一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖及其生产方法与应用与流程

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种镁铝碳砖，还涉及一种镁铝碳砖的生产方法，以及该镁铝碳砖在钢包上的应用。

背景技术：

在冶金行业中，钢水需用钢包存放运送，有的钢包还作为炉外精炼容器使用，因此，钢包内部要承受1600℃以上高温钢水及钢渣的浸蚀与冲刷作用，使用条件恶劣，直接接触钢水和钢渣部位的工作层，需使用优质耐火材料。目前，使用的钢包由钢外壳、支撑脚和吊运耳轴及吊钩件组成，在钢外壳内依次设置有保温层、永久层及工作层，其中工作层包括含碳渣线衬砖和含碳熔池衬砖，渣线部位采用镁碳砖砌筑，熔池部位采用铝镁碳砖砌筑，钢包在使用过程中，受到钢水和钢渣的浸蚀作用，随着钢包使用次数的增加，渣线熔池工作层内衬不断减薄，减薄超过一定安全范围内，钢包停止使用，工作层内衬必须修复或重新砌筑。

由于钢渣对渣线部位浸蚀严重，通常，中途需更换一次或多次渣线衬砖，称为小修，最后一次拆除渣线衬砖时，连同熔池衬砖一起拆除，钢包工作层衬砖重新砌筑，称为大修，大小修拆除下来的含碳残存钢包衬砖约占工作层含碳残存钢包衬砖砌筑总量的30-50％，这部分残存钢包衬砖通常被当作工业垃圾处理掉，一方面不但污染环境，而且造成宝贵的耐火材料资源严重浪费；另一方面，熔池部位采用铝镁碳砖，耐火性能显不足，使用寿命无法达到预期的更换期限，已不能满足炼钢工艺要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，将含碳残存钢包衬砖收集加工使用，节约耐火材料，提高了熔池部位的耐火性能，延长了钢包的使用寿命。

为了实现上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：40-60份；镁砂：20-40份；氧化铝：5-15份；碳素：1-6份；添加剂：2-10份；外加结合剂：3-5份。

在上述利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖中，可选地，所述添加剂为金属镁粉、氧化镁超细粉、碳化硅超细粉、金属铝粉、金属硅粉、碳化硼粉、硼砂中的一种或一种以上，添加剂有利于提高成型强度，有利于提高半成 品烘干后成品强度，有利于提高产品使用过程中抗钢水和钢渣的侵蚀，有利于产品生产过程中本品种残存耐火材料在本系统内循环利用，更有利于钢包用后本品种残存耐火材料不水化变质，保持本品种残存耐火材料的强度性能稳定性，在本系统中实现本品种残存耐火材料无限循环再生利用，使本品种残存耐火材料实现零排放，是一种混合粉状物质。

在上述用于上述利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖中，可选地，所述结合剂为热塑性酚醛树脂、热固性树脂、硅树脂或镁质类微粉。

在上述用于上述利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖中，可选地，所述原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒35-70％、1-0mm中颗粒10-30％、180目以下细粉20-35％。

本发明还提拱了一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法，包括以下具体步骤：

步骤S1、含碳残存钢包衬砖收集加工

1)、将拆除的含碳残存钢包衬砖集中堆放，人工检选或对含碳残存钢包衬砖采用专用设备检选，然后去除含碳残存钢包衬砖工作层上的钢渣，再进行收集合格的含碳残存钢包衬砖堆放在干净无混杂的干燥场所；

2)、对收集整理合格的含碳残存钢包衬砖进行破碎处理，按照规定粒级筛分，按粒级定量包装或直接进入自动配料系统的配料仓中，待用；

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：40-60份；镁砂：20-40份；氧化铝：5-15份；碳素：1-6份；添加剂：2-10份；外加结合剂：3-5份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒35-70％、1-0mm中颗粒10-30％、180目以下细粉20-35％；

步骤S3、原料预混

将步骤S2中的180目之下细粉先预混好，存放在干燥之处或配料仓内；

步骤S4、混练泥料

1)、根据原料配方向混练机中先加入粗、中颗粒，再加入占总结合剂量的30-60％的结合剂混练，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混练至成型性能良好的泥料，总混练时间为10-35min，出料；

