專利名稱：直流電弧爐底電極復(fù)合套磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼棒型底電極直流電弧爐的底電極復(fù)合套磚。
對于鋼棒型底電極的直流電弧爐，底電極的壽命實際上取決于其套磚的壽命。現(xiàn)有技術(shù)中，直流電弧爐底電極套磚多是由鎂質(zhì)、鎂鋁質(zhì)、鎂碳質(zhì)等單一材料制成的。鎂質(zhì)底電極套磚具有良好的耐蝕性，但抗熱震性能差，以致于在使用過程中由于溫度急變而炸裂和結(jié)構(gòu)剝落。因此，鎂質(zhì)底電極套磚的使用壽命低。鎂鋁質(zhì)底電極套磚抗熱震性雖優(yōu)于鎂質(zhì)底電極套磚，但仍不能適應(yīng)底電極周圍溫度波動的環(huán)境，而且高溫強(qiáng)度低，抗鋼液和廢鋼沖擊性差，使用壽命也比較低。鎂碳質(zhì)底電極套磚具有良好的抗熱震性和高溫強(qiáng)度，但它的碳向鋼液中溶解，使套磚侵蝕加快，鋼棒的熔化溫度降低，增加了鋼棒的熔化深度，因此也就降低了底電極的使用壽命。日本專利特開平5-223458《直流電弧爐爐底電極》中，公開了一種底電極套磚，含石墨5-35％，其余為耐火材料。該磚與鎂碳質(zhì)低電極套磚存在共同的影響底電極壽命的缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種同時具備優(yōu)良的抗侵蝕、抗熱震性能和高溫強(qiáng)度的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，以提高直流電弧爐底電極的壽命，從而提高直流電弧爐底的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，并減少耐材消耗，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是通過以下措施實現(xiàn)的。
一種直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，在含有石墨的耐火材料外層套磚內(nèi)復(fù)合有氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚。含有石墨的耐火材料外層套磚可以是鎂碳質(zhì)磚，也可以是鎂鈣碳質(zhì)磚、鎂鋯碳質(zhì)磚、鎂鋁碳質(zhì)磚或鎂鋁尖晶石碳質(zhì)磚。
氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚的常溫耐壓強(qiáng)度為76～210MPa，體積密度4．0～5．0g／cm3，顯氣孔率6～20％，成分范圍為ZrO270～97％(重量)，穩(wěn)定劑2～10％(重量)，余量為雜質(zhì)。穩(wěn)定劑為CaO、MgO、Y2O3中的任意一種，可以是CaO3～6％(重量)、MgO3～10％(重量)或Y2O32～5％(重量)。
鎂碳質(zhì)外層套磚的常溫耐壓強(qiáng)度為55～60MPa，體積密度為2．99～3．02g／cm3，顯氣孔率0．5～1．0％，成分范圍為MgO 68～94％(重量)，C 4～25％(重量)，Si 0．5～6％(重量)，Al 0．5～6％(重量)，余量為雜質(zhì)。成分中所含Si+Al≤7％(重量)。
氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚的厚度為5～50毫米，使得在不增加制造難度的前提下，盡可能降低套磚成本。
鎂碳質(zhì)外層套磚為燒成并經(jīng)過高溫真空加壓瀝青浸漬處理的鎂碳質(zhì)磚，以進(jìn)一步提高底電極套磚的耐蝕性。
氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚是通過熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑，或熱塑性酚醛樹脂結(jié)合劑粘接復(fù)合于外層套磚內(nèi)的。
將抗熱震、抗沖刷、抗沖擊和抗侵蝕性能具佳的氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚與含有石墨的耐火材料外層套磚、特別是具有良好抗熱震和耐渣侵蝕性能的鎂碳質(zhì)外層套磚復(fù)合起來制成底電極復(fù)合套磚，充分利用各自的優(yōu)越性能，在大幅度提高底電極壽命的同時，有效控制其成本的提高。氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚中含有CaO、MgO、Y2O3成分之一作為穩(wěn)定劑，使內(nèi)層套磚由適當(dāng)比例的四方晶系、單斜晶系和立方晶系的ZrO2組成，大大提高了其抗熱震性能。但穩(wěn)定劑的含量不能超過10％，否則會造成立方晶系ZrO2過高，即形成過穩(wěn)定ZrO2，使其抗熱震性能反而降低。鎂碳質(zhì)外層套磚中含有Si和Al成分，使用過程中在高溫下與碳結(jié)合生成SiC和AlC，提高鎂碳質(zhì)外層套磚的耐鋼水沖刷和耐廢鋼沖擊性能。
上述技術(shù)解決方案在原含有石墨的耐火材料底電極套磚基礎(chǔ)上，在靠近電極的內(nèi)層采用了不與鋼棒電極發(fā)生任何反應(yīng)的ZrO2陶瓷材料，解決了現(xiàn)有含碳耐火材料用作底電極套磚所存在的影響底電極壽命的缺陷使其同時具備優(yōu)良的抗熱震、抗沖刷、抗沖擊和抗侵蝕性能，大幅度提高了底電極的使用壽命。從而減少了底電極修補(bǔ)次數(shù)，使直流電弧爐的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、鋼產(chǎn)量均得到提高。同時，減少了耐火材料消耗，降低了生產(chǎn)成本。
附圖
為本發(fā)明直流電弧爐底電極復(fù)合套磚的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳述。
