专利名称：：直流电弧炉炉底用导电耐火材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种直流电弧炉炉底用导电耐火材料。直流电弧炉底阳极是直流电弧炉的特有设备，也是直流电弧炉的技术核心。目前，炼钢用直流电弧炉底阳极有两大类，即通过在直流电弧炉炉底耐火材料中埋入金属元件做阳极的方式，包括GHH型、VAI型和CLECIM型三种和直流电弧炉炉底用导电耐火材料作为底阳极的方式，称ABB型。据《首钢特钢通讯》1995年第12卷第1期“直流电弧炉各类底阳极简介”中记载，ABB型直流电弧炉的特点是，其炉床采用可以导电的耐火砖砌筑，使炉床本身构成导电阳极。其基本结构是，电炉炉底是由耐高温的耐热钢板制成，呈球面状。耐热钢板内面铺有一块相同弧度的铜板集电板，其直径约为炉壳直径的80％，在适当位置用螺栓将两者固定。铜板底部焊接有4个接线柱，它们穿过耐热钢板底壳与电炉炉壳外的供电母线电缆软连接。球面状耐热钢板与环状法兰焊接，通过法兰盘将耐热钢炉底支承在焊接在电炉炉壳上的环型槽内。法兰盘与环型槽之间垫有绝缘耐火砖，并用不导电耐火材料封闭，使炉底与电炉外壳绝缘，电炉外壳处于接地电位。因为石墨耐火砖散发的热量较多，为驱散炉底的高温，采用轴流式风机对炉底进行强制冷却。铜板上直接铺砌导电耐火砖，一般分3层。底部2层导电耐火砖厚度各为250mm，为永久层。在其上部为消耗层，其厚度比一般三相交流炉略厚，约430mm。为了增强导电性，在导电耐火砖的底面和一侧，嵌有“L”型薄钢板。炉底砌砖表面不平处，用石墨膏抹平整。炉坡与导电耐火砖之间用散状、非导电耐火材料打结。导电耐火砖系采用含碳达10％的沥青粘结镁砂砖。一般而言，炉底导电耐火砖的碳含量要达到15％以上才能保证足够的导电性，但是，从耐侵蚀性能看，含碳10％的沥青粘结镁砂砖最好。然而这种沥青粘结砖只有经过高温预处理后才有足够的导电性能，成本较高。因ABB型底阳极炉底是一个大电极，所以，不存在GHH型、VAI型和CLECIM型底阳极的热集中和使用中无法修补的问题，但出钢之间的热修补和需停炉以后进行的冷态捣打料都采用镁砂—碳混合料，这种散状导电材料的电阻率在100～10-1Ω.cm，电阻率较高。开炉时需先加少量废钢，通氧气预烧，或加辅助启动电极，工序复杂。其中冷态捣打料，预先采用有机非树脂类结合剂(MgO含量大于80％)对加入的碳进行喷涂处理；热修补中的碳不进行热处理，而在料中引入一定量的CaO和适量的烧结剂，使之在高温下迅速烧结。ABB底阳极也可以采用镁砂—碳混合料捣结夯实而成，但电阻率比较高，开炉工序复杂。本发明的目的是提供一种廉价的直流电弧炉炉底用导电耐火材料，其电阻率低(10-2～10-4Ω.cm)、可随时对炉底阳极进行冷、热态修补，开炉工序简单，不需水冷、风冷系统，可大幅度提高电炉的使用寿命，降低电极消耗。本发明的目的是这样实现的本发明直流电弧炉炉底用导电耐火材料的化学组成为MgO65～80％；C8～22％；金属外加剂Fe1～4％；Ti0.5～2％；Al1～3％；铝镁合金1～4％。本发明以电熔镁砂为原料，加入8～22％、粒度60目的鳞片状石墨，加入金属铁粉1～4％、钛粉0.5～2％、铝粉1～3％和铝镁合金1～4％配制成捣打料。另外，加入占重量百分比4～15％的热塑酚醛树脂作结合剂，成型后经110℃烘烤16小时，电阻率可达10-2～10-4Ω.cm。