2)、泥料放入吨装袋中，存放时间不超过一天；

步骤S5、压制成型

1)、采用1000吨压机成型，并根据所成型的砖型安装好模具，泥料在限定 的时间内成型完毕；

2)、将外形合格的半成品砖放置在干燥车上，自然干燥24-48h；

步骤S6、烘烤

采用在干燥窑中热处理窑中轻烧，温度控制在140-200℃，热处理6-20h；

步骤S7、检验包装入库

烘烤后的产品检验合格后，按品种和砖型包装入库，明确标识，待用。

在上述步骤S2中，可选地，所述添加剂为金属镁粉、氧化镁超细粉、碳化硅超细粉、金属铝粉、金属硅粉、碳化硼粉、硼砂中的一种或一种以上。

在上述步骤S2中，可选地，所述结合剂为热塑性酚醛树脂、热固性树脂、硅树脂或镁质类微粉。

在上述步骤S6中，可选地，所述烘烤制度为：由室温按照20℃/h升温至100℃，保温4h，再按照10℃/h升温至150℃，保温8h，再按照15℃/h升温至200℃，保温8h。

本发明还提拱了一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖在钢包上的应用。

与现有技术相比，本发明能实现的有益效果至少包括以下几个方面：

(1)本发明的镁铝碳砖采用含碳残存钢包衬砖再生利用，实现含碳残存钢包衬砖无限循环利用，提高了企业与社会效益，节约了宝贵的耐火材料资源；与现用铝镁碳砖，成本大幅减少；

(2)本发明的镁铝碳砖使用性能明显提高，具有较高的抗浸蚀、抗剥落性能，使用寿命至少增加5次；

(3)本发明的新型镁铝碳砖从生产、使用到含碳残存钢包衬砖收集加工，再利用的无限循环过程，加强管理，可实现生产和使用过程中的含碳残存钢包衬砖零排放。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。

图1是本发明利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法流程图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法的特点和优点等，然而所有的描述仅 是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能没有在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

请结合参考图1，下面就通过这个给出的实施例来对本发明利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖及其生产方法与应用进行示例性说明。

实施例1

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：40份；镁砂：40份；氧化铝：10份；碳素：5份；金属镁粉：5份；热塑性酚醛树脂：3份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒70％、1-0mm中颗粒10％、180目以下细粉20％。

如图1所示了一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法流程图，该方法包括以下具体步骤：

步骤S1、含碳残存钢包衬砖收集加工

1)、将拆除的含碳残存钢包衬砖集中堆放，人工检选或对含碳残存钢包衬砖采用专用设备检选，然后去除含碳残存钢包衬砖工作层上的钢渣，再进行收集合格的含碳残存钢包衬砖堆放在干净无混杂的干燥场所；

2)、对收集整理合格的含碳残存钢包衬砖进行破碎处理，按照规定粒级筛分，按粒级定量包装或直接进入自动配料系统的配料仓中，待用；

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：40份；镁砂：40份；氧化铝：10份；碳素：5份；金属镁粉：5份；热塑性酚醛树脂：3份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒70％、1-0mm中颗粒10％、180目以下细粉20％；

步骤S3、原料预混

将步骤S2中的180目之下细粉先预混好，存放在干燥之处或配料仓内；

步骤S4、混练泥料

1)、根据原料配方向混练机中先加入粗、中颗粒，再加入占总热塑性酚醛树脂量的50％的热塑性酚醛树脂混练，然后加入预混细粉和剩余热塑性酚醛树脂，继续混练至成型性能良好的泥料，总混练时间为35min，出料；

2)、泥料放入吨装袋中，存放时间不超过一天；

步骤S5、压制成型

1)、采用1000吨压机成型，并根据所成型的砖型安装好模具，泥料在限定的时间内成型完毕；

2)、将外形合格的半成品砖放置在干燥车上，自然干燥24h；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在150℃，烧制8h；烘烤制度为：由室温按照20℃/h升温至100℃，保温4h，再按照10℃/h升温至150℃，保温8h，再按照15℃/h升温至200℃，保温8h；

