CN104003741A

CN104003741A - 一种中间包包盖浇注料及其制备方法

Info

Publication number: CN104003741A
Application number: CN201410242492.5A
Authority: CN
Inventors: 顾华志; 黄奥; 付绿平
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Yangquan Guanzhong High Temperature Materials Co ltd
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-06-03
Also published as: CN104003741B

Abstract

本发明涉及一种中间包包盖浇注料及其制备方法。其技术方案是：以30～50wt％的用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和20～40wt％的微孔刚玉颗粒为骨料；以10～15wt％的微孔刚玉细粉、5～15wt％的用后低残碳铝镁碳砖再生细粉、1～8wt％的纯铝酸钙水泥、1～4wt％的α-Al₂O₃微粉、0.5～2wt％的氧化镁微粉、1～4wt％的镁铝尖晶石微粉和0.03～0.06wt％的减水剂为基质料；按上述骨料和基质料的含量，先将基质料混匀，加入骨料，混合均匀，再加入3.5～6.5wt％的水，搅拌，浇注振动成型，养护12～24小时，在110～200℃条件下保温12～36小时。本发明所制备的中间包包盖浇注料能避免钢结构的变形和烧损失效，具有抗热震性能优良、保温性能好和使用寿命长的特点。

Description

一种中间包包盖浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于中间包用浇注料技术领域。具体涉及一种中间包包盖浇注料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着中间包的冶金功能增强以及节能降耗的需求，连铸中间包包盖的作用越来越突出，其使用状况的好坏直接影响到连铸钢的产量和质量。中间包包盖的作用主要体现为：在中间包烘烤与浇注过程中起保温隔热作用，提高中间包烘烤效率与减少钢水散热，进而保护钢包滑板机构免受高温钢水的直接热辐射损害；同时也对现场测温与取样人员起安全防护作用等。

连铸中间包包盖的结构主要有两种：一是全铸钢或全铸铁中间包包盖；二是金属-耐火浇注料复合结构。

(1)全铸钢或全铸铁中间包包盖。全铸钢或全铸铁中间包包盖是采用全铸钢件或全铸铁件制造的中间包包盖，一般使用几个浇次后，盖板除表面剧烈氧化、粘钢外，盖板整体会严重变形、翘曲，这样不仅削弱了包盖的保温效果，且影响塞棒的上下操作运动。

(2)金属-耐火浇注料复合结构。金属-耐火浇注料复合结构主要采用的耐火浇注料有高铝质、铝镁质、铝硅质、铝镁碳质等品种。该种结构的主要失效形式有：整体变形大，耐火材料脱落，钢结构烧损等。对于大型的槽形中间包，由于中间包的尺寸较大，中间包包盖也采用多段组合的方式。中间包包盖上布置有塞棒孔和烧嘴孔，包盖耐火浇注料覆盖层剥落严重，包盖中部极易在高温环境下下陷损坏和金属结构边框易烧蚀等，严重制约了中间包包盖使用寿命的提高，故目前的平均使用寿命仅为3-5个浇次。研究发现，整体焊接的钢结构随温度剧烈变化产生较大变形，钢结构与耐火材料膨胀系数的差异导致耐火材料与钢结构无法长时间紧密接触，耐火材料易剥离、脱落，造成钢结构被烧损，最终导致包盖完全失效。可见，包盖耐火材料的抗热震性差也是中间包包盖损坏的主要原因，是一个亟待解决的难题。

用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒是指将残碳含量大于1wt％的用后铝镁碳砖进行除尘、除渣、除铁等处理后，破碎得到的再生颗粒。用后低残碳铝镁碳砖再生细粉是指将残碳含量小于1wt％的用后铝镁碳砖进行除尘、除渣、除铁等处理后，破碎得到的再生细粉。目前，耐火材料行业对用后耐火材料二次利用十分重视。然而，对于用后铝镁碳砖，特别是拣选分类等级低的用后低残碳铝镁碳砖利用率十分低，所制备的二次材料也无法达到优质产品的水平，只能作为冶金辅料进行利用。

发明内容

本发明的任务旨在克服已有技术缺陷，提供一种抗热震性能优良、保温性能好和使用寿命长的中间包包盖浇注料及其制备方法。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：

