本發(fā)明涉及耐火材料領域，尤其涉及一種轉爐爐底快換用鎂碳磚及其制備方法。

背景技術：

1、在煉鋼過程中，轉爐爐底耐火材料由于長時間承受高溫和侵蝕，容易損壞；傳統(tǒng)的更換方法需要停爐冷卻后進行更換，這不僅耗時長，而且影響生產(chǎn)效率；因此，轉爐爐底快換技術的出現(xiàn)，實現(xiàn)了在轉爐熱狀態(tài)下快速更換爐底耐火材料，對于提高煉鋼效率、降低成本具有重要意義。山西太鋼不銹鋼股份有限公司冶煉碳鋼用轉爐為加快周轉節(jié)奏，采用爐底快換模式，時間由一周縮短至3天以內。

2、轉爐爐底快換雖然縮短了砌筑時間，但是也對煉鋼的鋼種選擇有嚴格的要求，如在前35爐左右，必須冶煉中高碳鋼種（q235b、q195等），以此形成具有穩(wěn)定結構的爐渣-金屬蘑菇頭，覆蓋在轉爐爐底鎂碳磚上，保護爐轉爐爐底，降低鋼水和渣及冶煉溫度波動對爐底鎂碳磚的影響，避免鎂碳磚對鋼液的影響，提升轉爐爐底鎂碳磚壽命。

3、山西太鋼不銹鋼股份有限公司冶煉的鋼種以不銹鋼、硅鋼等特鋼為主，q235等普鋼占比較低，前期冶煉大量的q235等普鋼，不僅會造成資源的浪費，還會增加成本，延長交貨期等。前期少量冶煉普鋼后冶煉特鋼，會使得轉爐爐底鎂碳磚大面積損毀，爐齡直接由8000爐左右降低至5爐，究其原因在于特鋼冶煉導致爐渣-金屬蘑菇頭損毀，爐底鎂碳磚與鋼/渣直接接觸，且特鋼冶煉溫度較高，導致爐底鎂碳磚大面積損毀。為提升爐齡，避免冶煉前期特鋼對轉爐爐底鎂碳磚的影響，需要開發(fā)一種新的鎂碳磚，在冶煉前期即可形成穩(wěn)定的爐渣-金屬蘑菇頭結構，保護轉爐爐底鎂碳磚，提升壽命的同時，最大程度增加特鋼冶煉爐數(shù)。

4、目前，轉爐鎂碳磚的專利集中于轉爐其余部位或者非快換轉爐爐底，如專利“轉爐出鋼口鎂碳磚的制備工藝（cn202311726437.9）”，專利“一種轉爐生產(chǎn)不銹鋼用低碳鎂碳磚及其制備工藝（cn202311025636.7）”等。快換轉爐爐底用鎂碳磚相關專利很少，如專利“一種更換轉爐底吹座磚的方法（cn201910483457）”重點在于更換方法，而非鎂碳磚本身。而涉及到鋼種冶煉對轉爐爐底快換用鎂碳磚則未見有關報道。

