一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖及其制备方法[0002]随着钢铁行业的迅速发展，用户对钢材质量的要求日益提高。因此，生产高质量、高技术含量、高附加值的优钢产品成为钢铁企业的必然选择。钢水质量直接影响钢材的性能。减少转炉出钢过程中的下渣量是提高钢水质量的一个重要环节。转炉出钢过程中如何降低下渣量是长期困扰钢铁行业的技术难题，已经成为转炉冶炼特钢、优钢的制约因素。转炉炼钢生产中，炉内冶炼时产生大量熔融状态的炉渣。这些炉渣会随着转炉的出钢流入钢包内，造成不利影响:影响钢包耐火材料的寿命；造成钢水回硫、回磷，影响钢水质量；增加炉后铁合金的消耗；增加后续工序合成渣的用量；延长精炼工序处理时间。[0003]早在2000年，卢森堡、德国、日本等国家钢铁企业就在转炉上采用在大型钢包滑动水口技术。鉴于该滑动水口挡渣技术在减少钢水回磷、提高合金收得率、减少钢中夹杂物、提高钢水清洁度、减少钢包粘渣、延长钢包使用寿命等方面的突出优点。国内福建三钢、上海宝钢、莱钢型钢、安阳钢厂等钢企先后采用该技术，取得了较好的使用效果。国民经济的发展带动了钢材消费结构的变化。目前，越来越多的企业采用转炉生产特殊钢，这对低成本生产高洁净度钢水提出了越来越高的要求。就转炉炼钢生产企业而言，为生产IF钢、石油管线钢、硅钢、轴承钢、弹簧钢等高附加值钢材，减少转炉出钢时的下渣量是提高钢水洁净度，从而提高转炉钢产品的质量和档次，降低其生产成本最有效的途径，在此背景下转炉滑动水口挡渣新技术应 运而生。[0004]1970年新日铁发明了挡渣球，利用其比重介于钢渣之间，在出钢将完时堵住出钢口以阻断渣流入钢包内。在此基础上，各国钢铁企业在不断探索新的挡渣技术，先后开发了十几种挡渣方法，包括挡渣塞、气动挡渣和闸阀挡渣等。德国Salzg-1tte钢厂210吨转炉使用一种在出钢口末端用液压闸门的挡渣装置，其挡渣效果与挡渣球相比，钢包下渣量减少了 70%。国内使用闸阀式挡渣技术的钢厂极少。宝山钢铁股份公司第一炼钢厂3座转炉投产时使用挡渣球挡渣，第二炼钢厂2座转炉投产时采取气动挡渣。2006年宝钢在5座转炉上全部改用挡渣塞挡渣。2008年11月份，宝钢向国内某公司购买了转炉滑板闸阀式挡渣技术，在一炼钢3号300吨转炉进行了试验，取得了良好的挡渣效果。宝山钢铁股份公司第一炼钢厂3座转炉投产时使用挡渣球挡渣，第二炼钢厂2座转炉投产时采取气动挡渣。2006年宝钢在5座转炉上全部改用挡渣塞挡渣。2008年11月份，宝钢向国内某公司购买了转炉滑板闸阀式挡渣技术，在一炼钢3号300吨转炉进行了试验，取得了良好的挡渣效果。[0005]常用挡渣的工作原理和使用效果如下:挡渣帽的工作原理为出钢开始时炉渣先经过出钢口，利用挡渣帽封闭出钢口，使用时挡渣帽对前渣有一定的挡渣效果，对中、后期下渣控制无效；软质挡渣塞的工作原理为利用软质挡渣塞封闭出钢口，特殊材料的软质挡渣塞在炉渣先通过出钢口后爆裂，使用时软质挡渣塞能够有效地防止出钢前期下渣，对中后期下渣控制无效；挡渣球的工作原理为利用挡渣球密度介于渣钢之间(一般为4.2~4.5g/cm3)，在出钢结束时堵住出钢口，以阻断转炉渣进入钢包内，使用时挡渣球对前、中期下渣控制无效，操作简单、成本低廉、挡渣命中率高(50%~70%)，挡渣球在转炉内是以随波逐流的方式运动到出钢口，挡渣不可靠；挡渣镖的工作原理为利用导向杆将半球形挡渣塞准确定位到出钢口，基本原理与挡渣球相似，使用时挡渣镖对前期下渣控制无效，与挡渣球相t匕，可灵活调节比重，能自动准确到达预定位置，具有一定的抑制中期涡流卷渣效果，对后期下渣挡渣成功率可达90%以上；电磁法的工作原理为通过产生的磁场使钢水变细，使出钢口上方钢液产生的吸入涡流高度降低，可有效防止炉渣流出出钢口，使用时电磁法出钢时间长，大型转炉出钢时间需15分钟以上，劳动生产率大大降低；滑动水口法的工作原理为以机械或液压方式开启或关闭出钢口，以达到挡渣目的，使用时滑动水口法可以最有效地控制前期和后期下渣，挡渣成功率可以达到100%，挡渣效果良好，但其装置设备复杂，成本较高，安装拆卸均不方便；气动法的工作原理为采用了炉渣流出检测装置，由发送和接收信号的元件及信号处理器件构成，通过二次线圈产生的电压变化，即可测出钢水流过出钢口流量的变化，能准确地控制挡渣时间，使用时气动法对前期下渣控制无效，在迅速性、可靠性和费用等方面有明显优势。