本发明适用于上述几种直流电弧炉底阳极，使用时先在炉底铜板上浇注一层不导电料，再在浇注层上采用本发明导电料捣打成型，导电料层与炉坡间用不导电浇注料或捣打料填充，以保证炉壳绝缘。耐火材料一般都属绝缘材料，要提高其电阻率，可采用添加金属氧化物、金属纤维和金属等多种方式，但在耐火材料中普通金属纤维熔点过低，不等满足高温冶炼的需要；而金属氧化物惰性大，不利于复合使用；金属粉的加入可显著降低电阻率，而且复合使用效果更佳。金属铁一般在耐火材料中属于低熔点的杂质，应尽量少，但在导电耐火材料中，特别是热修补料中加入少量铁，可利用其熔点低的特点促进导电材料的烧结。钛粉、铝粉和铝镁合金的加入降低了导电耐火材料的电阻率，同时，利用铝和铝镁合金的活性，可先于散状导电材料中的碳与氧反应，克服了导电材料的氧化问题，可防止导电材料的脱碳，提高抗氧化性。采用大晶粒电熔镁砂，熔点高，抗侵蚀性好。使用鳞片状石墨保证耐火材料具有较低的电阻，提高耐火材料的耐侵蚀性，同时也是酚醛树脂的配加原料，承担骨架的作用。酚醛树脂作为结合剂，使加入的石墨形成骨架，形成导电通道，降低电阻率。本发明在冷态可满足直流电弧炉起弧操作，使钢水熔化，同时具有耐火材料抗高温钢水侵蚀，耐冲刷等相关性能。本发明在使用中，金属电极不必与钢水直接接触，即耐火材料高于金属电极(或不埋金属电极)，而在耐火材料被侵蚀到钢水要接触金属电极时，可用本发明耐火材料进行冷、热修补，修补料导电性好，电阻率在10-2～10-4Ω.cm，可直接开炉炼钢，因铜板上用不导电浇注料，克服了含碳材料导热系数高，传热快的缺点，不用水冷和风冷辅助系统。在相同的操作条件下，可大幅度提高电炉的使用寿命，降低电极消耗。同时，因采用导电散状料后，炉底成为一个整体，避免了钢水从砖缝渗漏的可能性，从而提高了电炉炼钢的安全性。本发明与现有直流电弧炉底阳极相比，电阻率低，适用范围广，可适用于各种类型直流电弧炉底阳极，在操作中可任意修补，价格低，相当于ABB直流电弧炉底阳极导电砖价格的1/3，开炉工序简单。实施例1在VAI型试验模拟装置中炉底部分用本发明耐火材料捣结、夯实，料面高于翅片15～20mm，经低温(200～250℃)烘烤16小时后，加入废钢，接通电源后，正负极间即可引弧，炉底废钢在电弧高温作用下，即刻熔化。操作一定时间后，将钢水排出，投入热修补料，经压实后，继续起弧。本发明导电耐火材料的化学组成和物理性能见下表。实施例2在有两根铜钢复合底阳极的30吨的CLECIM型直流炉底电极周围直径1.3mm的范围内，使用本发明导电耐火材料，用风锤捣结，导电料高出电极顶面150mm，经低温烘烤12小时后，按正常开炉程序操作，可正常起弧冶炼。</tables>权利要求1.一种直流电弧炉炉底用导电耐火材料，其化学组成为MgO65～80％；C8～22％；金属外加剂Fe1～4％；Ti0.5～2％；Al1～3％；铝镁合金1～4％。全文摘要本发明公开了一种直流电弧炉炉底用导电耐火材料,其化学组成为:MgO:65～80%;C:8～22%;金属外加剂Fe:1～4%;Ti:0.5～2%;Al:1～3%;铝镁合金:1～4%。它具有电阻率低,价格低的优点,开炉工序简单,在电炉操作中可任意修补,能大幅度提高电炉的使用寿命,降低电极消耗。文档编号C04B35/66GK1179406SQ96120058公开日1998年4月22日申请日期1996年10月16日优先权日1996年10月16日发明者陶绍平,曹勇,郭家林,杨彬申请人:首钢总公司