實例1用于直徑為250mm的鋼棒底電極的本發(fā)明直流電弧爐底電極套磚，如圖所示，主要由燒成氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚2和燒成并經(jīng)高溫真空加壓瀝青浸漬處理的鎂碳質(zhì)外層套磚3構(gòu)成。氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚2為內(nèi)徑252mm、外徑300mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。鎂碳質(zhì)外層套磚3為內(nèi)徑301mm、外徑500mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。通過市售的鎂碳磚用熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑將內(nèi)層套磚2與外層套磚3裝配在一起，經(jīng)200℃固化處理，構(gòu)成本發(fā)明底電極復(fù)合套磚。
實施例2用于直徑為250mm的鋼棒底電極的本發(fā)明直流電弧爐底電極復(fù)合套磚的結(jié)構(gòu)見附圖。氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚2為內(nèi)徑252mm、外徑272mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。鎂碳質(zhì)外層套磚3為內(nèi)徑273mm、外徑500mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。通過熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑將內(nèi)層套磚2與外層套磚3裝配在一起，經(jīng)200℃固化處理，構(gòu)成本發(fā)明底電極復(fù)合套磚。
實施例3用于直徑為150mm的鋼棒底電極的本發(fā)明直流電弧爐底電極復(fù)合套磚的結(jié)構(gòu)見附圖。氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚2為內(nèi)徑152mm、外徑180mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。鎂碳質(zhì)外層套磚3為內(nèi)徑182mm、外徑400mm的圓筒形磚，其理化性能見附表1。通過熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑將內(nèi)層套磚2與外層套磚3裝配在一起，經(jīng)200℃固化處理，構(gòu)成本發(fā)明底電極復(fù)合套磚。
本發(fā)明直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚2和鎂碳質(zhì)外層套磚3不僅限于上述實施例所描述的整體圓筒形磚，也可以是由數(shù)塊磚用高溫結(jié)合劑組裝并經(jīng)熱固處理而成的圓筒形。
權(quán)利要求
1．一種直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于它在含有石墨的耐火材料外層套磚(3)內(nèi)復(fù)合有氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚(2)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的含有石墨的耐火材料外層套磚(3)可以是鎂碳質(zhì)磚，也可以是鎂鈣碳質(zhì)磚、鎂鋯碳質(zhì)磚、鎂鋁碳質(zhì)磚或鎂鋁尖晶石碳質(zhì)磚。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚(2)含有ZrO270～97％(重量)，穩(wěn)定劑2～10％(重量)，余量為雜質(zhì)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為CaO、MgO、Y2O3中的任意一種，可以是CaO 3～6％(重量)、MgO 3～10％(重量)或Y2O32～5％(重量)。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的鎂碳質(zhì)外層套磚(3)含有MgO 68～94％(重量)，C4～25％(重量)，Si 0．5～6％(重量)，Al 0．5～6％(重量)，余量為雜質(zhì)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的鎂碳質(zhì)外層套磚(3)，其成分中所含Si+Al≤7％(重量)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚(2)的厚度為5～50毫米。
8．根據(jù)權(quán)利要求2、5或6所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述的鎂碳質(zhì)外層套磚(3)為燒成并經(jīng)過高溫真空加壓瀝青浸漬處理的鎂碳質(zhì)磚。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電弧爐底電極復(fù)合套磚，其特征在于所述氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚(2)是通過熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑、或熱塑性酚醛樹脂結(jié)合劑粘接復(fù)合于外層套磚(3)內(nèi)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鋼棒型底電極直流電弧爐的底電極復(fù)合套磚。在含有石墨的耐火材料外層套磚內(nèi)復(fù)合有氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚,套磚套裝在下端插在鋼制水冷箱上的底電極上,并用氧化鋯質(zhì)火泥填塞縫隙。將抗熱震、抗沖刷、抗沖擊和抗侵蝕性能具佳的氧化鋯質(zhì)內(nèi)層套磚與含有石墨的耐火材料外層套磚、特別是具有良好抗熱震和耐渣侵蝕性能的鎂碳質(zhì)外層套磚復(fù)合起來制成底電極復(fù)合套磚,充分利用各自的優(yōu)越性能,大幅度提高底電極的使用壽命。
文檔編號F27D1/06GK1204043SQ9810174
公開日1999年1月6日 申請日期1998年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月29日
發(fā)明者田守信, 劉山林, 謝夢芹 申請人:寶山鋼鐵(集團(tuán))公司