5、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的缺陷，目的是提供一種轉爐爐底快換用鎂碳磚及其制備方法，克服現(xiàn)有轉爐爐底快換用鎂碳磚前期冶煉必須為普鋼，冶煉特鋼會直接損毀轉爐爐底鎂碳磚的缺陷，穩(wěn)定并提升轉爐爐齡。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對上述問題，提供一種轉爐爐底快換用鎂碳磚及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種轉爐爐底快換用鎂碳磚及其制備方法，包括以下步驟：步驟一：骨料的制備：將5-50mm的電熔鎂砂、燒結鎂砂、鎂橄欖石、含鈣鎂砂依次通過顎式破碎機破碎并篩分成0.1-1mm、1-3mm、3-5mm顆粒；為保持物料平衡，將10-70%的1-3mm或者3-5mm再經(jīng)過對輥破碎機，破碎成0.1-1mm或者1-3mm；將破碎后的顆粒按粒度儲存到對應的料倉；0.1-1mm稱為小顆粒，1-3mm稱為中顆粒，3-5mm稱為大顆粒；步驟二：基質細粉的制備：料倉儲存5-12噸步驟一的顆粒后，停止儲存，然后將通過顎式破碎機的顆粒直接送入雷蒙磨中，粉末后形成粒度在0.088mm以下的基質細粉即電熔鎂砂細粉、燒結鎂砂細粉、鎂橄欖石細粉、含鈣鎂砂細粉，并儲存于對應的料倉中；實際生產(chǎn)中，步驟一和步驟二可以同時進行，以縮短骨料和基質制備時間；步驟三：混料及成型：運貨小車從各料倉運輸上述顆粒至行星式混練機、細粉至愛立許攪拌機，混勻的基質細粉由皮帶運輸至行星式混練機，混合料由皮帶運輸至壓磚機；所述轉爐爐底快換用鎂碳磚為梯度耐火材料，總長為860±30mm，分為反應段260±10mm、中段350±10mm和后段350±10mm；反應段：將3-5%的電熔鎂砂細粉、3-8%的燒結鎂砂細粉、10-15%的含鈣鎂砂細粉、4-8%的鎂橄欖石細粉運輸?shù)綈哿⒃S攪拌機中混合3-5min，期間人工從愛立許攪拌機加料口外加0.1-1%的鋁粉和0.2-0.9%的硅粉添加劑，混合均勻后得到反應段基質細粉，將1-3%大中小顆粒質量比為1：2：1的電熔鎂砂顆粒、4-7%大中小顆粒質量比為1.2：2：0.8的燒結鎂砂顆粒、30-45%大中小顆粒質量比為1.1：2：0.9的含鈣鎂砂顆粒、15-25%大中小顆粒質量比為1.05：2：0.95的鎂橄欖石顆粒運輸?shù)叫行鞘交炀殭C中混和3-5min，之后外加3.0-3.6%酚醛樹脂結合劑接著攪拌3-5min，再人工加入14-18%的低碳石墨細粉混合4-5min，最后加入所述反應段基質細粉混合3-5min，得到反應段混合料；中段：將6-20%的電熔鎂砂細粉、3-7%的燒結鎂砂細粉運輸?shù)綈哿⒃S攪拌機中混合3-5min，期間人工從愛立許攪拌機加料口外加0.5-1.5%的鋁粉和0.4-1.3%的硅粉添加劑，混合均勻后得到中段基質細粉；將50-60%大中小顆粒質量比為1：2：1的電熔鎂砂顆粒、10-15%大中小顆粒質量比為1.2：2：0.8的燒結鎂砂顆粒運輸?shù)叫行鞘交炀殭C中混和3-5min，之后外加3.5-4.0%的酚醛樹脂結合劑接著攪拌3-5min，再人工加入11-13%的高純石墨細粉和3-5%的鱗片石墨中顆粒混合4-5min，最后加入所述中段基質細粉混合3-5min，得到中段混合料；后段：將3-9%的電熔鎂砂細粉、10-18%的燒結鎂砂細粉運輸?shù)綈哿⒃S攪拌機中混合3-5min，期間人工從愛立許攪拌機加料口外加0.1-1.0%的鋁粉和0.2-0.9%的硅粉添加劑，混合均勻后得到后段基質細粉；將10-15%大中小顆粒質量比為1：2：1的電熔鎂砂顆粒、50-60%大中小顆粒質量比為1.2：2：0.8的燒結鎂砂顆粒運輸?shù)叫行鞘交炀殭C中混和3-5min，之后外加3.0-3.2%的酚醛樹脂結合劑接著攪拌3-5min，再人工加入14-18%的高純石墨細粉混合4-5min，最后加入所述后段基質細粉混合3-5min，得到后段混合料；將所述反應段、中段、后端混合料分別通過皮帶運輸?shù)綁捍u機，依次按照反應段260±5mm、中段350±5mm、后段350±5mm布料，之后經(jīng)30-50mpa保壓5-10s和150-200mpa保壓5-10s兩段壓力加壓后在200-250℃熱處理24-32h后得到所述轉爐爐底快換用鎂碳磚。

3、所述電熔鎂砂mgo≥97%，sio2≤0.6%，cao≤1.5%，b2o3≤0.01%，粒度：5-50mm；體積密度3.45-3.53g/cm3，真氣孔率0.5-2.5%，晶粒尺寸270-700μm；所述燒結鎂砂mgo≥95%，sio2≤2.2%，cao≤1.8%，粒度：5-50mm，體積密度3.20-3.47g/cm3，真氣孔率0.3-3.5%，晶粒尺寸10-200μm；所述鎂橄欖石mgo+sio2≥95%，sio2≥40%，cao≤1.0%，al2o3≤1.0%，粒度為5-50mm，體積密度為3.22-3.33g/cm3；所述含鈣鎂砂mgo≥90%，cao為5-10%，∑sio2+al2o3+fe2o3≤3.0%，粒度為5-50mm，體積密度為3.42-3.47g/cm3。