步骤S7、检验包装入库

烘烤后的产品检验合格后，按品种和砖型包装入库，明确标识，待用。

实施例2

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：50份；镁砂：35份；氧化铝：10份；碳素：2份；硼砂：3份；热固性树脂：4份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒55％、1-0mm中颗粒25％、180目以下细粉20％。

本实施例的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法，其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：50份；镁砂：35份；氧化铝：10份；碳素：2份；硼砂：3份；热固性树脂：4份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒55％、1-0mm中颗粒25％、180目以下细粉20％；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在200℃，热处理8h。

实施例3

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：60份；镁砂：20份；氧化铝：6份；碳素：6份；碳化硼粉：8份；硅树脂：5份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒60％、1-0mm中颗粒15％、180目以下细粉25％。

本实施例的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法，其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：60份；镁砂：20份；氧化铝：6份；碳素：6份；碳化硼粉：8份；硅树脂：5份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒60％、1-0mm中颗粒15％、180目以下细粉25％；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在180℃，热处理12h。

实施例4

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：45份；镁砂：40份；氧化铝：5份；碳素：3份；铝硅类：7份；热塑性酚醛树脂：3.5份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒50％、1-0mm中颗粒30％、180目以下细粉20％。

本实施例的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法，其基本步骤与实施例6相同，其不同之处在于：

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：45份；镁砂：40份；氧化铝：份；碳素：份；铝碳化硅类：7份；热塑性酚醛树脂：3.5份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒50％、1-0mm中颗粒30％、180目以下细粉20％；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在160℃，热处理18h。

实施例5

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：55份；镁砂：20份；氧化铝：15份；碳素：2份；硅类：3份；镁质类微粉：5份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒45％、1-0mm中颗粒23％、180目以下细粉32％。

本实施例的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法， 其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：55份；镁砂：20份；氧化铝：15份；碳素：2份；硅类：3份；镁质类微粉：5份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒45％、1-0mm中颗粒23％、180目以下细粉32％；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在170℃，热处理15h。

实施例6

在这个实施例中，本发明的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖，其配方按重量配比具体如下：含碳残存钢包衬砖：58份；镁砂：30份；氧化铝：5份；碳素：2份；碳化物类：5份；热塑性酚醛树脂：3.5份，其中原料配方中颗粒粒度组成为：8mm-1mm粗颗粒60％、1-0mm中颗粒20％、180目以下细粉20％。

本实施例的一种利用含碳残存钢包衬砖制作的新型镁铝碳砖的生产方法，其基本步骤与实施例1相同，其不同之处在于：

步骤S2、原料配制

1)、按照以下原料的配比进行配制：含碳残存钢包衬砖：60份；镁砂：18份；氧化铝：8份；碳素：4份；镁质碳化物类：10份；热塑性酚醛树脂：3.5份；

2)、原料粒度组成：8mm-1mm粗颗粒60％、1-0mm中颗粒20％、180目以下细粉20％；

步骤S6、烘烤

采用干燥窑热处理，温度控制在190℃，热处理15h。

将本发明上述实施例1至6得到的新型镁铝碳砖应用到某特钢公司钢包渣线砖之下的熔池部位，原砌筑有六层铝镁碳砖，生产出的新型镁铝碳砖，在炉外精炼钢包熔池部位，与生产中的铝镁碳砖作两次对比使用。

第一次，原熔池部位六层铝镁碳砖的上两层，用新型镁铝碳砖取代，其中，同一层极少量的调整砖仍用铝镁碳砖砌筑，钢包小修前发现，调整砖铝镁碳砖出现明显的凹陷；熔池上部镁铝碳砖与熔池下部的铝镁碳砖相比，凸显约20mm；

第二次，与第一次相反，上两层用铝镁碳砖，下四层用新型镁铝碳砖砌筑，最下层混砌有少量铝镁碳砖，新型镁铝碳砖与铝镁碳砖砌筑使用后，小修前对 比结果极为明显，铝镁碳砖出现明显的凹陷，新型镁铝碳砖表现出较好优势和使用余地。

本发明的镁铝碳砖使用性能明显提高，具有较高的抗浸蚀、抗剥落性能，使用寿命至少增加5次。