首页 > 专利查询

一种电炉炉底热修补用导电耐火材料的制作方法

1～3％，fe 3～9％，ti 0.5～2％和铝镁合金1～4％；其物理性能技术指标没有详细介绍，这说明该技术是较普遍的技术，金属粉种类及数量较多，其中fe的加入虽然促进烧结作用良好，但降低了导电料的抗侵蚀性能，从而影响耐用性。
6.鉴于此，亟待研发一种新型的电炉炉底热修补用导电耐火材料，能够具有电阻率低、耐高温、抗侵蚀、烧结性好的、较低成本的特点，不仅适于不停炉状态热修补，而且能保证底电极的导电性，提高电炉大修寿命和炼钢生产效率。

技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种电炉炉底热修补用导电耐火材料，具有电阻率低、耐高温、抗侵蚀、烧结性好的、较低成本的特点，且在电炉工作条件下热态流动性能好，在炉底铺展性好、结合性能好，不仅特别适合不停炉状态的热修补，而且可有效地保护底电极的钢片，在修补炉底的同时能保证底电极的导电性，提高电炉大修寿命和炼钢的生产效率。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
9.本发明的提供一种电炉炉底热修补用导电耐火材料，其原材料包括按质量百分比计的如下材料组分：
[0010][0011]
优选地，所述镁钙铁砂为镁钙铁合成砂，其主晶相为方镁石，结合相为铁酸钙c2f、c4af、c2s以及c3s。
[0012]
优选地，所述镁钙铁砂中mgo的含量≥75wt％，cao和fe2o3的总含量≥15wt％。
[0013]
优选地，所述废电极石墨粉中，固定碳的含量≥95.5wt％，s的含量≤0.10wt％。
[0014]
优选地，所述高温沥青的沥青软化点≥120℃，残碳率≥54％，灰分≤0.3％。
[0015]
优选地，所述电炉炉底热修补用导电耐火材料包括按质量百分比的如下化学成分：mgo 50～57％，c 22～26％，cao 5～8％，fe2o
3 2～5％，余量为不可避免的杂质。
[0016]
优选地，所述电炉炉底热修补用导电耐火材料铺展在热态电炉炉底时，其电阻率≤0.6
×
10-4
ω
·
m。
[0017]
本发明各组分的配比原则如下：
[0018]
(1)镁钙铁砂：本发明中所用主原料为镁钙铁砂，而不是现有技术中用的镁砂，本发明中的镁钙铁砂为镁钙铁合成砂，其化学成分主要有mgo、cao、fe2o3；其主晶相为方镁石，次晶相为主要为铁酸钙c2f以及少量的c4af、c2s、c3s。由于c2f在氧化条件和弱还原条件下，在高于1300℃的温度下可形成液相，能加速炉底修补料的烧结，并且产生优良的陶瓷结合，且当工作条件转为强还原条件时，c2f发生分解，生成cao和镁方铁矿，又转换成了高熔点物相；另外，cao能够与渗入的渣发生反应，生成高熔点的c2s、c3s，提高材料的抗渗透能力；因
此本发明技术采用镁钙铁砂为主原料最为适宜，特别适合电炉底的工作条件，要求使用的镁钙铁砂mgo≥75％，cao+fe2o3≥15％。
[0019]
(2)废电极石墨粉：本发明的碳质材料选用废电极石墨粉，而不是现有技术所用的是天然鳞片石墨；在mgo-c质材料中起主要导电作用的是碳和结合剂炭化后的残余碳，由于鳞片石墨具有各向异性的特点，如果采用鳞片石墨，则材料导电性与其中的鳞片石墨的排列方向有关系；因为导电修补料是散状材料，那么其中鳞片石墨的排列方向就没有规律性，则会引起导热材料的电阻增大，造成缺陷；除此之外，天然鳞片石墨中灰分含量较高，也会造成材料电阻增大；本发明选择采用废电极石墨粉，为用后废电极或作制作石墨电极加工下来产物破粉碎而成，这样废弃物不仅可以再利用，减少固废排放，节省资源，而且可以保证本发明导电修补料导电效果稳定，因为碳石墨排列的各向均匀性非常重要，而电极石墨粉特定特性符合这个要求；因此本发明选择废电极石墨粉作为导电热修补料的碳源，而且电极石墨粉本身就是导电性极好的材料，各向同性，纯度高，耐高温性能好、抗氧化性强、热膨胀性小而且均匀，非常有利于电炉炉底热修补用导电耐火材料的综合性能；选用的废电极石墨粉中固定碳≥95.5％，s≤0.10％。
[0020]
(3)高温沥青：本发明中带入碳源的材料还有高温沥青，高温沥青一方面为导电材料增加碳含量，另一发明也是该材料中的结合剂和流动剂。由于该材料是热态施工，材料放置在炉底后，高温下沥青先软化产生流动性，带动导电修补料热态流动、铺展在损坏的炉底与裂缝处，后使导电材料覆盖并粘结上底电极钢片，使导电材料施工性能优异，保证良好的应用效果。而现有技术中是采用树脂为结合剂(残碳率为38～48％)，该原料受热凝固太快，不利于导电材料的流动铺展，碳含量也特别低，不利于导电性。因此本发明中的高温沥青要求沥青软化点≥120℃，残碳率≥54％，灰分≤0.3％。
[0021]
(4)铝镁合金粉：采用铝镁合金粉，可以促进导热材料的烧结，主要具有抗氧化作用，保护导电材料中大量的碳；本发明中总c含量超过22％，因此需要较多抗氧化剂在材料中分布均匀，否则不足以保护好材料中的c。铝镁合金粉的抗氧化的产物为al2o3、mgo、或mgo