但出钢时发生吸入涡流引起钢渣混出时，挡渣时机不好掌握，且工作环境恶劣，部件更换频繁；红外线下渣检测的工作原理为利用不同物质在不同温度下发出的红外波长不同，分辨钢水和炉渣，使用时红外线下渣检测在迅速性、可靠性和费用等方面有明显优势，但不能阻止转炉下渣。[0006]转炉出钢口用滑动水口，包括出钢口内水口，出钢口上下滑板和出钢口外水口。其工作原理类似于钢包滑动水口控流系统，安装在转炉出钢口本体外部，通过液压驱动系统和自动下渣检测系统控制滑板自动开启和关闭，实现少渣、无渣出钢的目的。内水口:转炉出钢过程中内水口要经受高温钢水、钢渣的冲刷，还要经受碱性炉渣的侵蚀和渗透，转炉冶炼过程中内水口铸孔处要经受高温烈焰的烘烤冲击氧化；不连续出钢时还要经受几百度至1600°C高温强热震冲击。所以高温钢水、钢渣的冲刷及侵蚀、高温氧化是其主要的损毁方式。外水口:转炉出钢口外水口连接出钢口下滑板，其主要的损毁机理为钢水及钢渣的冲刷扩径、侵蚀渗透、高温火焰的氧化冲击以及不连续出钢导致的剧烈热震损毁等。故内水口、外水口砖的材质必须具备较好的抗渣侵蚀性能、抗冲刷性能、较好的高温抗氧化性和优良的抗热震稳定性。
[0007]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具备较好的抗渣侵蚀性能、抗冲刷性能、较好的高温抗氧化性和优良的抗热震稳定性的新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖及其制备方法。[0008]本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖，其特征在于:该水口砖中各组分的重量百分含量为:98电熔镁砂55%~75%、电熔尖晶石10%~15%、广西土 4%~6%、碳黑8%~10%、铝粉2%~3%、金属硅粉2%~4%、酚醛树脂4%~5%。
[0009]所述的电熔镁砂:MgO含量≥98%，电熔尖晶石:A1203含量≥70%，MgO含量≥35%，广西土:A1203含量≥35%，Si02含量≥45%，碳黑:C≥96%，金属铝粉Al≥99%，金属硅粉:Si 含量> 98%ο[0010]所述的各组分的颗粒级配:98电熔镁砂颗粒直径为(3~1、I~0)mm，电熔尖晶石为325目，广西土为200目，碳黑型号为N330型，金属铝粉为325目，金属硅粉为320目，酚醒树脂为液体。
[0011]组分中颗粒与细粉按重量百分含量:
3 ~I mm20 ~30% ；
I ~O mm35 ~45% ；
细粉26~38%。
[0012]一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖的制备方法，其特征在于:该水口砖中各组分的重量百分含量为:98电熔镁砂55%~75%、电熔尖晶石10%~15%、广西土 4%~6%、碳黑8%~10%、铝粉2%~3%、金属硅粉2%~4%、酚醛树脂4%~5% ;该制备方法的步骤如下:将各组分按上述配比混合后进行均匀搅拌获得泥料，泥料机压成型并自然干燥后放入烘箱中，2~4小时内将烘箱温度均匀升温到80°C，然后在15~22小时内将烘箱温度从80°C均匀上升到200°C后，保温15~20小时后自然冷却至室温即可获得砖坯，砖坯经加工包装即可制得新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖。
[0013]所述的电熔镁砂:MgO含量≤98%，电熔尖晶石:A1203含量≤70%，MgO含量≤35%，广西土:A1203含量≤35%，Si02含量≤45%，碳黑:C≤96%，金属铝粉Al≤99%，金属硅粉:Si 含量> 98%ο
[0014]所述的各组分的颗粒级配:98电熔镁砂颗粒直径为(3~1、I~0)mm，电熔尖晶石为325目，广西土为200目，碳黑型号为N330型，金属铝粉为325目，金属硅粉为320目，酚醒树脂为液体。
[0015]组分中颗粒与细粉按重量百分含量:
3 ~I mm20 ~30% ；
I ~O mm35 ~45% ；
细粉26~38%。
[0016]本发明相比现有技术有如下优点:
本发明通过调整水口砖的配方、简化水口砖的生产工艺，进一步提高了水口砖的综合性能，使其具备较好的抗渣侵蚀性能、抗冲刷性能、较好的高温抗氧化性和优良的抗热震稳定性。
