專利名稱：改良型礬土基中小型鋼包澆注料及配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種經(jīng)組分改進的改良型礬土基的鋼包澆注料及配制方法，尤其涉及一種由電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂連續(xù)顆粒級配配制長壽命礬土基中小型鋼包澆注料及配制方法。屬于耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
礬土基鋁鎂澆注料具有優(yōu)良的性能，在中小型鋼包上的使用取得了良好的效果，該類材料的技術(shù)路線是，在高鋁質(zhì)料的基質(zhì)中，摻加MgO粉，以便在高溫下形成鋁鎂尖晶石，尖晶石具有較小的熱膨脹系數(shù)和彈性模量，熔融點為2135℃，且在形成時產(chǎn)生體積膨脹效應(yīng)，使得材料具有較高的耐火度和良好的抗渣性、熱震穩(wěn)定性。并且已有不少中外文獻報道。
例如，紀(jì)澤等人在“高鋁礬土尖晶石/鋼包澆注料的開發(fā)與應(yīng)用”一文中報道采用高鋁礬土和礬土基尖晶石為主要原料，制備了高鋁礬土-尖晶石澆注料，研究了硅微粉和燒結(jié)鎂砂細粉的加入量對該澆注料高溫抗折強度及抗渣性能的影響及新開發(fā)的防爆劑對澆注料抗爆裂性能的影響。結(jié)果表明加入適量的硅微粉和燒結(jié)鎂砂細粉，可改善澆注料的強度和抗渣性；新型防爆劑可有效發(fā)送澆注料的抗爆裂性；研制的澆注料在40t連鑄鋼包上使用，效果很好。(耐火材料36(6)353-354，362，2002)。國外在這方面報道也不少，如JP2000000063607、JP1989000025661等均涉及鋼包澆注用的高Al2O3的澆注料。
然而隨著鋼鐵工業(yè)的蓬勃發(fā)展、連鑄和爐外精煉技術(shù)的迅速推廣、鋼品種增多、冶煉時間加長、冶煉溫度提高。導(dǎo)致鋼包內(nèi)襯鋁鎂澆注料工作條件越來越苛刻。如何保證采用相對廉價的原料制備長壽命、性能良好的澆注料，尚未真正解決。澆注料長期受渣的侵蝕和鋼水的沖刷，蝕損大都是從澆注料基質(zhì)開始的，從鋼廠實際應(yīng)用的情況來看，鋁鎂澆注料的基質(zhì)部分易出現(xiàn)裂紋，且在后期出現(xiàn)更多、更大的裂紋，爐渣、鋼水沿裂紋滲透到澆注料內(nèi)部，加快了蝕損速度，并產(chǎn)生剝落，降低了鋼包襯的使用壽命。
因此，基質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能對澆注料的性能起著重要的作用，在礬土基鋁鎂澆注料中如何控制各個組分的粒度和用量，是延長鋁鎂澆注料使用壽命的關(guān)鍵。而現(xiàn)有技術(shù)中只在鋁鎂澆注料中添加鎂砂細粉，在高溫作用下，鋁鎂膨脹的反應(yīng)快，在鋼包襯使用前期，反應(yīng)已進行趨于完全，后期出現(xiàn)收縮易產(chǎn)生裂紋、剝落。而在實驗室檢測中仍可看到的是高溫下的膨脹效應(yīng)。而后期裂紋產(chǎn)生被所謂的“熱脹冷縮無法消除”所解釋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)改良的長壽命礬土基中小型鋼包澆注料及配制方法。使提供的鋼包澆注料在40噸轉(zhuǎn)爐鋼包上的包齡，從原來平均60爐提高到80爐-120爐，也即使壽命提高達2倍。
為了提高鋼包襯的使用壽命，本發(fā)明的重點是解決下述二個問題1.通過組分調(diào)配增強基質(zhì)的性能；2.減少后期鋼包襯出現(xiàn)的裂紋。這就是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的基本出發(fā)點。
本發(fā)明的特征在于①在基質(zhì)中適量加入棕剛玉微粉，并通過合理控制二氧化硅微粉和鎂砂細粉的加入量，以強化基質(zhì)，并使?jié)沧⒘暇邆淞己玫牡蜏?、中溫和高溫強度。②利用調(diào)配電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂連續(xù)顆粒級配方法，使材料內(nèi)部的鋁鎂膨脹反應(yīng)在≥1000℃溫度范圍內(nèi)具有長效性，從而減少后期鋼包襯出現(xiàn)的收縮裂紋和剝落。
