[发明专利]直流电弧炉底电极复合套砖

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于钢棒型底电极直流电弧炉的底电极复合套砖。

背景技术：

对于钢棒型底电极的直流电弧炉，底电极的寿命实际上取决于其套砖的寿命。现有技术中，直流电弧炉底电极套砖多是由镁质、镁铝质、镁碳质等单一材料制成的。镁质底电极套砖具有良好的耐蚀性，但抗热震性能差，以致于在使用过程中由于温度急变而炸裂和结构剥落。因此，镁质底电极套砖的使用寿命低。镁铝质底电极套砖抗热震性虽优于镁质底电极套砖，但仍不能适应底电极周围温度波动的环境，而且高温强度低，抗钢液和废钢冲击性差，使用寿命也比较低。镁碳质底电极套砖具有良好的抗热震性和高温强度，但它的碳向钢液中溶解，使套砖侵蚀加快，钢棒的熔化温度降低，增加了钢棒的熔化深度，因此也就降低了底电极的使用寿命。日本专利特开平7-305961中，公开了一种直流电弧炉底电极套砖，有几个上下连接的套砖，套砖内筒使用尖晶石耐火材料外筒采用氧化镁耐火材料。其目的是使套砖不容易开裂，溶解冶炼中如果出现裂纹通电不会中断，延长使用寿命，维修更换容易。内筒—尖晶石耐火材料较之镁碳质耐火材料抗热震性差，高温强度、抗侵蚀和耐冲刷性能低，而且该材料为碱性偏中性，对碱性侵蚀介质渣的耐蚀性非常低；外筒—氧化镁耐火材料抗热震性非常差对于电弧炉中的温度急变无法适应，炸裂和结构脱落时有发生。因此正象其实施例和附图中所描述的，这种内筒使用尖晶石耐火材料外筒采用氧化镁耐火材料的套砖，实际上只用于根本不接触温度1600℃以上钢水和渣的底电极底部，该部位与冷却套相接触、温度较低且热震幅度不大。

发明内容：

本发明的目的是提供一种同时具备优良的抗侵蚀、抗热震性能和高温强度的直流电弧炉底电极复合套砖，以提高直流电弧炉底电极的寿命，从而提高直流电弧炉底的设备运转率，并减少耐材消耗，降低生产成本。

本发明的目的是通过以下措施实现的。

一种直流电弧炉底电极复合套砖，在镁碳质外层套砖内复合有氧化锆质内层套砖。氧化锆质内层套砖的常温耐压强度为76～210MPa，体积密度4.0～5.0g/cm³，显气孔率6～20％，成分范围为：ZrO₂ 70～97％(重量)，稳定剂2～10％(重量)，余量为杂质；镁碳质外层套砖的常温耐压强度为55～60MPa，体积密度为2.99～3.02g/cm³，显气孔率0.5～1.0％，成分范围为：MgO 68～94％(重量)，C4～25％(重量)，Si 0.5～6％(重量)，Al 0.5～6％(重量)，余量为杂质。

氧化锆质内层套砖中的稳定剂为CaO、MgO、Y₂O₃中的任意一种，可以是CaO 3～6％(重量)、MgO 3～10％(重量)或Y₂O₃ 2～5％(重量)。

镁碳质外层套砖成分中所含Si+Al≤7％(重量)。

镁碳质外层套砖为烧成并经过高温真空加压沥青浸渍处理的镁碳质砖，以进一步提高底电极套砖的耐蚀性。

氧化锆质内层套砖是通过热固性酚醛树脂结合剂，或热塑性酚醛树脂结合剂粘接复合于外层套砖内的。

将抗热震、抗冲刷、抗冲击和抗侵蚀性能具佳的氧化锆质内层套砖与具有良好抗热震和耐渣侵蚀性能的镁碳质外层套砖复合起来制成底电极复合套砖，充分利用各自的优越性能，在大幅度提高底电极寿命的同时，有效控制其成本的提高。氧化锆质内层套砖中含有CaO、MgO、Y₂O₃成分之一作为稳定剂，使内层套砖由适当比例的四方晶系、单斜晶系和立方晶系的ZrO₂组成，大大提高了其抗热震性能。但稳定剂的含量不能超过10％，否则会造成立方晶系ZrO₂过高，即形成过稳定ZrO₂，使其抗热震性能反而降低。镁碳质外层套砖中含有Si和Al成分，使用过程中在高温下与碳结合生成SiC和AlC，提高镁碳质外层套砖的耐钢水冲刷和耐废钢冲击性能。

上述技术解决方案，在具有良好抗热震和耐渣侵蚀性能的镁碳质底电极套砖靠近电极的内层采用不与钢棒电极发生任何反应的ZrO₂陶瓷材料，充分利用两种耐火材料各自的优越性能，使其同时具备优良的抗热震、抗冲刷、抗冲击和抗侵蚀性能，大幅度提高了底电极的使用寿命。从而减少了底电极修补次数，使直流电弧炉的设备运转率、钢产量均得到提高。同时，减少了耐火材料消耗，降低了生产成本。

附图说明：