随着国家对钢铁行业产能和结构的调控和整合,钢铁行业重组和优化,精炼钢比例不断升高。对耐火材料的要求也不断提高,钢包出现局部损毁的情况愈发严重,钢包薄弱环节的损毁,导致钢包大修拆包,包龄大幅下降,不仅影响炼钢生产节奏,同时耐材的消耗量增加,工人劳动强度大,国内在钢包修补料上有相关的研究,开发的新型钢包涂抹修补料引入新型微粉作为结合剂,操作简单,使用效果好,能充分保证钢包安全运行,提高钢包综合经济效益,具有良好的推广应用价值。 试验分三个体系进行,分别为镁质体系(镁砂+硅微粉+磷酸盐,代号M)、铝镁体系(矾土+镁砂+硅微粉+磷酸盐,代号LM)和新型微粉结合体系(矾土+镁砂+新型微粉,代号TM)。 不同体系加水搅拌成现场施工的状态,模拟使用环境在用后钢包砖上进行涂抹,对比其黏结施工性能。并将用后残砖与涂抹料一起进行1 500℃×3 h热处理,观察高温后渗透黏结性能。将涂抹修补料制成40 mm×40 mm×160 mm的试样,分别测定110℃×24 h,1 000℃×3 h,1 500℃×3 h热处理后的强度及线变化率;制成70 mm×70mm×70 mm的试样,测试1 500℃×3 h的抗渣性能。 由图1~图3看出,各体系的涂抹修补料性能都较好;将涂抹的钢包砖在1 500℃×3 h条件下进行处理,观察烧后修补料与钢包砖之间的渗透黏结性能,如图4~图6所示。 根据用后涂抹修补料渗透黏结情况看,M体系将部分渣层黏结掉,LM体系和TM体系黏结钢包渣层多,LM体系和TM体系能够产生部分渗透,与钢包砖形成牢固的黏结,使用效果较好。
由图7~图10看出,LM体系的常温和中温抗折耐压强度高,分析是由于磷酸盐结合体系中低温强度高和铝、镁反应生成尖晶石强度较高;经过高温处理后,TM体系抗折耐压强度高,是由于新型微粉结合剂促进烧结的原因;从线变化来看,三个体系都收缩,M体系和LM体系收缩大,TM体系微收缩,继续调整TM体系线变化。
涂抹修补料与钢包砖产生部分渗透,较好地与钢包砖形成牢固结合的同时抗渣性能尽量不能降低,以下是三个体系抗渣性能的对比。

由图11和表1看出,抗渣性能从好到差依次为M体系、TM体系和LM体系。

综合施工性能、烧结性能、强度、体积稳定性和抗渣性能,选用TM体系涂抹修补料在某钢厂150 t钢包中进行试用,试用45 kg,冷态修补涂抹在钢包渣线部位。涂抹修补料烘干后未发现掉落,使用10次后涂抹面积变化不大,使用12次以后涂抹的面积开始逐渐变小,使用17次后剩余面积比较小,使用效果较好,但是现场涂抹施工时发现,涂抹修补料施工性能需要进一步提高。
根据现场施工和使用情况,对TM体系的施工性能和体积稳定性进行完善。加入白泥和糊精两种增塑剂,调整涂抹修补料的施工性能;减少矾土用量,减小涂抹修补料烧结收缩。TM-1#只加新型微粉结合剂,TM-2#加新型微粉结合剂和白泥,TM-3#加新型微粉结合剂和糊精,TM-4#加新型微粉结合剂和糊精,并减少矾土加入量。
加水搅拌成现场使用状态,加入白泥后,修补料黏涂抹工具;加入糊精后涂抹施工性能较好。 由图12~图15看出,涂抹修补料加入白泥后常温、中温和高温强度提高,但是高温烧结收缩严重;加入糊精后常温、中温和高温强度有一定程度的下降;减少矾土用量,强度有所提高,线变化表现为微膨胀,有利于修补料牢固的黏结在修补部位。
由图16~图19抗渣坩埚样块实物图和表2中数据得出:加入白泥比不加白泥抗渣性差,加入糊精抗渣性比加入白泥差,减少矾土用量,样块抗渣性提高。
配制一定量TM-4#试验涂抹修补料,在某110t钢包包壁进行冷态整体涂抹。使用情况如图20、图21所示。
改善后的涂抹修补料,施工性能优良,涂抹20mm左右厚,钢包周转使用20余次,使用效果较好。 (1)镁质体系、铝镁体系和新型微粉结合体系钢包涂抹修补料的施工性能、烧结性能、强度、体积稳定性和抗渣性能进行对比,结果表明新型微粉结合体系涂抹修补料综合性能好,并且在钢厂试用效果优良。
(2)新型微粉结合体系中添加糊精有利于提高涂抹修补料的施工性能。 (3)减少矾土加入量,新型微粉结合体系钢包涂抹修补料的强度、体积稳定性和抗渣性能都有提高,钢厂使用效果良好。