2024-11
耐材之窗耐火原料指數(shù)
綜合指數(shù)
  • 綜合指數(shù)：202.42
  • 上月：198.9
  • 環(huán)比： +1.77%
  • 去年同期：191.26
  • 同比： +5.83%
產(chǎn)品指數(shù)
  • 鋁礬土：175.00 上月：171.00 環(huán)比： +2.00% 去年同期：159.00 同比： +10.00%
  • 碳化硅：98.00 上月：98.00 環(huán)比： 0.00% 去年同期：113.00 同比： -14.00%
  • 鱗片石墨：103.00 上月：103.00 環(huán)比： 0.00% 去年同期：127.00 同比： -18.00%
  • 燒結鎂砂：208.00 上月：208.00 環(huán)比： 0.00% 去年同期：217.00 同比： -4.00%
  • 普通電熔鎂砂：138.00 上月：142.00 環(huán)比： -3.00% 去年同期：133.00 同比： +3.00%
  • 棕剛玉：140.00 上月：138.00 環(huán)比： +1.00% 去年同期：125.00 同比： +12.00%
  • 白剛玉：145.00 上月：142.00 環(huán)比： +2.00% 去年同期：91.00 同比: +59.00%
  • 棕剛玉：140.00 上月：138.00 環(huán)比： +1.00% 去年同期：125.00 同比： +12.00%
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攀鋼冶材亮劍出鞘 降本提質新選擇—墨鋼玉

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發(fā)布時間：2022-10-26
?攀鋼冶金材料有限責任公司（以下簡稱攀鋼冶材）地處四川省攀枝花市，是從事冶金材料和輔助材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的專業(yè)化公司。
攀鋼冶材布局攀枝花、西昌兩大生產(chǎn)基地，占地面積20萬平方米，擁有各種專業(yè)生產(chǎn)線7條，具有活性石灰100萬噸、定型制品2萬噸、散裝料及預制件7萬噸、復相材料（墨鋼玉）2萬噸的生產(chǎn)能力，同時具備強大的冶金材料研發(fā)制造修砌維護及為鋼鐵、釩鈦用戶提供整體系統(tǒng)解決方案和總包集成能力。
近五年來，攀鋼冶材在行業(yè)產(chǎn)能全面過剩的大環(huán)境中，立足西南、放眼全國，依托工裝改造升級不斷提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)市場競爭力，自營規(guī)模達10億元，成為西南地區(qū)綜合競爭力最強的冶金材料企業(yè)。
一、復相材料（墨鋼玉）產(chǎn)品簡介
復相材料（墨鋼玉）是充分利用攀西地區(qū)獨有資源，由北京科技大學設計、合成，以Al2O3、MgO和CaO為主要成分，以ＭＡ（鎂鋁尖晶石）、CA6（六鋁酸鈣）和A14（鎂鋁尖晶石與六鋁酸鈣共熔體）為主要物相，采用電熔方法在2200℃的高溫下人工合成的一種新型高級耐火原料。該材料具有耐火度高、體積密度適中、吸水率低、抗渣滲透和侵蝕性能強以及熱膨脹系數(shù)低等特點，在耐火定型制品和耐火澆注料中可作為主要原料使用，也可作為定型制品的高溫塑性材料。因其骨料表面有金屬光澤，故稱作墨“鋼”玉。