具體而言，本發(fā)明提供的礬土基中小型鋼包澆注料具體組成的質(zhì)量百分數(shù)是
20-10mm礬土10-25％10-5mm 礬土10-15％5-3mm 礬土8-18％3-1mm 礬土10-25％≤1mm 礬土5-15％≤75μm礬土5-15％4-2mm 燒結(jié)鎂砂1-10％ 推薦加入量為2-62-1mm 燒結(jié)鎂砂1-10％ 推薦加入量為2-6≤1mm 電熔鎂砂1-10％ 推薦加入量為2-6≤75μm電熔鎂砂1-10％ 推薦加入量為2-6同時，加入三種添加物A二氧化硅微粉(≤5μm)1～3％它與電熔鎂砂細粉的重量比1∶1-2∶1，以2∶1為佳。
B棕剛玉微粉(≤5μm) 1～5％C三聚磷酸鈉 0.1～0.5％在上述組分中可清楚看出(1)在配料中引入燒結(jié)鎂砂和電熔鎂砂兩種不同鎂砂，除可以適當(dāng)降低成本外，更重要的是由于兩種鎂砂的反應(yīng)活性不同，從而使形成鋁鎂尖晶石的固相反應(yīng)具有長效性。
(2)通過引入棕剛玉微粉，減少礬土高溫收縮，提高高溫強度，強化基質(zhì)。
(3)由于不同顆粒度鎂砂，其活性也不同，所引入的4mm以下的粗顆粒鎂砂，在鋼包使用后期繼續(xù)產(chǎn)生鋁鎂尖晶石反應(yīng)，從而進一步緩沖礬土在高溫下的收縮，保持澆注料在長期接觸鋼水過程中體積相對穩(wěn)定，有效防止收縮裂紋及剝落的產(chǎn)生。
顯然，鋼渣的侵蝕和鋼水的沖刷是一個復(fù)雜的高溫物理化學(xué)過程，它既有滲透又有侵蝕，對材料要求極其苛刻。本發(fā)明采用較細的電熔鎂砂細粉與較粗的燒結(jié)鎂砂顆粒級配，以及在基質(zhì)中添加棕剛玉微粉，使材料在高溫下持續(xù)反應(yīng)，生成尖晶石，而具備優(yōu)異的性能。克服了現(xiàn)有技術(shù)中單單使用鎂砂細粉而不能消除鋼包使用后期收縮開裂、剝落的弊端，大大的延長了鋼包的使用壽命而又降低了成本。
本發(fā)明提供的改良型礬土基中小型鋼包澆注料體現(xiàn)在(1)使用電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂級配替代現(xiàn)有技術(shù)中采用單一品種鎂砂細粉的配制方法；(2)合理的基質(zhì)料的組成，使?jié)沧⒘系男阅苋缰袦?、高溫處理后抗壓強度和抗折強度大大提?詳見實施例)。
由本發(fā)明提供的改良型礬土基中小型鋼包澆注料的Al2O3質(zhì)量百分含量70-75.50，MgO質(zhì)量百分含量9.0-15.0，體積密度為2.90-3.00g/cm3，經(jīng)1600℃×3h處理后的一次線變化率為0～+0.5％，二次線變化率為0～+0.6％，三次線變化率為0～+0.8％。
由本發(fā)明提供的改良型礬土基中小型鋼包澆注料的配制工藝是(1)按上述組成稱料；(2)將組分中添加物與≤1mm部分的組分混合均勻；(3)將配料中其它顆粒與步驟(2)的混合料混合均勻，待用。
具體實施例方式
下面通過具體實施例進一步闡明本發(fā)明實質(zhì)性特點和顯著的進步。
實施例1鋼包澆注料含量Al2O3質(zhì)量百分數(shù)為70.5、MgO為10.8。具體配比是20-10mm礬土15％，10-5mm礬土10％，5-3mm礬土8％，3-1mm礬土10％，≤1mm礬土15％，≤75μm礬土11.5％；4-2mm燒結(jié)鎂砂2％，2-1mm燒結(jié)鎂砂2％，≤1mm電熔鎂砂2％，≤75μm電熔鎂砂4.8％，棕剛玉微粉2.6％，二氧化硅微粉2.4％，三聚磷酸鈉0.5％。先按上述配比稱重，然后將三種添加物與≤1mm部分組分預(yù)混后再與其它顆粒進行混勻，待用。
實施例2提供鋼包澆注料Al2O3質(zhì)量百分含量為74.8，MgO13.60。顆粒級配配比為20-10mm礬土10％，10-5mm礬土12％，5-3mm礬土18％，3-1mm礬土15％，≤1mm礬土5％，≤75μm礬土10％；4-2mm燒結(jié)鎂砂3％，2-1mm燒結(jié)鎂砂4％，≤1mm電熔鎂砂3％，≤75μm電熔鎂砂5％，≤5μm的棕剛玉微粉2.2％，二氧化硅微粉(≤5μm)2％，三聚磷酸鈉0.2％。按配方稱量后，將三種添加物與≤1mm部分組分預(yù)混后再與其它顆粒進行混勻，待用。
