CN102674852A - 一种中间包工作衬的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中间包工作衬的制备方法。其特征在于所述的中间包干式工作衬包括粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石66-74％，粒度为＜0.074mm的镁砂20-30％，粒度＜0.18mm的复合结合剂3-5.5％，粒度＜0.18mm的添加剂0.3-1％。各原料经搅拌均匀后振动成型，在200-350℃条件下烘烤2-3小时后脱模得到中间包干式工作衬。本发明施工简单，环境污染小，向钢水中引入杂质元素量少，所制备的中间包干式工作衬具有优良的施工使用性能和使用后易于解体的特点。

Description

一种中间包工作衬的制备方法

技术领域

本发明涉及不定型耐火材料领域，更具体地讲，涉及一种中间包干式工作衬的制备方法。

背景技术

中间包是连续铸钢工艺过程中的一个关键设备。随着连铸工艺的优化及对连铸钢坯质量要求的提高，中间包已经演变为钢水精炼的终端设备。近年来，随着中间包水口快速更换技术的推广应用，中间包已采用碱性干式工作衬料，这不仅能较好的抗高铁、高碱性熔渣的侵蚀，而且大幅提高了中间包的使用寿命。中间包干式工作衬应具备的性质为：低温烘烤后强度大，脱模后的包衬不坍塌；具有适合的中温强度，保证在加入钢水时，能抵抗钢水的冲刷；用后清除残钢方便且不损坏永久衬；使用过程中对钢水成分的影响小。根据干式工作衬的使用要求，干式料结合剂应选择在一定温度下能够达到熔融状态或本身能挥发出液态物质，能够使其他原料产生粘结状态，便于脱模的物质，且保证脱模后的工作衬具有整体结构强度，不剥落，不爆裂。

近年来，已经对中间包的工作衬进行了大量的研究和发展。公开号为CN101293779A的题为“一种环保型中间包干式振动料结合剂”的专利公开了一种以重量百分比计，以含有钠的磷酸盐或硼玻璃10-80％，镁盐15-85％，碱金属硅酸盐或硼酸盐0.01-5％为原料制备环保型中间包干式振动料的结合剂。公开号为CN1821178A的题为“一种中间包干式振动料的制备方法”的专利公开了一种以重量百分比计，将85-97％的镁砂或镁橄榄石与3-15％的偏硅酸钠混合，搅拌均匀后采用胎膜振动成型，在100-400℃烘烤，脱模得到中间包干式振动料。公开号为CN101077523A的题为“一种中间包干式工作衬的制备方法”的专利公开了一种以重量百分比计，将85-95％的镁砂与5-15％的葡萄糖或柠檬酸混合，搅拌均匀后采用模胎振动成型，在200-400℃烘烤，脱模后得到中间包干式工作衬。公开号为CN101050125A的题为“镁白云石中间包干式工作衬”的专利公开了一种由镁砂、白云石骨料与镁砂，α-Al₂O₃细粉及复合添加剂、酚醛树脂按比例混合而成的工作衬。公开号为CN101219902A的题为“环保型干式振动料及其制备方法”的专利公开了一种以废镁碳砖、废铝镁碳砖或它们的混合物组成的颗粒级配，并选用无机硅酸盐为结合剂，加入金属Al粉、Si粉和SiC粉作为复合防氧化剂，选用硼砂、硅微粉为中温烧结剂的干式振动料。公开号为CN1962552A的题为“环保复合型中包干性衬”的专利公开了一种以重量份比例计，选用镁砂30-70份，方解石或石灰石5-50份，尖晶石2-15份，烧结剂0.2-5份，以硅灰和含水偏硅酸钠等含水无机盐或糖稀、白绵糖、白砂糖、结晶糖等有机物质为结合剂，以硼酸、硼砂、食盐、硅酸盐、氧化铁红、磷酸盐等为烧结补强剂制备的中包干性衬。