4、所述顎式破碎機生產(chǎn)能力為250-350t/h，成品規(guī)格為0-5mm，最大進料粒度為700mm；所述對輥破碎機生產(chǎn)能力為50-100t/h，成品規(guī)格為0-3mm，最大進料粒度為60mm；所述雷蒙磨生產(chǎn)能力為10-320t/d，成品規(guī)格為0.015-0.088mm，最大進料粒度為30mm；所述愛立許攪拌機型號為rv24，轉速為0-1751r/min；所述行星式混練機容量為800-1200kg，具備加熱功能。

5、所述鋁粉al≥98%，fe≤0.5%，si≤0.5%，cu≤0.1%，粒度為0.015-0.074mm；所述硅粉si≥98%，粒度為0.015-0.074mm。

6、所述酚醛樹脂為液態(tài)，25℃黏度為0.75-0.95pa·s，水分為1.5-2.5%，固含量75-80%，殘?zhí)悸?3-48%，游離酚10.0-12.0%，ph值6.5-7.5。

7、所述低碳石墨細粉固定碳50-80%；灰分主要成分為sio2、al2o3和fe2o3，灰分中∑sio2+al2o3+fe2o3為82.9-88.6%，其中sio2占比為33-59%，粒度為0.044-0.074mm。

8、所述高純石墨細粉固定碳≥99.9%，粒度為0.074-0.1mm。

9、所述鱗片石墨顆粒固定碳≥99.9%，粒度為1-3mm。

10、所述壓磚機為摩擦壓磚機。

11、所述轉爐爐底快換用鎂碳磚是根據(jù)權利要求1~9項中任一項所述的轉爐爐底快換用鎂碳磚的制備方法所制備的轉爐爐底快換用鎂碳磚。

12、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所制備的轉爐爐底快換用鎂碳磚為梯度耐火材料，反應段為主要物相為鎂橄欖石、方鎂石、方鈣石、無定型碳，鎂橄欖石由于高sio2和低耐火度（1710℃）易與轉爐渣產(chǎn)生反應，方鈣石的存在為渣進一步侵蝕方鎂石提供了途徑，容易形成爐渣-金屬蘑菇頭結構。無定型碳由于存在眾多高活性位點，使得fe等金屬元素不易氧化，增強了爐渣-金屬蘑菇頭的穩(wěn)定性；低碳石墨高灰分也使得耐火材料與渣更進一步融合，能更快的促進爐渣-金屬蘑菇頭的融合。因此，通過轉爐爐底快換用鎂碳磚反應段與渣的相互作用，在轉爐冶煉初期5爐以內形成穩(wěn)定的爐渣-金屬蘑菇頭結構。

13、中段主要物相為大結晶方鎂石和不同粒級石墨，具備優(yōu)良的抗侵蝕性能。在轉爐強冶煉環(huán)境下，即使在極端條件下，反應段全部渣化，也能為爐渣-金屬蘑菇頭提供穩(wěn)固的附著位點，保持爐渣-金屬蘑菇頭結構的穩(wěn)定性；且不容易被轉爐渣侵蝕。由于反應段的存在，反應段容易渣化，能夠有效的緩沖大部分熱應力和機械用力；中段因此可以大量使用顆粒狀石墨及大結晶電熔鎂砂，全力提升抗侵蝕能力而較少的考慮高溫強度。太鋼轉爐為頂?shù)讖痛缔D爐，有時底吹氣體會使用co2，大結晶鎂砂、鱗片石墨和高純石墨具有較低的反應性，不易與co2反應。

14、后段主要物相為方鎂石和石墨，方鎂石晶粒較小，石墨粒度較低，因此具備較好的高溫強度。根據(jù)實際使用經(jīng)驗，當初期冶煉中高碳鋼少時，轉爐爐底斷裂處多位于后段；后段不與渣接觸，因此主要斷裂損毀方式為機械剝落或者熱剝落。為此，使用小晶粒的燒結鎂砂來增加高溫強度，使用高純鎂砂以增加抗氧化性，以期整體增加后段的斷裂韌性。

15、依據(jù)顆粒最緊密堆積原理，確定各骨料大、中、小顆粒的比例，以降低乃至避免所述混合料在轉運和壓制過程的偏析，提升鎂碳磚的整體性能。

16、因此，本發(fā)明所制備的轉爐爐底快換用鎂碳磚克服現(xiàn)有轉爐爐底快換用鎂碳磚前期冶煉必須為普鋼，冶煉特鋼會直接損毀轉爐爐底鎂碳磚的缺陷，穩(wěn)定形成爐渣-金屬蘑菇頭，穩(wěn)定并提升轉爐爐齡。