崔庆阳 王宏联 薛群虎 寇志奇 丰文祥李洪波

(1.洛阳利尔耐火材料有限公司；2.西安建筑科技大学)

M gO包裹CaO砂抗水化性能的研究

崔庆阳1，2王宏联2薛群虎2寇志奇1丰文祥1李洪波1

(1.洛阳利尔耐火材料有限公司；2.西安建筑科技大学)

以分析纯 Ca(OH)2为原料，经成型、煅烧后，将其破碎为2.5～5mm颗粒，制成 CaO砂，在其表面包裹电熔M gO细粉，分别于1500℃、1600℃×3 h烧后，在0.15mPa，125℃～128℃的水蒸汽压下测其抗水化性。结果表明：M gO细粉包裹无添加剂 CaO砂表面的抗水化性优于包裹含添加剂的 CaO砂；将含1.0％Fe2O3的电熔M gO细粉包裹无添加剂 CaO砂，经1600℃×3 h烧后在 CaO砂表面制成厚度约为0.25mm的M gO薄膜，水化增重率从20.69％降至 8.10％。

CaO耐火材料mgO薄膜 抗水化性

0 前言

因 CaO耐火材料能有效去除钢液中的 [S]、[P]、A l2O3和 SiO2等非金属杂质，国内外已经开始使用 CaO耐火材料冶炼超纯净金属、洁净钢等，因而在盛钢桶、中间包及浇铸系统等选用 CaO质、M gO-CaO质、CaO-ZrO2质等耐火材料[1-2]。随着工业发展的需要，CaO耐火材料将会得到越来越广泛的应用。然而 CaO耐火材料在表现优良性能的同时，易水化性是限制其应用的主要因素，为提高CaO耐火材料的抗水化性，前人的研究主要采用引入添加剂方法[3-6]和表面处理[7-8]，但添加剂的加入，会降低 CaO的高温性能，而表面处理也多局限于实验室条件下，难于实现工业化生产。笔者主要对表面覆盖M gO薄膜包裹不同的 CaO砂抗水化性能进行了研究。

1 实验原料

以天津某公司生产的分析纯 Ca(OH)2为实验原料，其纯度≥95％；电熔镁砂采用洛阳某公司生产的97电熔镁砂，其化学组成 (％)：M gO97.08％、S iO21.23％、CaO1.17％、Fe2O30.28％、A l2O30.10％、L.I.0.13％，并将其加工成≤0.055mm的细粉以备实验。

2 实验方法

2.1 CaO砂的制备

以分析纯 Ca(OH)2为原料，引入少量添加剂后，于100mPa的压力下压制成Φ36mm×36mm的试样，在110±5℃的条件下烘干至恒重后，于M oSi2电炉中1650℃×3 h烧成，将烧后试样破碎，筛取2.5 mm～5mm颗粒，制成 CaO砂。

2.2 电熔M gO细粉包裹CaO砂的过程

首先将无水乙醇和酚醛树脂以一定比例均匀混合，制成无水乙醇 -酚醛树脂混合液；在电熔M gO细粉中引入不同量 (0、0.5％、1.0％、1.5％)的Fe2O3，混合均匀后包裹于 CaO砂的表面 (试样配方见表1)，将其搅拌均匀。在烧杯中依次加入以下原料，其加料顺序为：CaO砂→混合液→电熔M gO细粉，将其混合均匀，尽量使M gO将CaO砂包裹完全，于110±5℃的条件下烘干至恒重后，在M oSi2电炉中分别于1500℃×3 h、1600℃×3 h烧成。

表1 电熔MgO细粉包裹不同CaO砂的试样编号

2.3 抗水化性能的测试

抗水化性能的测试采用高压釜实验法。取20 ±0.05 g试样于烧杯中，盖上表面皿，置于高压釜中做水化实验。使其在30min之内达到0.15M Pa，并在0.15mPa，125℃～128℃水蒸汽压下保持2 h后，将样品置于110±5℃烘箱中烘干至恒重，称其质量，以水化增重率的高低来衡量其抗水化性能的优劣。

3 实验结果及分析

3.1 MgO薄膜对CaO砂抗水化性能的影响

因M gO在较高温度下容易达到烧结，约在1400℃就能达到死烧[9]，具有较好的抗水化性。采用电熔M gO细粉将CaO砂包裹，于1600℃×3 h下烧后，与表面未包裹电熔M gO细粉试样水化增重率对比如图1所示。