然而，上述中间包干式料存在以下缺点：以磷酸盐、氯化物、硫酸盐为结合剂的干式料在烘烤和使用过程中有强刺激性气体产生，污染环境，危害工人健康。并且磷是钢铁的有害物质，磷使钢具有冷脆性，增加钢对脆性断裂的倾向及提高冷脆界度，硫使钢锭或钢材在热加工时出现热脆现象，即出现撕裂和裂纹，此外硫还降低钢的塑性和抗冲击值，使钢材的抗腐蚀性变坏；以单一的含水偏硅酸盐或硅酸盐为结合剂时，需要大量加入才能保证干式料的低温脱模强度，而当加入量较大时，会造成干式料烘烤后的脱模困难，并且高温时会产生过多液相，影响干式料高温使用性能；在干式料原料中引入镁钙砂、生石灰等含CaO材料时，由于CaO防水化技术尚不完善，在烘烤过程中有结晶水释放的结合剂体系中，极易水化，产生膨胀使镁钙质原料粉化，导致材料出现裂纹或开裂；使用酚醛树脂或糖类等有机物为结合剂时，由于其在高温下的分解和碳化反应，使得干式料的中温强度低，易造成塌包现象，并且由于酚醛树脂在烘烤过程中有刺激性气体产生，污染环境，危害工人健康，而以多糖类物质，如蔗糖，为结合剂的干式料在烘烤后易出现臌胀、体积变大的现象，影响材料性能。在连铸冶炼过程中，干式料结合剂的使用，都存在向钢水中引入其他物质的可能性，对钢水成分造成不同方面的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决上述现有技术中的一个或多个问题的中间包工作衬的制备方法。

根据本发明的一方面，一种中间包工作衬的制备方法包括下述步骤：按重量百分比含量，配制粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石66-74％，粒度为＜0.074mm的镁砂20-30％，粒度＜0.18mm的复合结合剂3-5.5％，粒度＜0.18mm的添加剂0.3-1％；将上述原料混合均匀，振动成型后，经200-350℃烘烤2-3小时后脱模得到中间包干式工作衬。

镁砂可为烧结镁砂或电熔镁砂中的一种。

粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石颗粒级配的重量百分比含量为：粒度为3-1mm颗粒62-71％，粒度为1-0.074mm颗粒为29-38％。

复合结合剂可为单糖类物质、酚醛树脂和含水偏硅酸钠的混合剂。

单糖可为葡萄糖、半乳糖，甘露糖或山梨糖中的一种或一种以上的混合剂。

含水偏硅酸钠可为九水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠及七水偏硅酸钠中的一种或一种以上的混合剂。

添加剂可为金属Al粉、金属Si粉或SiC粉中的一种或一种以上的混合剂。

本发明工艺简单、施工方便、烘烤时间短。此外，本发明结合剂用量少，对钢水污染小，抗渣侵蚀性好，具有优良的施工性能，在连铸过程中不塌包、不开裂，且使用后易于解体，对环境污染小，以及能够节约能源。本发明选用的镁质、镁橄榄石质原料矿藏资源丰富，价格便宜，耐火性能优异，同时能够使干式料使用性能稳定，且没有水化、粉化的现象。本发明中复合结合剂的使用克服了现有干式料使用中的不足。本发明中复合结合剂中不含P、S、Cl等元素，可保证中间包干式料在使用过程中不对钢水中增加P、S等有害物质，对洁净钢冶炼极为重要。并且在确保干式料使用性能的同时，本发明的复合结合剂添加总量少，对钢水成分影响很小。一方面，复合结合剂中的无机盐结合剂添加量少，则其在加热过程中，分解产生的低熔点碱金属氧化物少，且不会对环境造成污染。另一方面，复合结合剂中的酚醛树脂用量极少，对环境的影响甚微。并且本发明涉及的中间包工作衬在烘烤过程中不出现材料臌胀等现象，维持了工作衬的性能稳定。本发明选用的添加剂具有提高中间包工作衬抗侵蚀性的作用。本发明涉及的中间包干式工作衬烘烤后脱模强度高、烘烤过程基本无烟，对环境基本友好，抗侵蚀性好，中温使用性能好，无塌包现象，使用后易于解体。本发明涉及的一种中间包干式工作衬能很好的满足烘烤后及中温、高温使用要求。

具体实施方式

下面将参照具体示例详细描述本发明的中间包工作衬的制备方法。

根据本发明的一个实施例，一种中间包工作衬的制备方法包括下述步骤：按重量百分比含量，配制粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石66-74％，粒度为＜0.074mm的镁砂20-30％，粒度＜0.18mm的复合结合剂3-5.5％，粒度＜0.18mm的添加剂0.3-1％；将上述原料混合均匀，振动成型后，经200-350℃烘烤2-3小时后脱模得到中间包干式工作衬。

具体地讲，所述的镁砂可为烧结镁砂或电熔镁砂中的一种。然而，本发明不限于此，所述的镁砂也可以是多种镁砂的混合物。根据本发明的一方面，可选的，在粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石中，按重量计，粒度为3-1mm颗粒的含量为62-71％，粒度为1-0.074mm颗粒的含量为29-38％。

复合结合剂可为单糖类物质、酚醛树脂和含水偏硅酸钠的混合剂。具体地讲，单糖可为葡萄糖、半乳糖，甘露糖或山梨糖中的一种或一种以上的混合物。含水偏硅酸钠可为九水偏硅酸钠、五水偏硅酸钠及七水偏硅酸钠中的一种或一种以上的混合物。