一、所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

二、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按所述中间包包盖浇注料的原料的含量和减水剂的含量，先将减水剂、微孔刚玉细粉、氧化镁微粉、纯铝酸钙水泥、α-Al₂O₃微粉、用后低残碳铝镁碳砖再生细粉和镁铝尖晶石微粉混合均匀，再加入用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和微孔刚玉颗粒，混合均匀，然后加入所述原料3.5～6.5wt％的水，搅拌1～3分钟，浇注振动成型，坯体在室温条件养护12～24小时，然后在110～200℃条件下保温12～36小时，即得中间包包盖浇注料。

所述的用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒的残碳含量为1～3wt％，粒径为12～0.088mm。

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；微孔刚玉颗粒的粒径为12～0.088mm。

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；微孔刚玉细粉粒径<0.088mm。

所述用后低残碳铝镁碳砖再生细粉残碳含量<1wt％，粒径<0.088mm。

所述纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量为70～80wt％，CaO含量为20～30wt％；纯铝酸钙水泥的粒径<0.088mm。

所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt％，粒径<0.01mm。

所述氧化镁微粉的MgO含量>80wt％，粒径D₅₀为4～6μm。

所述镁铝尖晶石微粉的Al₂O₃含量为70～80wt％，粒径D₅₀为4～10μm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1、随着我国钢铁工业的迅速发展，耐火材料的循环利用研究越来越重要，废弃耐火材料的回收利用也在不断深入。本发明不仅利用了拣选分类等级高的高残碳铝镁碳砖再生颗粒，而且还拣选分类等级低的结构破坏较严重的低残碳铝镁碳砖用作粉料，不仅节约了国家的矿物资源，也降低了环境污染和耐火材料的成本。

2、由于本发明引入用后镁碳砖再生料和镁铝尖晶石，同时原位生成有镁铝尖晶石，使得中间包包盖浇注料的整体热膨胀系数较大，与整体焊接钢结构的热膨胀系数差异小，钢结构不易变形和烧损失效。同时，因用后铝镁碳砖再生料中部分石墨烧失形成的开口微孔结构与微孔刚玉的闭口微孔结构搭配，形成双峰型开闭口错落式气孔分布，再加上两种原料在使用过程中的较大体积变化差异，在骨料与基质之间以及基质中形成大量的纵横交错的微裂纹，能够容纳温度剧变带来的热应力，提高了耐火材料的热震稳定性，解决了高热膨胀系数材料的热震稳定性差的难题，且这种结构材料还具有较低的综合导热系数，能有效降低热量散失，保证了材料良好的保温性能。

本发明所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低6.5％以上，平均使用寿命达到10次以上。

因此，本发明所制备的中间包包盖浇注料能避免钢结构的变形和烧损失效，具有抗热震性能优良、保温性能好和使用寿命长的特点。

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涉及的原料和工艺参数统一描述如下，实施例中不再重复：

所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt％，粒径<0.01mm。

所述氧化镁微粉的MgO含量>80wt％，粒径D₅₀为4～6μm。

实施例1

一种中间包包盖浇注料及其制备方法。本实施例所采用的技术方案是：

一、所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

二、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按所述中间包包盖浇注料的原料的含量和减水剂的含量，先将减水剂、微孔刚玉细粉、氧化镁微粉、纯铝酸钙水泥、α-Al₂O₃微粉、用后低残碳铝镁碳砖再生细粉和镁铝尖晶石微粉混合均匀，再加入用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和微孔刚玉颗粒，混合均匀，然后加入所述原料3.5～6.5wt％的水，搅拌1～3分钟，浇注振动成型，坯体在室温条件养护12～15小时，然后在110～160℃条件下保温30～36小时，即得中间包包盖浇注料。

本实施例1所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低7.9％以上，平均使用寿命达到11次。

实施例2

一、所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

二、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按所述中间包包盖浇注料的原料的含量和减水剂的含量，先将减水剂、微孔刚玉细粉、氧化镁微粉、纯铝酸钙水泥、α-Al₂O₃微粉、用后低残碳铝镁碳砖再生细粉和镁铝尖晶石微粉混合均匀，再加入用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和微孔刚玉颗粒，混合均匀，然后加入所述原料3.5～6.5wt％的水，搅拌1～3分钟，浇注振动成型，坯体在室温条件养护15～18小时，然后在110～160℃条件下保温24～30小时，即得中间包包盖浇注料。