·
al2o3尖晶石，都是熔点超过1800℃以上的高温物相，不会降低导电材料的耐高温性，是最为恰当的。
[0022]
(5)导电修补料的导电性与碳含量的多少密切相关，在实测材料碳含量5％时，电阻率为3.0
×
10-4
ω
·
m，材料碳含量10％时电阻率为1.7
×
10-4
ω
·
m，材料碳含量15％时电阻率为1.0
×
10-4
ω
·
m，当碳含量达到20％时，试样的电阻率为0.7
×
10-4
ω
·
m。因此本发明材料在固化后要求c含量为22-28％，这样导电修补材料中c已经形成了连续分布状态，以保证电阻率小于0.6
×
10-4
ω
·
m，对电炉的功能及效率特别有保证；另外c含量过高也不行，因为c含量过高，导电材料的烧结性不好，强度变低，在电炉底抗熔融钢水及渣液的冲刷性能下降，不能很好地保护底电极钢片，因而影响到电炉寿命；所以本发明专利的材质体系、化学组成设计比现有技术合理；导热材料的各项性能优越、成本较低、使用效果更好。
[0023]
本发明的有益效果为：
[0024]
1.本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料，具有电阻率低、耐高温、抗侵蚀、烧结性好的、较低成本的特点；
[0025]
2.本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料，部分采用了废弃料，节省了资源浪费，降低了制造成本；
[0026]
3.本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料，在电炉工作条件下，热态流动性能好，在炉底铺展性好、结合性能好，不仅特别适合不停炉状态的热修补，而且可有效地保护底电极的钢片，在修补炉底的同时能保证底电极的导电性，可提高电炉大修寿命20％，炼钢生产效率10％以上。
具体实施方式
[0027]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
[0028]
本发明所提供的电炉炉底热修补用导电耐火材料，包括按质量百分比计的如下材料组分：
[0029][0030]
其中，镁钙铁砂为镁钙铁合成砂，其主晶相为方镁石，次晶相为铁酸钙c2f以及少量的c4af、c2s、c3s；镁钙铁砂中mgo的含量≥75wt％，cao和fe2o3的总含量≥15wt％。
[0031]
废电极石墨粉中，固定碳的含量≥95.5wt％，s的含量≤0.10wt％。
[0032]
高温沥青的沥青软化点≥120℃，残碳率≥54％，灰分≤0.3％。
[0033]
通过上述原材料配比，使得本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料主要成分位于mgo为50～57％，c 22～26％，cao 5～8％，fe2o
3 2～5％范围内，抗侵蚀性能最佳，同时保证其电阻率≤0.6
×
10-4
ω
·
m。
[0034]
上述原材料配比好以后，在搅拌设备中混合均匀即成，可进行称量包装。
[0035]
下面结合具体例子进一步对本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料进行说明；
[0036]
实施例1
[0037]
本实施例中电炉炉底热修补用导电耐火材料，取镁钙铁砂骨料62kg，镁砂细粉6kg，废电极石墨粉17kg，高温沥青粉10kg，铝镁合金粉5.0kg，于搅拌设备中混合均匀即成，称量包装。使用时投入电炉中，电炉炉底热修补用导电耐火材料自动铺展在热态电炉炉底，保护底电极钢片，保证阳极导电性能。
[0038]
实施例2
[0039]
本实施例中电炉炉底热修补用导电耐火材料，取镁钙铁砂骨料63kg，镁砂细粉3.5kg，废电极石墨粉15kg，高温沥青粉13kg，铝镁合金粉5.5kg，于搅拌设备中混合均匀即成，称量包装。使用时投入电炉中，电炉炉底热修补用导电耐火材料自动铺展在热态电炉炉底，保护底电极钢片，保证阳极导电性能。
[0040]
实施例3
[0041]
本实施例中电炉炉底热修补用导电耐火材料，取镁钙铁砂骨料60kg，镁砂细粉5kg，废电极石墨粉14kg，高温沥青粉15kg，铝镁合金粉6.0kg，于搅拌设备中混合均匀即成，
称量包装。使用时投入电炉中，电炉炉底热修补用导电耐火材料自动铺展在热态电炉炉底，保护底电极钢片，保证阳极导电性能。
[0042]
实施例4
[0043]
本实施例中电炉炉底热修补用导电耐火材料，取镁钙铁砂骨料59kg，镁砂细粉3.5kg，废电极石墨粉13kg，高温沥青粉18kg，铝镁合金粉6.5kg，于搅拌设备中混合均匀即成，称量包装。使用时投入电炉中，电炉炉底热修补用导电耐火材料自动铺展在热态电炉炉底，保护底电极钢片，保证阳极导电性能。