（一）墨鋼玉理化指標
名       稱
墨鋼玉指標
Al2O3，％
≥85.0
MgO，％
≤7.0
CaO，％
≤6.0
SiO2，％
≤0.5
Fe2O3，％
≤0.8
Na2O+K2O，％
≤0.3
體積密度,g/cm3
≥3.35
耐火度，℃
＞1800
吸水率，％
≤2.0
熱膨脹系數(shù)（～1550℃）,m/℃
8.1×10-6
注：表中化學成分為歸一化后的指標。
（二）墨鋼玉主要物相
墨鋼玉SEM圖
墨鋼玉XRD圖
墨鋼玉主要物相：
（二）產(chǎn)品照片
二、墨鋼玉在耐火材料中應用
（一）在RH浸漬管澆注料中的應用
1、澆注料制作 
將墨鋼玉作為RH浸漬管澆注料主要骨料使用，其10～5mm、5~3mm和3~1mm均采用墨鋼玉，1~0mm和細粉采用白剛玉，并與原使用的澆注料進行加水量、施工性能和物理指標等進行全面對比，結果如下：
表1  RH澆注料物理指標比較
試驗配方脫模強度、養(yǎng)護強度低于冶輔澆注料，但是不影響現(xiàn)場的脫模使用。而試驗配方的高溫燒后強度高于冶輔澆注料的強度。在1100℃×3h后，開發(fā)的澆注料線變化與冶輔澆注料相差不大。在1350℃×3h后，開發(fā)的澆注料線變化是略優(yōu)于冶輔澆注料。在1600℃×3h后，而試驗配方的線變化與冶輔澆注料相差不大?；谝陨蠈嶒灁?shù)據(jù)，進行了對應配方的抗渣實驗。
圖1 現(xiàn)用澆注料抗渣情況（1600℃×3h）
圖2 墨剛玉澆注料抗渣情況（1600℃×3h）
從上圖抗渣切面分析，現(xiàn)用澆注料的抗渣滲透較為嚴重，有鋼渣已經(jīng)滲透到樣品當中。試驗配方的抗渣樣略有侵蝕無滲透。根據(jù)抗渣實驗對比，試驗配方優(yōu)于現(xiàn)用澆注料，能夠抵擋渣液的侵蝕和滲透，滿足現(xiàn)場的鋼水處理工藝。
2、使用效果對比
采用墨鋼玉為主要骨料制作的澆注料生產(chǎn)RH浸漬管，在攀鋼板坯和方坯上使用，從現(xiàn)場的使用情況來看，使用復相材料的RH澆注料裂紋少，更耐鋼水的侵蝕。
對經(jīng)現(xiàn)場分別使用70次（現(xiàn)用料）和73次（試驗料）的板坯插入管殘厚進行測量，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2所示。
表2  RH插入管殘厚測量情況
從表2可以看出，試驗插入管殘厚優(yōu)于現(xiàn)用插入管。
試驗插入管在方坯上進行試驗，使用壽命為到102次和83次，優(yōu)于現(xiàn)使用的插入管。
3、結論
墨剛玉作為RH浸漬管澆注料主要骨料的使用表面，將墨剛玉作為高級澆注料的主要骨料使用完全可行，通過骨料的合理配比和基質的調配，可得到理化性能優(yōu)良的澆注料配方，完全可用于鋼包預制件、鋼包包底澆注料和用于鋼包整體澆注的澆注料。

（二）在鋼包磚中的應用

1.在鎂鋁碳磚(MAT)上的應用
（1）配比
墨鋼玉加入量25%（其中5~3mm 10%、3~1mm 15%），替代同比例的電熔尖晶石或白剛玉的骨料和細粉。
（2）指標
表1 試驗磚“M”的理化指標對比
（3） 抗渣性及熱震穩(wěn)定性
圖1試驗磚“M”抗渣性良好（1600℃×3h）
圖2試驗磚“M”熱震穩(wěn)定性25次(1100℃水冷）
