目前，電爐鋼包出鋼嘴主要采用鋁鎂澆注料或鋁鎂尖晶石澆注料，使用壽命較低，一般出鋼40次左右。有些廠家曾試用鋁鎂尖晶石澆注料，效果都不太理想。為此，研制了出鋼嘴用剛玉質(zhì)澆注料，研制目標(biāo)是使用出鋼嘴使用壽命達(dá)70次。
1.出鋼嘴使用條件分析
以某公司的電爐鋼包成鋼溫度高達(dá)1700℃左右，出鋼嘴頻繁冷卻，急冷急熱嚴(yán)重，使用條件十分苛刻。澆注料在使用過程中主要受以下破壞因素的影響；1)氣流急冷急熱的作用；2)高溫鋼水和熔渣的沖刷；3)高溫熔渣的化學(xué)侵蝕以及鋼水的滲透。因此，要求所研制的澆注料必須滿足以下性能：1)良好的熱震穩(wěn)定性;2)高溫強(qiáng)度高，耐鋼水沖刷；(3)能夠快速烘烤而不炸裂；(4)抗熔渣侵蝕性好；(5)可施工性強(qiáng)。
以w(Al2O3)≥96%的棕剛玉為主要原料，同時(shí)添加w(Al2O3)≥78%的純鋁酸鈣水泥w(SiO2)≥92%的SiO2微粉、又復(fù)合添加劑(氧化鉻和氧化鋯)、外加劑等制成澆注料。試樣在40mm×40mm×160mm的鋼模中振動成型，24h后脫模，養(yǎng)護(hù)24h后于(110±5)℃烘干。按國家標(biāo)準(zhǔn)測定其常溫抗折強(qiáng)度、體積密度、顯氣孔率和線變化率。
結(jié)果與討論
SiO2微粉對澆注料性能的影響
在固定棕剛玉5~1mm占50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，1~0mm占15%，純鋁酸鈣水泥占4%，≤0.074mm白剛玉粉和SiO2微粉合量為31%，復(fù)合添加劑(氧化鉻和氧化鋯)、減水劑、防爆劑等外加劑適量的條件下，SiO2微粉添加量對澆注料性能的影響如表1所示，可見，隨著SiO2微粉加入量的增加，澆注料的烘干強(qiáng)度隨之增加。綜合考慮1500℃2h燒后的性能，以2%的SiO2微粉添加量為最佳。
表1 SiO2微粉添加量對澆注料性能的影響
復(fù)合添加劑加入量對材料性能的影響
固定棕剛玉5~1mm占5%，1~0mm占20%，固定細(xì)粉(<0.088mm)總量為30%，其中純鋁酸鈣水泥適量，SiO2微粉為2%，改變復(fù)合添加劑(氧化鉻和氧化鋯)的加入量，制成的澆注料于1500℃3h燒后的性能見表2。從表2可以看出：隨著復(fù)合添加劑加入量的增加，澆注料的高溫抗折強(qiáng)度得到明顯的改善，但假如至5%時(shí)強(qiáng)度又下降;加入量為1%~3%時(shí)的體積穩(wěn)定性最好。綜合考慮，工業(yè)試驗(yàn)用澆注料的添加劑加入量選擇2%和3%。
表2 復(fù)合添加劑對1500℃3h燒后澆注料性能的影響
應(yīng)用
研制的出鋼嘴剛玉質(zhì)澆注料在某廠電爐鋼包出鋼嘴上使用。該出鋼嘴分為5節(jié)，其中從下至上第二、三節(jié)的蝕損較嚴(yán)重，采用加入3%復(fù)合添加劑的澆注料，而其他3節(jié)使用加入2%復(fù)合劑的澆注料。為了提高出鋼嘴澆注料的施工性能，選用兩種以上的外加劑復(fù)合使用，結(jié)果澆注料的流動性增大，強(qiáng)度增高，線變化率變小。這主要是由于復(fù)合外加劑具有解膠、分散、潤濕、排氣等功能，可顯著地改變物料的表面性能，達(dá)到減水增強(qiáng)的效果。實(shí)際使用中，澆注料在振動棒振動下流動性好，容易脫氣和密實(shí)，確保施工體均勻，且施工勞動強(qiáng)度低，效率高。
第一次工業(yè)試驗(yàn)試用了2個(gè)包，使用壽命為65次和70次。其中9號包共使用65次，按常規(guī)使用一個(gè)星期，實(shí)際使用了16天，期間因機(jī)械故障停爐冷卻至室溫3次，拆包時(shí)觀察還有較厚的殘余厚度，用戶比較滿意。此后，又進(jìn)行了十幾個(gè)出鋼嘴澆注料的批量供貨，取得了使用壽命超過70次的使用效果，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