經(jīng)檢測與原有產(chǎn)品指標(biāo)對比如下表

權(quán)利要求
1.改良型礬土基中小型鋼包澆注料，以礬土和鎂砂為主要基質(zhì)，其特征在于①所述的鎂砂是由電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂連續(xù)顆粒級配而成；②控制二氧化硅微粉和鎂砂細粉的比例；③在基質(zhì)中加入棕剛玉微粉，使之高溫下生成鋁鎂尖晶石相。
2.按權(quán)利要求1所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于所述澆注料的質(zhì)量組成為20-10mm礬土10-25％10-5mm 礬土10-15％5-3mm 礬土8-18％3-1mm 礬土10-25％≤1mm 礬土5-15％≤75μm礬土5-15％4-2mm 燒結(jié)鎂砂1-10％2-1mm 燒結(jié)鎂砂1-10％≤1mm 電熔鎂砂1-10％≤75μm電熔鎂砂1-10％二氧化硅微粉 1～3％棕剛玉微粉 1～5％以及 三聚磷酸鈉 0.1～0.5％。
3.按權(quán)利要求2所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于澆注料組分中二氧化硅微粉和棕剛玉微粉粒徑，以≤5μm為宜。
4.按權(quán)利要求2或3所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于所述的≤75μm的電熔鎂砂細粉與二氧化硅微粉的質(zhì)量比例為1∶1-2∶1。
5.按權(quán)利要求4所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于所述的≤75μm的電熔鎂砂細粉與二氧化硅微粉的質(zhì)量比例為2∶1。
6.按權(quán)利要求2所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于澆注料組成中4-2mm燒結(jié)鎂砂質(zhì)量組成為2-6％2-1mm燒結(jié)鎂砂質(zhì)量組成為2-6％≤1mm電熔鎂砂質(zhì)量組成為2-6％≤75μm電熔鎂砂質(zhì)量組成為2-6％。
7.按權(quán)利要求1或2所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注料，其特征在于所述澆注料Al2O3的質(zhì)量百分含量為70-75.50，MgO的質(zhì)量百分量為9.0-15.0。
8.配制如權(quán)利要求2所述的改良型礬土基中小型鋼包澆注材料的方法，其特征在于具體步驟是(1)各組份按權(quán)利要求2所述的配比稱重；(2)將二氧化硅微粉、棕剛玉微粉以及三聚磷酸鈉三種作為添加物的組分與步驟(1)中≤1mm的組分預(yù)混；(3)將步驟(2)預(yù)混好的組分，再與其它顆粒的礬土和燒結(jié)鎂砂混合均勻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改良型礬土基中小型鋼包澆注料及配制方法。其特征在于由電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂連續(xù)顆粒級配配制；在基質(zhì)中加入棕剛玉微粉，使之高溫下生成鋁鎂尖晶石相，并合理控制二氧化硅微粉和鎂砂細粉比例，使礬土基具有良好的低溫、中溫和高溫強度，且在使用過程使鋁鎂膨脹反應(yīng)在≥1000℃溫度范圍內(nèi)具有長效性，減少后期鋼包襯出現(xiàn)的收縮裂紋和剝落。本發(fā)明提供的澆注料在40噸轉(zhuǎn)爐鋼包上的包齡，可從平均60爐提高到80－120爐。
文檔編號C04B35/66GK1686948SQ20051002500
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者何曉俊 申請人:上海彭浦特種耐火材料廠