CN102701756A - 一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于非金属材料耐火材料技术领域，涉及一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料及其制备方法，以烧结莫来石、红柱石为原料，利用常温下金属铝粉与水的水化放热作用和低温条件下配料中的AI₂O₃与SiO₂的自反应、自烧结和自膨胀的作用机理制造而成。所述成分制造的免烘烤浇注料具有结合强度大、抗热震性好等优良性能，用于制作钢包在线烘烤器包盖内衬，使用周期达到3个月以上。

Description

一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料及其制备方法，属于非金属耐火材料技术领域。

背景技术

转炉炉下的钢包在线烘烤器，用于炼钢生产中周转使用钢包内衬的烘烤，每次大火烘烤10-20分钟，钢包内衬温度大于900℃后停止烘烤，即在大火烘烤与停止烘烤之间转换。目前，钢包在线烘烤器包盖内衬一般采用轻质高铝浇注料整体打结，存在的共性技术问题是：包盖新内衬浇注料，浇注料结合强度低、热稳定性差，投入使用初期，内衬浇注料因水分急剧蒸发和温度骤然变化作用，导致包盖新内衬浇注料局部脱落，并引发包盖钢壳变形、熔损，而包盖钢壳的变形又加剧包盖内衬浇注料的脱落，由此形成恶性循环，进而造成包盖内衬使用寿命低，一般为30天左右。

发明内容

为解决现有钢包在线烘烤器包盖内衬浇注料的上述技术问题，本发明利用常温下金属铝粉与水的水化放热作用和低温条件下配料中的AI₂O₃与SiO₂的自反应、自烧结和自膨胀的作用机理制备一种免烘烤浇注料，大幅提高钢包在线烘烤器包盖内衬使用寿命，使用周期达到3个月以上。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，按重量百分比由下述材料组成：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20~25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12~16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10~15%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石4~10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8~12%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10~12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6~8%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分5.0~8.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0~4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.0~4.5%，纯铝酸钙水泥2.5~4.5%，耐热钢纤维1.5～2.5%。

所述烧结莫来石，其AI₂O₃含量为66.7~76.1%，SiO₂含量为21.9~27.9%，Fe₂O₃含量为0.60~1.68%，R₂O含量为0.15~0.27%，体积密度为2.84~2.95g.cm^-3，显气孔率为0.85~2.91%，吸水率0.3~1.0%，耐火度＞1790℃。

所述红柱石，其AI₂O₃含量为55.69~58.15%，Fe₂O₃含量为0.37~0.83%，R₂O含量为0.23~0.61%，1000℃的线膨胀率为1.01~1.16%，耐火度＞1830℃。

所述耐热钢纤维，是用含铬镍等合金元素的耐热钢生产的，其截面为0.2mm×1.0mm，长度有20mm、25mm、30mm和35mm四种规格，牌号为330、310、304、446和430，可选用其中的一种，各牌号的理化性能指标见下表1：

表1耐热钢纤维理化性能指标

优选的，一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，按重量百分比由下述材料组成：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石7.0%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉10%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉8.0%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分6.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.5%，纯铝酸钙水泥3.0%，耐热钢纤维2.5%。

本发明还提供所述的免烘烤浇注料用于钢包在线烘烤器包盖内衬的制备方法，包括下列步骤：

1）在线烘烤器包盖钢壳上，用气割方法增设排气孔，排气孔直径￠10~12，孔间距M为200~300mm；

2）在线烘烤器包盖钢壳内表面上焊接“V”形锚固钉，采用耐热钢筋￠10~￠12，“V”形锚固钉的垂直高度b约为包盖内衬浇注料厚度H的2/3，锚固钉间距N为200~250mm；

3）物料配比称量：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20~25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12~16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10~15%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石4~10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8~12%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10~12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6~8%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分5.0~8.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0~4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.0~4.5%，纯铝酸钙水泥2.5~4.5%，耐热钢纤维1.5～2.5%，均为重量百分比；

4）将上述步骤3）配比称量得到的物料除耐热钢纤维外，其余物料加入混料机内搅匀，干搅1~2分钟后，再加入占步骤3）得到的物料总重6~8%的水，并将步骤3）配比称量得到的耐热钢纤维均匀撒入已搅匀的物料中，搅拌4~6分钟，搅拌均匀后，待用；