添加剂可为金属Al粉、金属Si粉或SiC粉中的一种或一种以上的混合物。

实施例1

按重量百分比计，将粒度为3-1mm的烧结镁砂46％，粒度为1-0.074mm的烧结镁砂28％，粒度＜0.074mm的烧结镁砂细粉20％，粒度＜0.18mm的葡萄糖0.5％，粒度＜0.18mm的甘露糖0.3％，粒度＜0.18mm的半乳糖0.5％，粒度＜0.18mm的七水偏硅酸钠4％，粒度＜0.18mm的酚醛树脂0.2％和粒度＜0.18mm的SiC粉0.5％搅拌均匀，振动成型，在200℃烘烤3小时脱模。

实施例2

按重量百分比计，将粒度3-1mm的电熔镁砂45％，粒度1-0.074mm的电熔镁砂颗粒25％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉25％，粒度＜0.18mm的甘露糖1％，粒度＜0.18mm的山梨糖0.5％，粒度＜0.18mm的九水偏硅酸钠1.9％，粒度＜0.18mm的五水偏硅酸钠1％，粒度＜0.18mm的酚醛树脂0.3％和粒度＜0.18mm的金属Si粉0.3％搅拌均匀，振动成型，在300℃烘烤2小时脱模。

实施例3

按重量百分比计，将粒度3-1mm的镁橄榄石颗粒46％，粒度1-0.074mm的镁橄榄石颗粒20％，粒度＜0.074mm的电熔镁砂细粉30％，粒度＜0.18mm的半乳糖0.5％，粒度＜0.18mm的九水偏硅酸钠1.5％，粒度＜0.18mm的七水偏硅酸钠0.5％，粒度＜0.18mm的酚醛树脂0.5％和粒度＜0.18mm的金属Al粉0.7％和粒度＜0.18mm的SiC粉0.3％搅拌均匀，振动成型，在250℃烘烤2.5小时脱模。

实施例4

按重量百分比计，将粒度3-1mm镁橄榄石颗粒47％，粒度1-0.074mm的镁橄榄石颗粒20％，粒度＜0.074mm的烧结镁砂细粉27％，粒度＜0.18mm的葡萄糖0.8％，粒度＜0.18mm的半乳糖1％，粒度＜0.18mm的山梨糖1.2％，粒度＜0.18mm的七水偏硅酸钠1.3％，粒度＜0.18mm的五水偏硅酸钠0.7％，粒度＜0.18mm的酚醛树脂0.2％，粒度＜0.18mm的SiC粉0.4％和粒度＜0.18mm的金属Si粉0.4％搅拌均匀，振动成型，在350℃烘烤2小时脱模。

实施例1-4所制备的中间包干式工作衬的实测性能指标为：经200-350℃烘烤后耐压强度为6.80～14.25MPa，经1100℃×3h热处理后耐压强度为0.90～3.25MPa，经1500℃×3h热处理后耐压强度为5.96～16.81MPa；经1100℃×3h热处理后线变化率为：-0.27～-0.57％，经1500℃×3h热处理后线变化率为：-0.92～-1.30％。该实施例施工简便，脱模强度高，使用过程中不塌包、抗侵蚀性强，使用后翻包解体容易。

虽然已经结合特定实施例描述了本发明，然而本领域普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种中间包工作衬的制备方法，所述中间包工作衬的制备方法包括以下步骤：

以重量百分比计，将粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石颗粒66-74％、粒度为＜0.074mm的镁砂细粉20-30％与粒度＜0.18mm的复合结合剂3-5.5％以及粒度＜0.18mm的添加剂0.3-1％混合；

将上述混合料搅拌均匀后振动成型；

在200-350℃烘烤2-3小时，然后脱模。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述镁砂颗粒和镁砂细粉为烧结镁砂或电熔镁砂中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粒度为3-0.074mm的镁砂或镁橄榄石颗粒级配的重量百分比含量为：粒度为3-1mm颗粒占62-71％，粒度为1-0.074mm颗粒为29-38％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的复合结合剂为单糖类物质、酚醛树脂和含水偏硅酸钠的混合剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的单糖类物质为葡萄糖、半乳糖、甘露糖或山梨糖中的一种或一种以上的混合剂。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的含水偏硅酸钠为九水偏硅酸钠、七水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠中的一种或一种以上的混合剂。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述的单糖类物质的用量为0.5-3％，含水偏硅酸钠的用量为2-4％，酚醛树脂的用量为0.2-0.5％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的添加剂为金属Al粉、金属Si粉或SiC粉中的一种或一种以上的混合剂。