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钢包用刚玉质浇注料回收料添加比例与使用性能的关系

钢包用刚玉质浇注料因其优异的高温性能和抗渣侵蚀能力,在钢铁冶炼行业得到广泛应用。随着耐火材料回收利用体系的逐步完善,回收料在刚玉质浇注料中的使用比例成为行业关注的问题。回收料的添加比例并非可以随意提高,其与浇注料的体积稳定性、抗渣侵蚀性和热震稳定性存在直接关联。

回收料主要来源于钢包拆解后的废旧耐火材料,经过分选、破碎、除铁和筛分处理后重新投入使用。回收料的成分和结构已经历过一次高温使用过程,其矿物相组成和颗粒形貌与原生原料存在明显差异。使用过的刚玉质浇注料中往往残留有钢渣、熔渣和渗透层,这些杂质很难通过常规的物理分选完全去除。回收料中残留的二氧化硅、氧化钙和氧化铁等杂质在二次使用时,会在高温下与基质中的氧化铝反应,生成低熔点相,降低浇注料的耐火度和高温强度。

回收料的颗粒形状和表面状态也与原生料不同。经过高温烧结和使用后的回收料颗粒表面趋于圆滑,棱角减少,颗粒内部的微裂纹增多。在浇注料配制过程中,回收料与基质料的结合界面强度低于原生料。当回收料添加比例超过一定阈值时,浇注料的常温抗折强度和耐压强度会出现下降。不同研究数据表明,回收料添加比例在10%至20%范围内时,浇注料的物理性能变化尚在可控区间;当添加比例超过30%后,浇注料的体积稳定性明显变差,高温线变化率增大,容易出现收缩或膨胀不均匀的情况。

钢包不同部位对浇注料性能的要求存在差异,回收料的适用添加比例也应相应调整。钢包渣线部位直接接触钢渣,对浇注料的抗渣侵蚀性要求最高。回收料中的杂质和微裂纹会加速渣液向材料内部的渗透,导致结构剥落。渣线部位通常限制回收料添加比例在15%以下,部分钢厂甚至要求渣线浇注料使用全原生料。钢包永久衬和底部冲击区对热震稳定性和抗冲刷性有较高要求,回收料添加比例可以适当提高,但一般不超过25%。

回收料的预处理工艺对其使用效果影响显著。经过高温再煅烧处理的回收料,其内部的残余应力得到释放,矿物相趋于稳定,使用性能优于未经处理的回收料。除铁工序的严格程度同样重要,回收料中残留的铁质在高温下会形成低熔点相,严重降低浇注料的抗侵蚀性。部分回收料加工企业采用多级磁选和人工拣选相结合的方式,将回收料的铁含量控制在0.5%以下。

回收料的使用还涉及经济性和供应稳定性问题。回收料价格通常为原生料的30%至50%,合理使用回收料可以显著降低浇注料的生产成本。但回收料的来源、批次成分和性能波动较大,需要生产企业具备较强的原料检测和配方调整能力。部分钢包耐火材料整体承包模式下,耐材企业会根据钢包使用条件和寿命要求,制定差异化的回收料添加方案,在保证使用效果的前提下控制成本。

从行业趋势来看,废旧耐火材料的资源化利用将继续推进,回收料在刚玉质浇注料中的应用比例存在提升空间。这一过程需要回收料加工技术、浇注料配方技术和现场使用跟踪数据的共同支撑。钢包使用条件越苛刻,对回收料添加比例的限制越严格。

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