[0017]本发明的水口砖有效地减少了转炉出钢下渣量，使顶渣的改质石灰和合成渣的用量必然降低，统 计数据表明炉后石灰耗由3 kg/t降低1.6kg/t ;另外转炉渣具有强氧化性，下渣时大时，加剧了出钢口和钢包等耐材的化学侵蚀，使出钢口龄和钢包龄降低，使用该水口砖后，出钢口、钢包寿命进一步得到提高，出钢口寿命高达150炉，降低成本8.51元/吨钢，但设备增加成本3.89元/吨钢、耐材增加在本2.19元/吨钢，故采用该水口砖的无渣出钢直接效益为8.51-3.89-2.19=2.43元/吨钢，按按年产500万吨钢计算，可创直接经济效益1215万元。
[0018]该水口砖的使用为优质钢种开发提供了有利条件:成功开发了 ML系列钢种、中高碳钢系列钢种及中厚板系列钢种；减少废品，提高质量，避免下渣回磷造成的钢水回炉，废品，并大幅度减少钢中的夹杂物，提高钢水的质量；实现钢水的窄成份和窄温度控制，生产优质品种钢的质量合格率高而稳定；提高出钢口、钢包耐材寿命；减轻炉下清渣劳动强度；出钢时间稳定，便于生产周期和出钢温度的控制。同时该水口砖的使用降低了合金、石灰及耐材等原材料的消耗，符合国家节能减排的产业政策；且钢产量达到饱和而出现竞争格局时，各钢铁企业将会逐步转向重视质量和成本的轨道，必将选择利润比较稳定的优质钢生产；该水口砖满足优质钢材料高质量、低成本的要求，为转炉流程生产优质钢提供保证，同时实现了出钢过程自动化，因此该水口砖具有十分广阔的推广应用前景，具有显著的经济社会效益。

[0019]下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
[0020]一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖，该水口砖中各组分的重量百分含量为:98电熔镁砂55%~75%、电熔尖晶石10%~15%、广西土 4%~6%、碳黑8%~10%、铝粉2%~3%、金属硅粉2%~4%、酚醛树脂4%~5% ;其中电熔镁砂:MgO含量> 98%，电熔尖晶石:A1203含量≤70%, MgO含量≤35%，广西土:A1203含量≤35%, Si02含量≤45%，碳黑:C≤96%，金属铝粉Al ^ 99%，金属硅粉:Si含量> 98% ;上述各组分的颗粒级配如下:98电熔镁砂颗粒直径为(3~1、I~O) mm，电熔尖晶石为325目，广西土为200目，碳黑型号为N330型，金属铝粉为325目，金属硅粉为320目，酚醛树脂为液体；且组分中颗粒与细粉按重量百分含量:
3~I mm20 ~30% ；
I ~O mm35 ~45% ；
细粉26~38%。
[0021]一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖的制备方法，该水口砖中各组分的重量百分含量为:98电熔镁砂55%~75%、电熔尖晶石10%~15%、广西土 4%~6%、碳黑8%~10%、铝粉2%~3%、金属硅粉2%~4%、酚醛树脂4%~5% ;其中电熔镁砂:MgO含量≤98%，电熔尖晶石:A1203含量≤70%,MgO含量≤35%，广西土:A1203含量≤35%, Si02含量≤45%，碳黑:C≤96%，金属铝粉Al≤99%，金属硅粉:Si含量≤98% ;上述各组分的颗粒级配如下:98电熔镁砂颗粒直径为(3~1、I~O) mm，电熔尖晶石为325目，广西土为200目，碳黑型号为N330型，金属铝粉为325目，金属硅粉为320目，酚醛树脂为液体；且组分中颗粒与细粉按重量百分含量:
3~I mm20 ~30%
I~O mm35 ~45%
细粉26~38%。
[0022]该制备方法的步骤如下:将各组分按上述配比混合后进行均匀搅拌获得泥料，泥料机压成型并自然干燥后放入烘箱中，2~4小时内将烘箱温度均匀升温到80°C，然后在15~22小时内将烘箱温度从80°C均匀上升到200°C后，保温15~20小时后自然冷却至室温即可获得砖坯，砖坯经加工包装即可制得新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖。
[0023]实施例一
