火骨料和粉料，改性剂为特级矾土熟料粉和α-Al2O3,烧结剂为硼酸和软质黏土。改性酚醛树脂粉用量为5.6%，并加乌洛托品0.5%作促凝剂;编号4与编号3类同，其耐火骨料和粉料中掺加18%左右的烧结尖晶石料;编号5采用MgO>42%和CaO≥55%的烧结镁钙砂作为耐火骨料，用MgO>95%的烧结镁砂作耐火粉料，添加烧结剂和改性剂，用6%左右的树脂粉作结合剂。总之，干式振动料的材料组成，各家的差异较大，应据使用条件确定。中间包干式振动料正在推广中，其使用寿命因包容大小、冶炼钢种及操作条件等情况而不同，一般为10～77h。镁钙质干式振动料因有洁净钢水作用且抗侵蚀性强等优点，应大力进行推广。干式振动料的技术关键是选择结合剂和烧结剂，以保证在各种温度下都有强度。其用量根据材料组成和使用要求而定。
图1为干式料烧结剂用量与强度的关系。从图中看出，干式料不加烧结剂时，1200℃烧后耐压强度很低，随着烧结剂用量的增加，其强度不断增加，即提高了干式料中温强度。但是，烧结剂用量大，高温下液相量增多，将会降低干式料高温使用性能，故应控制其烧结剂用量。例如用软质黏土作烧结剂，其用量为2%～3%为宜。干式振动料用的耐火骨料和粉料品种，临界粒径及颗粒级配，改性剂品种和用量等，都影响其性能，应合理选择。
1.6有关干式振动料的专利：
中间包工作衬在连铸生产过程中起到耐高温、抗渣侵蚀、隔热保温地作用，随着洁净钢和合金钢需求的日趋增长，中间包同时也成为炼钢工艺中对钢水二次精炼的最终关键环节。中间包工作衬由硅质绝热板转变为镁质、镁钙质不定形耐火材料，施工方式由砌筑改变为手工涂抹、机械喷涂，随着快速更换水口技术的引用，开发了中间包干式振动料。
现在，有关中间包干式振动料的制备方法属于不定形耐火材料技术领域。相关专利也开始增多，对其方法的研究更加深入和合理化。使中间包干式振动料的一些性能，比如无刺激性气味、不会给钢水增碳增氢、抗侵蚀性能、解体容易等性能更加优越。
2电炉底用镁钙铁质干式振动料：
电弧炉是以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的设备。
镁钙铁(MgO-CaO-Fe2O3)质干式振动料主要用于构筑或修补电弧炉炉底，它是由预合成镁钙铁砂和烧结或电熔镁砂按一定颗粒级配组成的混合料，一般不须另加助烧结剂。
合成的镁钙铁砂的化学成分： 80%~85%MgO ， 7%~9%CaO ， 6%~7%Fe2O3 。物相组成主要为方镁石、铁酸二钙和少量的含Al2O3和SiO2杂质相(玻态相)。
铁酸二钙的熔点为1449℃，加上Al2O3、SiO2等杂质的影响，此类材料约在1100~1200℃温度下就有液相出现。因此镁钙铁砂是一类在较低温度下即具有烧结性的材料。
解决办法 一般镁钙铁砂要与高档镁砂配合使用，借助于高温下原位反应，使MgO吸收大量的Fe2O3，形成固溶体，使镁钙铁砂中的液相量逐渐减少以致消失，从而提高电炉底的使用寿命。
对配制干式振动料的镁钙铁砂，一般要求限制Al2O3和SiO2含量，因为Al2O3和SiO2含量过高，不但使干振料液相出现温度大大降低，使烧结层过厚，而且使高温使用性能变差。因此一般要求Al2O3<0.5%，SiO2<1.2%。
施工和使用时注意事项：1)用MgO-CaO-Fe2O3质干式振动料构筑电弧炉炉底时，构筑总厚度一般不小于450mm。施工时要分层振捣，每层振捣厚度约为100~150mm。振捣时采用平底振捣机，从围边到中心返复捣实，直到规定厚度。 2)施工好炉底衬上面要覆盖废钢板或废钢料，以防加废钢时破坏炉底的平整性。 3)冶炼第一炉不要吹氧助熔，并采取小电流逐渐熔化废钢，利用钢液的热量使干式振捣料上面工作层逐渐烧结到一定厚度。也可在第一炉适当延长冶炼时间，使干式振动料烧结达到一定厚度后，再转入正常冶炼操作。
