CN103896615A - 一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。其技术方案是：以50~65wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、15~30wt%的刚玉细粉、2~8wt%的氧化镁微粉、2~8wt%的α-Al2O3微粉、2~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和3~10wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。本发明所制备的钢包内衬用铝镁浇注料具有优异的抗渣性能与热震稳定性能，能有效提高钢包内衬用铝镁浇注料的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于铝镁浇注料技术领域。具体涉及一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。
背景技术
据研究，钢包内衬材料在使用过程中的损毁60%是由于渣蚀多导致的，30%是由于热剥落所引起的，10%是由于机械冲刷等原因所导致的。随着冶炼等新技术的采用，钢包内衬材料的使用条件日趋苛刻，渣蚀和热剥落同时存在，严重影响钢包内衬材料的使用寿命及其服役的产品的最终质量。可见，研制耐渣蚀性能及抗热震性能兼优的钢包内衬材料的意义重大。
钢包内衬材料的渣蚀很大一部分原因是由于熔渣沿着钢包内衬材料中的气孔向其内部渗透引起的，气孔（特别是开口气孔）的存在，会极大影响钢包内衬材料的抗渣性能，因此，为提高其抗渣侵蚀性能，应尽可能降低其气孔率，提高其结构致密度。然而，热剥落主要是钢包内衬材料的内部热应力引起的，气孔能够有效地抵消温度急剧变化带来的热应力，出于提高钢包内衬材料的热震稳定性的目的，应适当在钢包内衬材料中引入气孔。因此，对于耐火材料来说，这是一对相互制约的矛盾。
通常情况下，钢包内衬材料的颗粒级配采用“两头大，中间小”，以达到最紧密堆积。而实际上，在这些钢包内衬材料中，由于采用致密颗粒作为骨料，无法很好地容纳热应力；而基质部分则因为配比不合理或烧结等因素导致其内部气孔较多、较大，较易受到熔渣侵蚀，因此，现有技术无法很好地解决钢包内衬材料抗渣侵蚀性能与热震稳定性之间的这对矛盾。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种抗渣性能优异、热震稳定性强和使用寿命长的钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以50~65wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、15~30wt%的刚玉细粉、2~8wt%的氧化镁微粉、2~8wt%的α-Al2O3微粉、2~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和3~10wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。
所述微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的颗粒级配是：粒径为10~5mm占微孔刚玉颗粒的40~50wt%，粒径为5~3mm占微孔刚玉颗粒的30~35wt%，粒径为3~0.5mm占微孔刚玉颗粒的20~25wt%。
所述刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒和白刚玉细颗粒中的一种或两种，刚玉细颗粒的粒径为0.088~0.5mm。
所述刚玉细粉为板状刚玉细粉、白刚玉细粉中的一种或两种；其中：粒径为0.045~0.088mm占刚玉细粉30~50 wt%、粒径小于0.045mm占刚玉细粉50~70wt%。
所述氧化镁微粉的MgO含量＞80wt%，氧化镁微粉的粒径D50为4~6μm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量＞99wt%，α-Al2O3微粉的粒径D50为1~3μm。
所述铝硅凝胶粉的Al2O3含量为60~80wt%，SiO2含量为20~40wt%，铝硅凝胶粉的粒径D50小于1μm。
由于采用上述技术方案，本发明利用轻量微孔骨料闭口气孔率高的特点，采用轻量微孔刚玉颗粒作为骨料，在钢包内衬材料的使用过程中，闭口气孔的存在能够容纳温度剧变带来的热应力，能提高钢包内衬材料的热震稳定性；同时，轻量微孔刚玉颗粒显气孔率低、闭口气孔孔径小，能够增大耐火材料-熔渣界面的润湿角，降低钢包内衬材料与熔渣的反应程度，提高其抗渣性能。此外，由于基质是钢包内衬材料较易被渣蚀部位，采用不同粒径组成的细粉搭配，使得基质堆积最大紧密化，能有效阻止熔渣对钢包内衬材料基质部分的侵蚀，对钢包内衬材料的抗渣性能有积极影响。
本发明制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.9g/cm3；显气孔率为18~23%；1500℃×3h烧后抗折强度为14~20MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为55~68MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28~38%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数15~35%；渗透指数53~70%。
因此，本发明所制备的钢包内衬用铝镁浇注料具有优异的抗渣性能与热震稳定性能，能有效提高钢包内衬用铝镁浇注料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所采用的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的颗粒级配是：粒径为10~5mm占微孔刚玉颗粒的40~50wt%，粒径为5~3mm占微孔刚玉颗粒的30~35wt%，粒径为3~0.5mm占微孔刚玉颗粒的20~25wt%。
所述刚玉细颗粒的粒径为0.088~0.5mm。
所述刚玉细粉中：粒径为0.045~0.088mm占刚玉细粉30~50wt%、粒径小于0.045mm占刚玉细粉50~70wt%。
所述氧化镁微粉的MgO含量＞80wt%，氧化镁微粉的粒径D50为4~6μm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量＞99wt%，α-Al2O3微粉的粒径D50为1~3μm。
所述铝硅凝胶粉的Al2O3含量为60~80wt%，SiO2含量为20~40wt%，铝硅凝胶粉的粒径D50小于1μm。
实施例1
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。以50~55wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、24~30wt%的刚玉细粉、3~5wt%的氧化镁微粉、3~5wt%的α-Al2O3微粉、3~5wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和3~5wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。
本实施例中：刚玉细颗粒为白刚玉细颗粒；刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.8g/cm3；显气孔率为18~20%；1500℃×3h烧后抗折强度为14~16MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为58~63MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28~32%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数32~35%；渗透指数65~70%。
实施例2
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例1：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒；刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.8g/cm3；显气孔率为18~21%；1500℃×3h烧后抗折强度为14~17MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为55~65MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28~33%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数30~35%；渗透指数63~68%。
实施例3
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例1：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒和白刚玉细颗粒的混合物；刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.8g/cm3；显气孔率为19~21%；1500℃×3h烧后抗折强度为15~17MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为56~62MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~33%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数28~33%；渗透指数62~69%。
实施例4