一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖的制备方法，选取重量百分含量为:颗粒直径为3~I mm的98电熔镁砂25%、颗粒直径为I~O mm的98电熔镁砂45%、325目的电熔尖晶石10%、200目的广西土 4%、N330型的碳黑8%、325目的铝粉3%、320目金属硅粉2%、酚醛树脂5%，其中98电熔镁砂经破碎筛分后进行配料，投入加压式或高速混练机中混合5~6分钟，加入酚醛树脂结合剂，待颗粒料都附有一层树脂后再加入电熔尖晶石、广西土、碳黑、金属铝粉、金属硅粉的预混粉，混合25~35分钟出料，成型采用600吨以上液压机，按照砖的形状、尺寸，精确称量泥料，称量好的泥料加入模具内，成型到规定尺寸。每块砖要测量外形尺寸，外径、孔径、高度偏差，每班要抽查15%的单重，抽测砖体密、气孔率，凡发现不合格现象必须报废并查找原因；成型后的砖坯一般需经自然干燥后才能入烘箱，砖坯在烘箱内按照3小时内将烘箱温度均匀升温到80°C，然后在22小时内将温度从80°C均匀上升到200°C下保温15小时的升温曲线进行干燥，自然冷却至室温，干燥后的砖坯经过检查合格的半成品才能进行后道工序加工，为了提高外水口的使用性，防止裂纹产生和扩大，用火泥填充外加铁壳即可制得新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖。
[0024]实施例二
一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖的制备方法，选取重量百分含量为:颗粒直径为3~I mm的98电熔镁砂20%、颗粒直径为I~O mm的98电熔镁砂40%、325目的电熔尖晶石12%、200目的广西土 6%、N330型的碳黑10%、325目的铝粉2.5%,320目金属硅粉4%、酚醛树脂4%，其中98电熔镁砂经破碎筛分后进行配料，投入加压式或高速混练机中混合5~6分钟，加入酚醛树脂结合剂，待颗粒料都附有一层树脂后再加入电熔尖晶石、广西土、碳黑、金属铝粉、金属硅粉的预混粉，混合25~35分钟出料，成型采用600吨以上液压机，按照砖的形状、尺寸，精确称量泥料，称量好的泥料加入模具内，成型到规定尺寸。每块砖要测量外形尺寸，外径、孔径、高度偏差，每班要抽查15%的单重，抽测砖体密、气孔率，凡发现不合格现象必须报废并查找原因；成型后的砖坯一般需经自然干燥后才能入烘箱，砖坯在烘箱内按照4小时内将烘箱温度均匀升温到80°C，然后在20小时内将温度从80°C均匀上升到200°C下保温18小时的升温曲线进行干燥，自然冷却至室温，干燥后的砖坯经过检查合格的半成品才能进行后道工序加工，为了提高外水口的使用性，防止裂纹产生和扩大，用火泥填充外加铁壳即可 制得新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖。
[0025]实施例三
一种新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖的制备方法，选取重量百分含量为:颗粒直径为3~I mm的98电熔镁砂30%、颗粒直径为I~O mm的98电熔镁砂35%、325目的电熔尖晶石15%、200目的广西土 5%、N330型的碳黑8%、325目的铝粉2%、320目金属硅粉3%、酚醛树脂4.5%，其中98电熔镁砂经破碎筛分后进行配料，投入加压式或高速混练机中混合5~6分钟，加入酚醛树脂结合剂，待颗粒料都附有一层树脂后再加入电熔尖晶石、广西土、碳黑、金属铝粉、金属硅粉的预混粉，混合25~35分钟出料，成型采用600吨以上液压机，按照砖的形状、尺寸，精确称量泥料，称量好的泥料加入模具内，成型到规定尺寸。每块砖要测量外形尺寸，外径、孔径、高度偏差，每班要抽查15%的单重，抽测砖体密、气孔率，凡发现不合格现象必须报废并查找原因；成型后的砖坯一般需经自然干燥后才能入烘箱，砖坯在烘箱内按照2小时内将烘箱温度均匀升温到80°C，然后在18小时内将温度从80°C均匀上升到200°C下保温20小时的升温曲线进行干燥，自然冷却至室温，干燥后的砖坯经过检查合格的半成品才能进行后道工序加工，为了提高外水口的使用性，防止裂纹产生和扩大，用火泥填充外加铁壳即可制得新型转炉自动挡渣滑动水口用水口砖。
[0026]根据上述三个实施例制得的产品为碱性铝镁碳尖晶石质水口砖，上述三个实施例制得的水口砖的平均理化指标如下表所示: