CN1029474C - 连铸中间包绝热板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种冶炼浇钢连铸工艺中间包内衬用耐火材料，其特征在于它的主要成分为镁橄榄石砂、镁砂或铬砂、纤维材料、添加剂、复合结合剂。经松解、浓缩、搅拌、混合后，在40000～55000Pa的真空下吸滤加压成型，再经150～250℃温度干燥而成。
本发明制造的连铸中间包内衬绝热板，在中间包的使用温度以下，不会产生“增氢”、“增硅”、“沸腾”现象，中高温强度高，生产成本比较低，价格便宜。
Description
本发明涉及的是在冶炼行业浇钢连铸工艺中，中间包内衬用耐火材料连铸中间包绝热板及其制备方法。
在冶炼行业浇钢连铸工艺中，中间包内衬用耐火材料的品种和质量是影响连铸生产和铸坯质量的重要因素。国内目前中间包内衬主要采用树脂结合硅质绝热板，当此绝热板用于合金钢连铸中间包的内衬时，二氧化硅与钢液中的锰元素发生氧化还原反应：
反应生成的Si进入钢液，产生“增硅”作用，由于树脂在高温下裂解，使钢水产生“增氢”现象。降低了钢坯的洁净度，影响了钢坯的质量。
为了满足合金钢质量的需要，我国开发了镁质绝热板，并从美国引进了一条镁质绝热板生产线。由于生产此种镁质绝热板使用的基料是镁砂，镁砂在制浆、压滤、干燥等生产过程中很容易发生水化反应：
也就是说在镁质绝热板中很容易残留一定数量的Mg（OH）2，这些Mg（OH）2在浇铸钢水的作用下，产生大量的水蒸汽，体积膨胀高达几千倍，产生巨大的压力，使钢液产生沸腾现象，严重时连铸钢坯皮下残留气泡而成为废品。另外纯树脂结合的镁质绝热板，中高温强度低，经800～1000℃烘烤，树脂氧化，失去强度，造成塌落或折断，树脂在高温下裂解，使钢水产生增氢作用。纯树脂结合的镁质绝热板生产成本比较高，价格昂贵。
本发明的目的是采用天然镁橄榄石砂作为连铸中间包绝热板的主要原料，加入纤维材料，复合结合剂，添加剂等，生产出即不对钢液产生“增硅”“增氢”作用，又不使钢液沸腾，而且中高温强度高，成本低，抗浸蚀的连铸中间包绝热板。
本发明所述的连铸中间包绝热板，其配料为（重量百分比）：
镁橄榄石砂 60～88%
镁砂细粉或铬矿细粉 5～30%
纤维材料 2～8%
硫酸镁或三聚磷酸钠 0.5～7.0%
酚醛树脂 0.5～4.5%
硼砂或硼酸 0.1～2.5%
其中镁橄榄石砂中的MgO含量大于45%，SiO2含量小于45%粒度小于0.25mm，0.15～0.088mm的中间颗粒大于50%。镁砂细粉含MgO大于85%，铬矿细粉含Cr2O3大于35%，粒度小于0.088mm。纤维材料包括硅酸铝耐火纤维，石棉，岩棉，废纸、化学纤维等。
将纤维材料放于松解罐中，松解、浓缩，加入耐火基料，结合剂和添加剂，搅拌，并在同一个松解罐中制浆。然后成型板坯，上下加压，真空吸滤成型，真空度40000～55000Pa（表压），干燥温度为150～250℃。
用本发明配料及工艺制备的合金钢连铸中间包绝热板，在连铸中间包使用过程中，经1600℃以下的高温钢水的烘烤，不会产生“增硅”，“沸腾”，“增氢”现象。这是因为镁橄榄石的熔点为1890℃，十分稳定，不会产生出游离的SiO2与钢水中的Mn起反应，也不会产生出游离的MgO与H2O产生水化反应。既使含有少量
的SiO2，也会与加入适量的镁砂中的MgO反应生成镁橄榄石，仍不会与钢液中的Mn发生反应。由于镁橄榄石砂是一种瘠性物料，不会发生水化反应，所以在使用过程中不会使钢发生“沸腾”现象。而采用镁橄榄石原料和使用条件不同，适量配入的铬矿细粉，弥补了镁橄榄石中的氧化铁和斜顽辉石等低熔物的缺陷，形成高熔点的复合尖晶石〔（Mg·Fe）（Cr·Al·Fl）2O4〕，提高了制品的高温性能和强度。镁橄榄石质绝热板经使用未发现明显裂纹，浇铸过程中也未发生过垮塌，穿包事故。采用以无机结合剂为主的复合结合剂，既提高了制品的中高温强度，又消除了绝热板对钢的“增氢”作用，对连铸钢水污染甚微，与有机绝热板比较，可降低钢中的H2、O2等气体，提高了连铸钢水的纯洁度，改善了铸坯的质量。抗碱、抗酸性熔渣侵蚀的能力强。这是因为在浇铸过程中，板壁上生成1～2mm厚的烧结层，它可以阻止钢液-熔渣向绝热板的深层渗透。其导热系数小，绝热性能好，浇铸过程中钢水每分钟温降平均0.4℃左右，能使钢水保持一定过热度。价格低廉，可降低连铸成本。
实施例1：