[0044]
实施例5
[0045]
本实施例中电炉炉底热修补用导电耐火材料，取镁钙铁砂骨料54kg，镁砂细粉7.0kg，废电极石墨粉12kg，高温沥青粉20kg，铝镁合金粉7.0kg，于搅拌设备中混合均匀即成，称量包装。使用时投入电炉中，电炉炉底热修补用导电耐火材料自动铺展在热态电炉炉底，保护底电极钢片，保证阳极导电性能。
[0046]
性能测试
[0047]
实施例1～5中的电炉炉底热修补用导电耐火材料和对比例中市售的d-mg-55电炉导电修补料在应用于150吨dc电弧炉中，实施例1～5中的电炉炉底热修补用导电耐火材料比原来提高了大修寿命396炉，提高了电炉生产效率10％；实施例1-5和对比例中的材料在1500℃
×
3h还原条件下进行性能测试，其结果如表1所示。
[0048]
结合表1所示的材料性能指标中，实施例1-5中的电炉炉底热修补用导电耐火材料的电阻率与对比例中所用的电炉导电修补料的电阻率相当，而实施例1-5中的电炉炉底热修补用导电耐火材料的体积密度和耐压强度要明细高于对比例中所用的电炉导电修补料的数值，而气孔率明显低于对比例中的数值，由此可见，本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料可有效地保护底电极的钢片，在修补炉底的同时保证底电极的导电性，提高电炉大修寿命和炼钢生产效率。
[0049]
表1材料性能指标(1500℃
×
3h)
[0050] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例体积密度(g/cm3)2.452.472.482.462.432.20气孔率(％)18.719.019.620.120.321.9耐压强度(mpa)32.433.537.935.631.912.3电阻率(ω
·
m)0.59
×
10-4
0.58
×
10-4
0.52
×
10-4
0.54
×
10-4
0.50
×
10-4
0.42
×
10-4
[0051]
结合实施例1～5以及表1所示，本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料，具有电阻率低、耐高温、抗侵蚀、烧结性好的、较低成本的特点；该电炉炉底热修补用导电耐火材料，部分采用了废弃料，节省了资源浪费，降低了制造成本；该电炉炉底热修补用导电耐火材料，在电炉工作条件下，热态流动性能好，在炉底铺展性好、结合性能好，不仅特别适合不停炉状态的热修补，而且可有效地保护底电极的钢片，在修补炉底的同时能保证底电极的导电性，可提高电炉大修寿命20％，炼钢生产效率10％以上。
[0052]
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，其原材料包括按质量百分比计的如下材料组分：2.如权利要求1所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述镁钙铁砂为镁钙铁合成砂，其主晶相为方镁石，结合相为铁酸钙c2f、c4af、c2s以及c3s。3.如权利要求2所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述镁钙铁砂中mgo的含量≥75wt％，cao和fe2o3的总含量≥15wt％。4.如权利要求1所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述废电极石墨粉中，固定碳的含量≥95.5wt％，s的含量≤0.10wt％。5.如权利要求1所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述高温沥青的沥青软化点≥120℃，残碳率≥54％，灰分≤0.3％。6.如权利要求1-5任一项所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述电炉炉底热修补用导电耐火材料包括按质量百分比的如下化学成分：mgo 50～57％，c 22～26％，cao 5～8％，fe2o
3 2～5％，余量为不可避免的杂质。7.如权利要求6所述的电炉炉底热修补用导电耐火材料，其特征在于，所述电炉炉底热修补用导电耐火材料铺展在热态电炉炉底时，其电阻率≤0.6
×
10-4
ω
·
m。

技术总结

本发明公开了一种电炉炉底热修补用导电耐火材料，其原材料包括按质量百分比计的如下组分：镁钙铁砂54～63％；镁砂细粉3～7％；废电极石墨粉12～17％；高温沥青10～20％；铝镁合金粉5～7％。本发明的电炉炉底热修补用导电耐火材料具有电阻率低、耐高温、抗侵蚀、烧结性好的、较低成本的特点，且在电炉工作条件下热态流动性能好，在炉底铺展性好、结合性能好，不仅特别适合不停炉状态的热修补，而且可有效地保护底电极的钢片，在修补炉底的同时能保证底电极的导电性，提高电炉大修寿命和炼钢的生产效率。率。