一种低碳复合转炉出钢口砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低碳复合转炉出钢口砖及其制备方法，属于耐火材料领域。该出钢口由复合材质组成，径向由外至内包括外层高碳部和内层低碳部，其中外层高碳部的碳含量为10％～20％，内层低碳部的碳含量为3～6％；制备方法步骤为：分别经高速混炼后配制成外层高碳部和内层低碳部的原料，装模后高压成型形成外层高碳部和内层低碳部，再依次进行干燥、浸油、干馏、清砂加工后制得成品。本发明专利技术通过配方优化组合，工艺复合改进，减少石墨使用量，进一步使出钢口低碳化，组织致密化，避免高氧化性炉渣对砖中石墨氧化的问题，使得出钢口服役寿命大幅提高。幅提高。幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳复合转炉出钢口砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐火材料领域，更具体地说，涉及一种低碳复合转炉出钢口砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]转炉炼钢工艺从装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉，出钢口要经历急剧的温度变动及暴露于氧气变化，需要较高的耐热冲击性和抗氧化性。在出钢过程中，同时经钢水的冲刷腐蚀，又要兼具耐磨性和耐渣性。转炉出钢口的使用寿命是衡量转炉连续作业率的一个重要指标，直接影响转炉效率及钢水的质量，在炼钢过程中起着重要作用。因此，提高转炉出钢口砖的使用寿命对于提高转炉生产效率、降低生产成本具有重要意义。钢铁企业在转炉炼钢时，希望延长出钢口砖的使用寿命来提高转炉作业率，从而增加转炉的产能。镁碳砖以其优良的抗渣性和热震稳定性广泛使用于转炉内衬各个部位，镁碳质出钢口的使用也取得了较好效果，但由于冶炼工艺的特殊要求，镁碳质出钢口在使用过程中砖工作面所含的碳首先受到吹氧冶炼时吹入的O2和氧化性熔渣中的FeO等的氧化作用以及高温下MgO的还原作用，使得出钢口表面形成脱碳层。由于碳的氧化脱除，使得砖体组织疏松脆化，出钢时在钢液冲刷下被磨损。同时由于碳的脱除及砖体疏松，炉渣向脱碳层渗透并与镁砂颗粒反应造成熔损。因此镁碳出钢口损坏的主要原因是碳的氧化，其次是磨损和温度急变引起的剥落。为了提高镁碳出钢口的质量，延长其使用寿命，必须提高其致密度，防止碳的氧化并提高其高温强度。而现在钢厂一般采用镁碳质出钢口砖。由于镁碳质出钢口砖中一般含石墨量在20％左右，为提高镁碳出钢口的质量，延长其服役寿命，必须提高其致密度并同时防止碳的氧化提高其高温强度，所以开发一种对高温钢水和炉渣，抗冲刷、抗侵蚀、抗氧化性强的出钢砖对转炉炼钢具有重要意义。
[0003]例如，中国专利申请号为202010228101.X，申请公开日为2020年06月19日的专利申请文件公开了一种钢包渣线用低碳镁碳砖及其制备方法。该低碳镁碳砖采用高活性金属复合粉(Al粉、Si粉、碳化硅、碳化硼)加入到镁碳碱性材料中，碳含量由10％～18％降到5％以下，保持良好的热震稳定性和高温强度，提高抗氧化性和抗渣性，适应洁净冶炼的需要。但是碳含量降低后，钢包运行寿命存在较大影响，钢包使用为线上和线下模式。在线周转存在较大的温差和温降。碳含量降低后一是镁碳砖的热导率降低，使得材料缓解温度骤变时产生热应力的能力降低，从而使得低碳镁碳砖的抗热震性降低产生大面积剥落和裂纹；二是碳含量降低后，熔渣与材料的润湿性增强，石墨作为单一碳源导致镁碳砖的抗熔渣侵蚀渗透性降低。
[0004]中国专利申请号为201710586908.9，申请公开日为2017年10月24日的专利申请文件公开了一种钢包用低碳镁碳砖及其制备方法。该用镁锆砂代替部分电熔镁砂制作低碳镁碳砖，以不同颗粒级配的电熔镁砂、镁锆砂和鳞片石墨为主要原料，以酚醛树脂、改性沥青为结合剂，通过添加抗氧化剂，提高低碳镁碳砖的抗热震稳定性、抗渗透性能。但是，上述专利技术添加大量的镁锆砂在高温使用中氧化锆晶相会相互转变，从而引起体积膨胀及收缩，使
得产品在使用中产生大量微裂纹，而微裂纹数量增多，容易形成裂纹串，引起本体开裂，强度下降同时氧气扩散通道也会增多，也导致整体抗氧化性能降低不利于钢包整体寿命和稳定性。

技术实现思路

[0005]1.要解决的问题
[0006]本专利技术提出一种低碳复合转炉出钢口砖，其目的在于优化转炉出钢口砖材质以提高转炉出钢口砖使用性。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种低碳复合转炉出钢口砖，径向由外至内包括外层高碳部和内层低碳部，其中根据高频炉燃烧红外线吸收法测定外层高碳部的碳含量为10％～20％，内层低碳部的碳含量为3～6％。外层高碳部石墨含量高，热应力吸收大大提高，也能具有较强的耐热冲击性，以此来综合提高出钢口的寿命。
[0010]本专利技术外层高碳部避免了低碳镁碳砖存在的问题，且内层低碳部采用引入多种复合高效碳填充在材料的孔隙中，使材料碳化后结构均匀致密，性能更加良好。同时出钢口使用条件与钢包有较大不同，出钢口位于转炉内部，温度始终保持在1000℃以上，不存在较大的温降和急冷急热。
[0011]进一步地，出钢口砖径向上，外层高碳部的厚度占比为60％～90％；内层低碳部的厚度占比为10％～40％。