图1 表面M gO薄膜及添加剂对CaO砂水化增重率的影响

由图1可知，1600℃烧后的MC1抗水化性能最好，于0.15mPa，120℃的水蒸气压下保持2 h水化增重率仅为 8.10％；MC2次之；C2抗水化性较弱； C1的抗水化性最差，为20.69％。表明在 CaO砂表面包裹M gO薄膜能有效提高其抗水化性。

在无添加剂CaO砂表面包裹电熔M gO细粉后，于高温下进行煅烧，其表面的M gO重烧后，抗水化性优良，可适当延缓内部的 CaO砂的水化；M gO细粉包裹 CaO砂后，能够堵塞其表面的气孔，减少了材料与水蒸气接触的比表面积，有利于提高 CaO砂的抗水化性。

无添加剂 CaO砂表面存在较多的气孔率，高温下为M gO向CaO砂内部的扩散提供通道，使其交界处成为类似M gO-CaO质材料，可适当降低因膨胀系数的不同而产生层裂，使得M gO薄膜和内部的CaO之间结合紧密；而含添加剂的 CaO试样烧结程度较好，表面气孔少，并且存在少量低熔物包裹在CaO晶粒的周围，CaO的活性较低，不利于mgO、CaO之间的扩散，M gO薄膜和 CaO之间出现层裂，抗水化性较差。

3.2 Fe2O3及烧结温度对M gO薄膜性能的影响

为了促进CaO砂表面M gO晶粒的良好发育，使得薄膜尽可能致密化，在M gO细粉中引入少量的Fe2O3，随着温度的升高，会有少量铁酸镁生成，铁酸镁在方镁石中的溶解度随温度的变化而变化，有助于方镁石晶格的活化，从而有利于促进M gO的烧结。

用含不同量 Fe2O3的电熔M gO细粉包裹无添加剂 CaO砂，经1500℃、1600℃×3 h烧后，其抗水化性能测定结果如图2所示。

图2 电熔M gO薄膜烧成温度及添加剂对CaO砂水化增重率的影响

由图2可知，在M gO细粉中引入少量的 Fe2O3，可促进M gO的烧结，其引入量为1.0％时水化增重率均最低，表面M gO薄膜较为致密，能够很好的保护 CaO，以延缓其水化；但 Fe2O3引入量为1.5％时，水化增重率急剧上升，表明过量 Fe2O3的存在，伴随有较大的体积效应，使得薄膜变得疏松，M gO薄膜性能变差，从而不能很好的保护内部的 CaO砂[10]。

CaO砂经M gO细粉包裹后，经1600℃烧后试样的抗水化性较强，原因如下：一方面随着温度的升高，M gO能够较好的烧结，晶粒长大，结晶完全；另一方面M gO、CaO之间相互扩散度会有所增加，避免了因膨胀系数的不同而引起的层裂[11]，使得 CaO砂的抗水化性能有所提高。

4 显微分析及电子扫描线分析

M gO薄膜和 Cao接触层处显微结构如图3所示。由图3可以看出，在M gO细粉包裹无添加剂CaO砂的交接层处没有裂纹出现，结合较紧密，M gO结晶较大，约为10μm～

book=29,ebook=148用，外销的钢渣块及钢渣微粉产品都是建筑工程的终端消费品，杜绝了二次加工产生二次排放的可能，彻底实现了钢铁渣的“零排放”。

在连铸工艺控制上主要采取了如下措施：

1)拉速应该与中包钢水过热度相匹配，并严格控制在2.2 m/m in～2.3 m/m in，尽量使拉速保持稳定。

2)综合 82B小方坯的内部质量稳定及生产顺行两方面考虑，过热度应该控制在20℃～30℃，最高不能超过35℃。

3)在不改变二冷强度的情况下，通过优化各区水量的分配，具体来说降低0段水量，提高Ⅰ段水量，以减少铸坯表面温度的波动。试验相关数据见表4。

表4 试验的相关数据

5 改进效果

改进措施实施前后铸坯疏松、缩孔、偏析情况对比以及铸坯低倍情况见表5，如图3、图4所示。

表5 改进前后铸坯低倍及偏析情况对比

图3 改进前后铸坯偏析情况对比图

图4 工艺改进前后铸坯横向低倍对比

由图3可以看出，本浇次正常流别的连铸坯各中心点碳偏析指数最高水平为1.15，平均为1.093；二冷配水优化后的试验流连铸坯各点碳偏析指数最高水平为1.11，平均为1.056；优化后比优化前中心缩孔级别降低40％；优化前后的中心疏松级别相差不大。