5）把混匀后的浇注料放入到准备好的烘烤器包盖钢壳内，采用插入式振动棒振动成型，排出浇注料内气泡直至浇注料充分密实，浇注料厚度H为150~200mm；

6）自然养生，春夏季3~5天，秋冬季5~7天，在线烘烤器包盖内衬制备完成。

本发明的有益效果是：

1）钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料振动成型后4h左右，浇注料中的铝粉与水开始反应，在5-6小时反应剧烈，放热较多，可使料温达到70℃左右。同时，产生大量氢气逸出，使料的脱水加快。又由于氢气的逸出，使浇注料内部形成均匀的微小开口气孔，有利于浇注料中的水分排出，可实现快速烘烤而避免发生爆裂现象。

2）在自然条件下，配料中的AI₂O₃与SiO₂发生自反应，形成二次莫来石，结合强度大、抗热震性好。高温强度（1350℃，0.5h）＞4.5Mpa，残余强度保持率（1350℃，风冷5次）＞80%，满足了在线烘烤器包盖内衬间歇烘烤、温度骤变的使用条件。

3）本发明制作的钢包在线烘烤器包盖内衬使用寿命高，使用周期达到3个月以上。

本发明在莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂三座120t转炉转炉炉下的钢包在线烘烤器上使用，包盖内衬浇注料强度高、热震性好、使用寿命长，使用周期由不足1个月提高到3个月以上，最长达到6个月。

附图说明

图1是本发明的钢包在线烘烤器包盖内衬结构示意图。

图中：1-烘烤器包盖钢壳；2-排气孔；3-锚固钉；4-浇注料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，按重量百分比由下述材料组成：

5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石7.0%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉10%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉8.0%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分6.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.5%，纯铝酸钙水泥3.0%，耐热钢纤维2.5%。

所述烧结莫来石，选用牌号M70，其AI₂O₃含量为70.1%，SiO₂含量为27.6%，Fe₂O₃含量为0.60%，R₂O含量为0.19%，体积密度为2.95g.cm^-3，显气孔率为1.53%，吸水率0.4%，耐火度＞1790℃。

所述红柱石，其AI₂O₃含量为58.15%，Fe₂O₃含量为0.83%，R₂O含量为0.41%，1000℃的线膨胀率为1.16%，耐火度＞1830℃。

所述耐热钢纤维，其截面为0.2mm×1.0mm，长度为20mm，选用牌号为330。

如图1所示，本发明还提供所述的免烘烤浇注料用于钢包在线烘烤器包盖内衬的制备方法，包括下列步骤：

1)在线烘烤器包盖钢壳1上，用气割方法增设排气孔2，排气孔2的直径￠12，孔间距M为300mm；

2)在线烘烤器包盖钢壳1内表面上焊接“V”型锚固钉3，采用耐热钢筋￠12，“V”形锚固钉3的垂直高度b约为包盖内衬浇注料厚度H的2/3，锚固钉间距N为250mm；

3)将所述的物料按所述的配比称量后，除耐热钢纤维外其余物料加入混料机内搅匀，干搅1分钟后，再加入占物料总重6.0%的水，并将配比称量得到的耐热钢纤维均匀撒入已搅匀的物料中，搅拌6分钟，搅拌均匀后，待用；

4）把混匀后的浇注料4放入到准备好的烘烤器包盖钢壳1内，采用插入式振动棒振动成型，排出浇注料4内气泡直至浇注料充分密实。浇注料厚度H为200mm；

5)自然养生，春夏季3天，秋冬季5天，在线烘烤器包盖内衬制备完成。

实施例2：

其他同实施例1，不同之处在于：

一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，按重量百分比由下述材料组成：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石14%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石5.0%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8.0%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6.0%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分7.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉4.0%，纯铝酸钙水泥3.5%，耐热钢纤维1.5%。

所述烧结莫来石，选用牌号M73，其AI₂O₃含量为73.2%，SiO₂含量为21.9%，Fe₂O₃含量为1.25%，R₂O含量为0.25%，体积密度为2.91g.cm^-3，显气孔率为2.91%，吸水率1.0%，耐火度＞1790℃。

所述红柱石，其AI₂O₃含量为55.69%，Fe₂O₃含量为0.37%，R₂O含量为0.61%，1000℃的线膨胀率为1.1%，耐火度＞1830℃。

所述耐热钢纤维，其截面为0.2mm×1.0mm，长度为20mm，选用牌号为310。

免烘烤浇注料用于钢包在线烘烤器包盖内衬的制备方法，包括下列步骤：

1)在线烘烤器包盖钢壳1上，用气割方法增设排气孔2，排气孔2的直径￠10，孔间距M为200mm；

2)在线烘烤器包盖钢壳1内表面上焊接“V”型锚固钉3，采用耐热钢筋￠12，“V”形锚固钉3的垂直高度b约为包盖内衬浇注料厚度H的2/3，锚固钉间距N为250mm；