取MgO含量为46.25%，SiO2含量为42.53%，粒度小于0.25mm，其中0.15～0.088mm占50～55%的镁橄榄石1600公斤，占配料比的80%;粒度小于0.088mm、MgO含量为89.85%的镁砂细粉140公斤，占配料比的7%;硅酸铝纤维60公斤，占配料比的3%;卫生纸40公斤，占配料比的2%;硫酸镁120公斤，占配料比的6%;酚醛树脂30公斤，占配料比的1.5%;硼砂10公斤，占配料比的0.5%。在同一松解罐内，先将纤维松解，然后与其它物料一起搅拌制浆，上、下真空吸滤加压成型，真空度为55000Pa（表压），干燥温度180℃，干燥时间20小时，经检测，
物理性能见表1。
表1.镁橄榄石连铸中间包绝
热板物理性能检测结果
试样名称 镁橄榄石连铸中间包绝热板
检测结果
检测项目
体积密度（g/cm2） 1.89
耐火度（℃） 1710～1730
加热线变化（%） -0.3～+0.3（1500℃×2h）
热导率（W/m·k） 0.48（热面温度999.4℃）
水分（%） 0.2
常温抗折强度（Mpa） 2.62
实施例2：
取MgO含量为46.80%，SiO2含量为43.13%，粒度小于0.25mm，其中0.15～0.088mm占50%以上的镁橄榄石1400公斤，占配料比的70%;粒度小于0.088mm，Cr2O3的含量为38%，的铬砂细粉310公斤，占配料比的15.5%;硅酸铝纤维80公斤，占配料比的4%;化学纤维20公斤，占配料比的1%，三聚磷酸钠90公斤，占配料比的4.5%;酚醛树脂70公斤，占配料比的3.5%;硼酸30公斤，占配料比的1.5%。在同一松解罐内先将纤维松解、浓缩，然后与其它物料一起搅拌制浆，上下真空吸滤加压成型，真空度48000Pa（表压），干燥温度200℃，干燥时间18小时。经检测，物理性能见表2。
表2.镁橄榄石连铸中间包绝
热板物理性能检测结果
试样名称 镁橄榄石连铸中间包绝热板
检测结果
检测项目
体积密度（g/cm2） ≤1.80
常温抗折强度（Mpa） 2.62
热导率（W/m·k） 0.48（热面温度1000℃）
加热线变化（%） -0.5～+0.5（1500℃×2h）
耐火度（℃） 1710～1730
透气度 2～3A·F·S
残余水份（%） ＜0.4
实施例3：
取MgO含量为45.5%，SiO2含量为44.5%，粒度＜0.25mm，其中0.15～0.088mm占55%的镁橄榄石1200公斤，占配料比的60%;粒度＜0.088mm，MgO含量为90%的镁砂细粉200公斤;占配料比的10%;Cr2O3含量为40%的铬砂细粉300公斤，占配料比的15%;矿棉纤维、黄纸120公斤，占配料比的6%;硫酸镁70公斤，占配料比的3.5%;酚醛树脂70公斤，占配料比的3.5%;硼砂40公斤，占配料比的2.0%;在同一松解罐内先将纤维松解，然后与其它物料一起搅拌制浆，真空吸滤加压成型，真空度40000Pa（表压），干燥温度250℃，干燥时间16小时。经检测，理化性能见表3。
表3.镁橄榄石连铸中间包绝
热板理化性能检测结果
试样名称
镁橄榄石连铸中间包绝热板
检测结果
检测项目
体积密度（g/cm2） ≤1.80
常温抗折强度（Mpa） ≥3.5
导热率（W/m·k） ＜0.55
热面温度（℃） 1000℃
高温线变化 0～±1%
（1500℃×2h）
残余水份（%） ＜0.7
灼减（%） 4
NgO（%） 50～60
耐火度 ≥1700℃
Claims (5)
1、一种连铸中间包绝热板，其特征在于：它由(重量百分比)镁橄榄石砂60-80%，镁砂细粉或铬砂细粉5-30%，纤维材料2-8.0%，硫酸镁或三聚磷酸钠0.5-7.0%，酚醛树脂0.5-4.5%，硼砂或硼酸0.1-2.5%组成，
2、根据权利要求1所述的连铸中间包绝热板，其特征在于：镁橄榄石砂中Mgo的含量不低于45%，SiO2的含量不高于45%，粒度不大于0.25mm，其中0.15-0.088mm的颗粒不少于50%，
3、根据权利要求1所述的连铸中间包绝热板，其特征在于镁砂细粉含Mgo大于85%，铬砂细粉含Cr2O3大于35%，粒度小于0.088mm，
4、根据权利要求1所述的连铸中间包绝热板，其特征在于：纤维材料包括硅酸铝耐火纤维，石棉，岩棉，废纸，化学纤维。
5、一种连铸中间包绝热板的制备方法，其特征在于：将镁橄榄石砂60-88%，镁砂细粉或铬砂细粉5-30%，纤维材料2-8.0%，硫酸镁或三聚磷酸钠0.5-7.0%，酚醛树脂0.5-4.5%，硼砂或硼酸0.1-2.5%在同一松解罐内进行松解浓缩及混合搅拌，在40000Pa-55000Pa的真空度下，采用板坯上，下真空吸滤加压成型，然后在150-250℃下进行干燥，干燥时间16-20小时。
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