从表5及图4可以看出，在连铸工序采取以上措施后，S W RH 82B铸坯中心疏松、缩孔以及中心偏析都得到明显的改善，为SWRH82B高线盘条实物质量的提高奠定了基础。

6 结语

安钢大规格 (Φ12.5 mm)S WRH 82B盘条实物质量明显提高，2009年用户拉拔脆断质量异议平均达到0.8起 /月，而2010年1～6月份，没有发生一起该类质量异议，受到了用户的肯定，提升了安钢产品的市场美誉度。

[1]魏军，刘中柱，蔡开科，等.炼钢—精炼—连铸工艺生产高碳钢的质量控制.炼钢，2000(3)：46-51.

[2]李延生.连铸坯缺陷的成因及防治对策.炼钢，1998(3)：55-58.

[3]刘忠元，李建国，傅恒志.凝固速率对定向凝固合金 DZ22枝晶臂间距和枝晶偏析的影响.金属学报，1995，31(7)：329-332.

[4]Lait J E，B rim acom be J k，W einberg F.Ironm aking Steel-m aking，1974(2)：90-92.

6 结论

1)实施钢铁渣高价值循环利用是安钢发展循环经济的核心内容之一，也是安钢实现低碳发展，提高持久竞争力的重要举措。

2)钢铁渣循环利用的基本原则是：除去有害成份→回收铁资源→高附加值循环利用。

3)安钢的高炉渣要借助“铁前补齐”的机会，全部采用先进的炉前水淬工艺 (如 INBA)生产高质量的水淬渣。同时，安钢应尽早挤出建设用地，抓紧实施水渣微粉化利用工程，提高高炉渣的利用价值。

4)安钢的钢渣首先应采用热闷工艺除去有害成份，这也是解决钢渣处理能力不足、用地短缺问题，并支撑公司炼钢产能充分发挥的必然选择；其次要改造钢渣加工生产线，引入磁选渣提纯工艺，提高钢渣中铁资源回收率；最后要对钢渣进行微粉化深加工，提高钢渣利用价值。

5)安钢的高炉水渣和钢渣微粉化利用工程应建设在同一厂区内，并按照生产钢铁渣双掺复合粉的工艺要求统筹规划和布局，进一步提升安钢钢铁渣产品的利用价值及市场竞争力。

7 参考文献

[1]王绍文、梁富智、王纪曾编著.固体废弃物资源化技术与应用，北京.冶金工业出版社，2003：350-357.

[2]杨景玲、朱桂林、孙树彬.我国钢铁渣资源化利用现状及发展趋势.冶金环境保护，2009(6)：26-31.

RESEARCH ON HYDRAT ION RESISTANCE OF CaO CL INKER WRAPPED BYM gO

CuiQ ingyang1，2W ang Honglian2Xue Qunhu2Kou Zhiqi1FengW enxiang1L i Hongbo1
(1.Luoyang L i’er Group RefractoryM aterials Co.，L td；2.X i’an University of A rchitecture and Techno logy)

Choosing pure Ca(OH)2as rawmaterials，after sin tering at1600℃fo r3 hou rs and broken in to2.5 mm-5mm particles as CaO sand，and then coatedw ith fusedM gO，sintering at1500℃，1600℃×3 h respectively，then the hydration resistance weremeasured under the condition of0.15mPa，125℃ -128℃water vapo r p ressure.The resu lts showed that：the hydration resistance ofM gO coated is better than CaO sand w ithout additives is better than w ith additives； the CaO aggregatew ithout addictives，but coatedw ith fusedM gO w hichwasm ixedw ith1.0％Fe2O3sintered at the temperature of1600 fo r3 hou rs has the best hyd ration resistance，which growSthickness of about0.25mm film on the CaO surface，the rate of hyd ration live weight grow th descends from20.69％to 8.10％.

CaO refractorymgO film hyd ration resistance

：2010—7—22