（4） 工業(yè)應用
墨鋼玉加入量為25%的鎂鋁碳試驗磚MAT-M在攀鋼釩120T鋼包上試驗4個包，平均使用壽命123.25次，達到鋼包120次壽命和安全殘厚≥50mm的基本要求。
表2 試驗磚的使用情況
圖3 試驗鋼包磚“M”60次、97次表面平整無明顯裂紋和溝槽
圖4  原鎂尖晶石碳鋼包磚37次、60次溝槽明顯
2.在鋁鎂碳磚(AMT)上的應用
（1）配比
墨鋼玉加入量68%（其中5~3mm 18%、3~1mm 30%、1~0mm 20%），替代同比例的板狀剛玉和白剛玉骨料。
（2）指標對比
表1 試驗磚“A”的理化指標對比
（3）抗渣性對比
圖5 試驗AMT-A與現(xiàn)用AMT-HS抗渣線性對比
從鋁鎂碳質鋼包磚抗渣性來看，加入68%的墨鋼玉替代板狀剛玉和白剛玉骨料的AMT-A試驗磚的抗攀鋼方坯鋼包渣侵蝕性能與剛玉骨料生產(chǎn)的AMT-HS鋼包磚稍差，主要原因是1~0mm加入量大，其中小顆粒容易與鋼包渣高溫反應生成低熔物造成的，但墨鋼玉中MA和CA6物相形成的穿插結構可以提高材料的熱震穩(wěn)定性（試驗磚“A”的熱震為25次，見圖2）和抗?jié)B透性能。
（4）工業(yè)應用
墨鋼玉加入量為68%的鋁鎂碳試驗磚AMT-A在攀鋼釩120T鋼包上試驗一個包，使用壽命123次，殘厚60mm，達到鋼包120次壽命，安全殘厚≥50mm的基本要求。與現(xiàn)用鋁鎂碳鋼包磚AMT-HS平均壽命125.8次、殘厚63mm比較，中前期在方坯運行時磚的侵蝕稍快，后期在板坯運行的侵蝕速度因掛渣與現(xiàn)用鋁鎂碳磚相當，一個包役總的使用壽命低3次左右。
圖6  試驗磚AMT-A分別使用16、48、89、101、112次圖片
圖7 現(xiàn)用鋁鎂碳磚AMT-HS分別使用8、25、63、99、126次圖片
3.在鋼包渣線磚上的應用
（1）墨鋼玉在普通14C鋼包渣線磚上作為塑性材料添加劑使用，可以改善渣線磚的高溫線膨脹，緩解開裂問題，平均壽命可提高5次左右，現(xiàn)已推廣應用。
（2）在3C的低碳渣線磚上應用，可以提高磚的抗剝落性能和抗?jié)B透性，一般加入比例為3~4%,替代1~0mm的電熔鎂砂。低碳渣線磚在鞍鋼使用壽命達到42次，與其高碳磚使用壽命同步；在西昌鋼釩汽車板鋼包上使用壽命達到65次左右，接近普通14C渣線磚使用壽命，現(xiàn)已擴大工業(yè)試驗。
4.結論
（1） 在鋼包磚中加入適量墨鋼玉可以降低材料的熱膨脹率、提高高溫抗折強度和抗渣滲透性能，對提高材料的熱震穩(wěn)定性、減少開裂、緩解結構性剝落等方面在實際應用中效果明顯。
（2） 墨鋼玉在鋼包磚鎂鋁碳包壁磚、渣線鎂碳磚等鎂碳質產(chǎn)品上已經(jīng)得到推廣應用，在鋁鎂碳碳鋼包和無碳鋼包磚上替代剛玉原料也在逐步開展工業(yè)試驗，具有良好的推廣應用前景和經(jīng)濟效益。
三、墨鋼玉在耐火材料中應用注意事項
（一）在耐火澆注料中的應用
1、體積密度
墨鋼玉的體積密度為3.35～3.40ｇ／ｃｍ3，比白剛玉、棕剛玉和致密剛玉都低，在配制澆注料時需考慮骨料的體積效應，全部采用墨鋼玉作骨料，其加入量的加入量一般為65～68％。
2、使用場景
墨鋼玉在工作層和永久層上均可使用。若在工作層使用，建議1～0的骨料和細粉部分采用白剛玉或致密剛玉；若在永久層使用，骨料可全部采用墨鋼玉。
3、基質的配合
（1）低水泥澆注料