[0012]进一步地，外层高碳部的原料组成和内层低碳部的原料组成中均含有MgO和B4C。
[0013]进一步地，外层高碳部由外层复合材料和成型结合剂构成，其中，外层复合材料的各原料组成成分及质量份数为：
[0014]99大结晶电熔镁砂颗粒
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40～60份；
[0015]99大结晶电熔镁砂细粉
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8～18份；
[0016]鳞片石墨
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10～20份；
[0017]铝钨合金
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1～6份；
[0018]金属硅粉
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2～4份；
[0019]高温沥青粉
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1～2份；
[0020]碳化硼
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0.5～2份。
[0021]进一步地，内层低碳部由内层复合材料和成型结合剂构成，其中，内层复合材料的各原料组成成分及质量份数为：
[0022]99大结晶电熔镁砂颗粒
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50～70份；
[0023]99大结晶电熔镁砂细粉
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8～18份；
[0024]纳米氧化铝粉
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2～10份；
[0025]碳黑
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2～4份；
[0026]铝钨合金
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4～8份；
[0027]氮化硼粉
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1～4份；
[0028]碳化硼
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0.5～2份；
[0029]硼化钙
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0.5～1份。
[0030]内层低碳部配置耐腐蚀性优异低碳材料，减少石墨等碳使用量，降低氧化速度，使组织致密化，并在流钢接触面形成硼酸盐，并以桥的形式封闭镁砂间的碳，避免其进一步氧化；其中有关反应原理如下：
[0031]B4C(s)+3O2(g)
→
2B2O3(1)+C(s)
[0032]B4C(s)+6CO(g)
→
2B2O3(1)+7C(s)
[0033]3MgO(s)+B2O3(1)
→
3MgO
·
B2O3硼酸镁
[0034]B4C(s)+7CO2(g)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：径向由外至内包括外层高碳部和内层低碳部，其中外层高碳部的碳含量为10％～20％，内层低碳部的碳含量为3～6％。2.根据权利要求1所述的一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：出钢口砖径向上，外层高碳部的厚度占比为60％～90％；内层低碳部的厚度占比为10％～40％。3.根据权利要求1所述的一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：外层高碳部的原料组成和内层低碳部的原料组成中均含有MgO和B4C。4.根据权利要求3所述的一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：外层高碳部由外层复合材料和成型结合剂构成，其中，外层复合材料的各原料组成成分及质量份数为：5.根据权利要求3所述的一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：内层低碳部由内层复合材料和成型结合剂构成，其中，内层复合材料的各原料组成成分及质量份数为：6.根据权利要求4或5所述的一种低碳复合转炉出钢口砖，其特征在于：所述成型结合剂包括液体酚醛树脂和固体酚醛树脂粉，其中，液体酚醛树脂的添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昆波，原慧，张远红，余西平，赵锋，周亮，方岩震，张国胜，
申请(专利权)人：马鞍山利尔开元新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：