3)将所述的物料按所述的配比称量后，除耐热钢纤维外其余物料加入混料机内搅匀，干搅2分钟后，再加入占物料总重8.0%的水，并将配比称量得到的耐热钢纤维均匀撒入已搅匀的物料中，搅拌4分钟，搅拌均匀后，待用；

4）把混匀后的浇注料4放入到准备好的烘烤器包盖钢壳1内，采用插入式振动棒振动成型，排出浇注料4内气泡直至浇注料充分密实。浇注料厚度H为150mm；

5)自然养生，春夏季5天，秋冬季7天，在线烘烤器包盖内衬制备完成。

Claims (6)

1.一种用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，其特征在于，按重量百分比由下述材料组成：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20~25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12~16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10~15%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石4~10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8~12%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10~12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6~8%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分5.0~8.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0~4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.0~4.5%，纯铝酸钙水泥2.5~4.5%，耐热钢纤维1.5～2.5%。

2.根据权利要求1所述的用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，其特征在于，所述烧结莫来石，其AI₂O₃含量为66.7~76.1%，SiO₂含量为21.9~27.9%，Fe₂O₃含量为0.60~1.68%，R₂O含量为0.15~0.27%，体积密度为2.84~2.95g.cm^-3，显气孔率为0.85~2.91%，吸水率0.3~1.0%，耐火度＞1790℃。

3.根据权利要求1所述的用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，其特征在于，所述红柱石，其AI₂O₃含量为55.69~58.15%，Fe₂O₃含量为0.37~0.83%，R₂O含量为0.23~0.61%，1000℃的线膨胀率为1.01~1.16%，耐火度＞1830℃。

4.根据权利要求1、2或者3所述的用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，其特征在于，按重量百分比由下述材料组成：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石7.0%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉10%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉8.0%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分6.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.5%，纯铝酸钙水泥3.0%，耐热钢纤维2.5%。

5.根据权利要求1、2或者3所述的用于钢包在线烘烤器包盖内衬的免烘烤浇注料，其特征在于，按重量百分比由下述材料组成：

5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石14%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石5.0%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8.0%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6.0%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分7.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉4.0%，纯铝酸钙水泥3.5%，耐热钢纤维1.5%。

6.权利要求1所述的免烘烤浇注料用于钢包在线烘烤器包盖内衬的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）在线烘烤器包盖钢壳上，用气割方法增设排气孔，排气孔直径￠10~12，孔间距M为200~300mm；

2）在线烘烤器包盖钢壳内表面上焊接“V”形锚固钉，采用耐热钢筋￠10~￠12，“V”形锚固钉的垂直高度b约为包盖内衬浇注料厚度H的2/3，锚固钉间距N为200~250mm；

3）物料配比称量：5mm≦粒度<8mm的烧结莫来石20~25%，3mm≦粒度<5mm的烧结莫来石12~16%，1mm≦粒度<3mm的烧结莫来石10~15%，0.083mm<粒度<1mm的烧结莫来石4~10%，0.074mm<粒度≦0.083mm的烧结莫来石细粉8~12%，0.083mm<粒度<1mm的红柱石10~12%，0.074mm<粒度≦0.083mm的红柱石细粉6~8%，粒度≦0.047mm a-AI₂O₃微分5.0~8.0%，粒度≦0.047mm的硅微粉2.0~4.0%，粒度≦0.165mm的金属铝粉3.0~4.5%，纯铝酸钙水泥2.5~4.5%，耐热钢纤维1.5～2.5%，均为重量百分比；

4）将上述步骤3）配比称量得到的物料除耐热钢纤维外，其余物料加入混料机内搅匀，干搅1~2分钟后，再加入占步骤3）得到的物料总重6~8%的水，并将步骤3）配比称量得到的耐热钢纤维均匀撒入已搅匀的物料中，搅拌4~6分钟，搅拌均匀后，待用；

5）把混匀后的浇注料放入到准备好的烘烤器包盖钢壳内，采用插入式振动棒振动成型，排出浇注料内气泡直至浇注料充分密实，浇注料厚度H为150~200mm；

6）自然养生，春夏季3~5天，秋冬季5~7天，在线烘烤器包盖内衬制备完成。

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