在配制低水泥澆注料時，建議采用純鋁酸鈣水泥，加入量為3～4％，配入94以上硅灰2％，同時配入鎂砂粉4～6％。
若作工作層，建議細粉加入鍛燒a—AI2O3微粉4％，活性a—Al2O3微粉6％，若用作永久層，建議加入鍛燒a—AI2O3微粉5％。
（2）無水泥澆注料
在配制無水泥澆注料時，建議細粉中加入鎂砂粉6～8％，94以上硅灰2％。
若作工作層，建議細粉加入鍛燒a—AI2O3微粉4％，活性a—Al2O3微粉6％，若用作永久層，建議加入鍛燒a—AI2O3微粉5％。
若樣塊在1350℃時線變化較大，可適量增加硅灰加入量0.5～1％。
4、關于分散劑
分散劑建議選用用六偏磷酸鈉，加入量一般選擇為0.1～0.2%。
5、關于緩凝劑      
夏天建議加入0.015~0.02％的檸檬酸，氣溫低于25℃時可不加，也可根據(jù)施工情況定。
6、使用釋疑
（1）關于顏色變化
墨鋼玉骨料在1500℃以上溫度燒后往往會變?yōu)榈G色，這是受溫度影響而發(fā)生的反應，該反應無任何體積效應，對材料的使用無影響。
（2）關于極少數(shù)骨料異色
墨鋼玉偶爾會有極少數(shù)骨料呈現(xiàn)出淡黃色或白色，這是電熔生產(chǎn)中出料時熔體表面急劇冷卻產(chǎn)生，其化學成分與內部材料完全相同，其物相與內部材料基本相同，不影響使用。
（二）在定型制品中的應用
1、目前適用產(chǎn)品范圍
（1）鋼包鋁鎂碳碳磚
在以板狀剛玉或白剛玉為主骨料的鋼包鋁鎂碳磚中，其中≥1mm的骨料可全部采用墨鋼玉，可以降低磚的熱膨脹率，提高抗剝落性能，但1~0mm粒級全部加入墨鋼玉替代剛玉對磚的抗侵蝕性稍有影響，考慮到磚的抗侵蝕性能和基質燒結性能，建議不加墨鋼玉1~0mm和細粉。
（2）鋼包鎂鋁碳磚
在以電熔鎂砂為主要原料，配加15~25%左右的白剛玉或預合成電熔尖晶石的鎂鋁碳磚中，其白剛玉或電熔尖晶石可以采用3~1mm和1~0mm的墨鋼玉全部替代，可以降低磚的熱膨脹率，減少使用開裂和溝槽產(chǎn)生?？紤]到基質的抗侵蝕性能和燒結性能，建議不加墨鋼玉細粉。
（3）無碳鋼包磚
無碳鋼包預制塊或機壓磚中，墨鋼玉可全用于≥3mm以上的顆粒，3~1mm粒級可全部或部分應用，＜1mm以下的粒度用剛玉，在其他配方不變的情況下，不會降低產(chǎn)品使用壽命，且可提高磚的抗?jié)B透性能。
（4）滑板、鐵水罐磚等
 在Al2O3-C系滑板中≥3mm的骨料、鐵水罐中的全部鋁系骨料部分或全部采用墨鋼玉，可以改善材料的熱震穩(wěn)定性，提高使用壽命。
2、使用注意事項
（1）墨鋼玉盡可能不與過多的硅質原料復合使用，總二氧化硅量控制在8%以內，不會對其高溫性能造成影響，否則會降低使用性能。
（2）在鋼包等耐火材料中墨鋼玉主要以骨料使用，若在基質中引入則加入量控制在6%以內。
應用建議：
鑒于墨鋼玉優(yōu)異的抗高溫、抗渣侵和低膨脹率等性能，本材料可作為主要原料用于鋼包和半鋼罐等定型耐火制品中，也可作為主要原料用于鋼包預制件、澆注料和加熱爐用澆注料等工作襯耐火材料中，也可作為輔助材料用于定型制品和不定形耐火材料中，減少材料由于熱膨脹應力而產(chǎn)生裂紋，起到延長使用壽命的目的。
商務合作：13315518807、技術咨詢：13094560770。
 
 
 
關鍵詞：
剛玉　　 復相　　 材料　　
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