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。以55~60wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、15~20wt%的刚玉细粉、5~8wt%的氧化镁微粉、5~8wt%的α-Al2O3微粉、5~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和4~7wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。
本实施例中：刚玉细颗粒为白刚玉细颗粒；刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.8~2.9g/cm3；显气孔率为19~22%；1500℃×3h烧后抗折强度为15~18MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为58~65MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~34%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数23~30%；渗透指数61~65%。
实施例5
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例4：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒；刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.8~2.9g/cm3；显气孔率为18~22%；1500℃×3h烧后抗折强度为15~18MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为59~65MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为30~34%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数23~28%；渗透指数60~64%。
实施例6
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例4：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒和白刚玉细颗粒的混合物；刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.8~2.9g/cm3；显气孔率为19~23%；1500℃×3h烧后抗折强度为16~19MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为60~66MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为30~35%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数23~26%；渗透指数58~64%。
实施例7
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。以60~65wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、18~24wt%的刚玉细粉、2~4wt%的氧化镁微粉、2~4wt%的α-Al2O3微粉、2~4wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和5~10wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。
本实施例中：刚玉细颗粒为白刚玉细颗粒；刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.9g/cm3；显气孔率为20~22%；1500℃×3h烧后抗折强度为16~19MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为61~66MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为30~37%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数16~23%；渗透指数56~59%。
实施例8
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例7：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒；刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.9g/cm3；显气孔率为20~23%；1500℃×3h烧后抗折强度为15~19MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为59~67MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为32~37%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数16~20%；渗透指数53~60%。
实施例9
一种钢包内衬用铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外，其余同实施例7：
本实施例中：刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒和白刚玉细颗粒的混合物；刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.9g/cm3；显气孔率为20~22%；1500℃×3h烧后抗折强度为15~20MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为60~68MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为30~38%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数15~19%；渗透指数53~58%。
本具体实施方式利用轻量微孔骨料闭口气孔率高的特点，采用轻量微孔刚玉颗粒作为骨料，在钢包内衬材料的使用过程中，闭口气孔的存在能够容纳温度剧变带来的热应力，能提高钢包内衬材料的热震稳定性；同时，轻量微孔刚玉颗粒显气孔率低、闭口气孔孔径小，能够增大耐火材料-熔渣界面的润湿角，降低钢包内衬材料与熔渣的反应程度，提高其抗渣性能。此外，由于基质是钢包内衬材料较易被渣蚀部位，采用不同粒径组成的细粉搭配，使得基质堆积最大紧密化，能有效阻止熔渣对钢包内衬材料基质部分的侵蚀，对钢包内衬材料的抗渣性能有积极影响。
本具体实施方式制备的钢包内衬用铝镁浇注料经检测：体积密度为2.7~2.9g/cm3；显气孔率为18~23%；1500℃×3h烧后抗折强度为14~20MPa；1500℃×3h烧后耐压强度为55~68MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为28~38%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数15~35%；渗透指数53~70%。
因此，本具体实施方式所制备的钢包内衬用铝镁浇注料具有优异的抗渣性能与热震稳定性能，能有效提高钢包内衬用铝镁浇注料的使用寿命。
Claims (8)
1.一种钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于以50~65wt%的微孔刚玉颗粒为骨料，以10~15wt%的刚玉细颗粒、15~30wt%的刚玉细粉、2~8wt%的氧化镁微粉、2~8wt%的α-Al2O3微粉、2~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料，外加占骨料和基质料之和3~10wt%的水，搅拌均匀，振动成型，100~150℃条件下保温12~36小时，制得钢包内衬用铝镁浇注料。
2.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述微孔刚玉颗粒的显气孔率为≤10%，闭口气孔率≥10%，平均孔径为≤1μm；微孔刚玉颗粒的颗粒级配是：粒径为10~5mm占微孔刚玉颗粒的40~50wt%，粒径为5~3mm占微孔刚玉颗粒的30~35wt%，粒径为3~0.5mm占微孔刚玉颗粒的20~25wt%。
3.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述刚玉细颗粒为板状刚玉细颗粒和白刚玉细颗粒中的一种或两种，刚玉细颗粒的粒径为0.088~0.5mm。
4.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述刚玉细粉为板状刚玉细粉、白刚玉细粉中的一种或两种；其中：粒径为0.045~0.088mm占刚玉细粉30~50 wt%、粒径小于0.045mm占刚玉细粉50~70wt%。
5.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述氧化镁微粉的MgO含量＞80wt%，氧化镁微粉的粒径D50为4~6μm。
6.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量＞99wt%，α-Al2O3微粉的粒径D50为1~3μm。
7.根据权利要求1所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法，其特征在于所述铝硅凝胶粉的Al2O3含量为60~80wt%，SiO2含量为20~40wt%，铝硅凝胶粉的粒径D50小于1μm。
8.一种钢包内衬用铝镁浇注料，其特征在于所述钢包内衬用铝镁浇注料是根据权利要求1~7项中任一项所述的钢包内衬用铝镁浇注料的制备方法制备的钢包内衬用铝镁浇注料。
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