本实施例2所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低6.8％以上，平均使用寿命达到13次。

实施例3

一、所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

二、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按所述中间包包盖浇注料的原料的含量和减水剂的含量，先将减水剂、微孔刚玉细粉、氧化镁微粉、纯铝酸钙水泥、α-Al₂O₃微粉、用后低残碳铝镁碳砖再生细粉和镁铝尖晶石微粉混合均匀，再加入用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和微孔刚玉颗粒，混合均匀，然后加入所述原料3.5～6.5wt％的水，搅拌1～3分钟，浇注振动成型，坯体在室温条件养护18～21小时，然后在160～200℃条件下保温18～24小时，即得中间包包盖浇注料。

本实施例3所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低9.3％以上，平均使用寿命达到14次。

实施例4

一、所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

二、所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

按所述中间包包盖浇注料的原料的含量和减水剂的含量，先将减水剂、微孔刚玉细粉、氧化镁微粉、纯铝酸钙水泥、α-Al₂O₃微粉、用后低残碳铝镁碳砖再生细粉和镁铝尖晶石微粉混合均匀，再加入用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒和微孔刚玉颗粒，混合均匀，然后加入所述原料3.5～6.5wt％的水，搅拌1～3分钟，浇注振动成型，坯体在室温条件养护21～24小时，然后在160～200℃条件下保温12～18小时，即得中间包包盖浇注料。

本实施例4所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低10.8％以上，平均使用寿命达到15次。本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

1、随着我国钢铁工业的迅速发展，耐火材料的循环利用研究越来越重要，废弃耐火材料的回收利用也在不断深入。本具体实施方式不仅利用了拣选分类等级高的高残碳铝镁碳砖再生颗粒，而且还拣选分类等级低的结构破坏较严重的低残碳铝镁碳砖用作粉料，不仅节约了国家的矿物资源，也降低了环境污染和耐火材料的成本。

2、由于本具体实施方式引入用后镁碳砖再生料和镁铝尖晶石，同时原位生成有镁铝尖晶石，使得中间包包盖浇注料的整体热膨胀系数较大，与整体焊接钢结构的热膨胀系数差异小，钢结构不易变形和烧损失效。同时，因用后铝镁碳砖再生料中部分石墨烧失形成的开口微孔结构与微孔刚玉的闭口微孔结构搭配，形成双峰型开闭口错落式气孔分布，再加上两种原料在使用过程中的较大体积变化差异，在骨料与基质之间以及基质中形成大量的纵横交错的微裂纹，能够容纳温度剧变带来的热应力，提高了耐火材料的热震稳定性，解决了高热膨胀系数材料的热震稳定性差的难题，且这种结构材料还具有较低的综合导热系数，能有效降低热量散失，保证了材料良好的保温性能。

本具体实施方式所制得的中间包包盖浇注料应用于大型连铸中间包，能使中间包包盖外壳温度平均降低6.5％以上，平均使用寿命达到10次以上。

因此，本具体实施方式所制备的中间包包盖浇注料能避免钢结构的变形和烧损失效，具有抗热震性能优良、保温性能好和使用寿命长的特点。

Claims

1.一种中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述中间包包盖浇注料的原料及其含量是：

所述特殊钢冶炼用钢包透气砖的制备方法是：

2.根据权利要求1所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述的用后高残碳铝镁碳砖再生颗粒的残碳含量为1～3wt％，粒径为12～0.088mm。

3.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，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；微孔刚玉颗粒的粒径为12～0.088mm。

4.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，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；微孔刚玉细粉粒径<0.088mm。

5.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述用后低残碳铝镁碳砖再生细粉残碳含量<1wt％，粒径<0.088mm。

6.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述纯铝酸钙水泥的Al₂O₃含量为70～80wt％，CaO含量为20～30wt％；纯铝酸钙水泥的粒径<0.088mm。

7.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量>99wt％，粒径<0.01mm。

8.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述氧化镁微粉的MgO含量>80wt％，粒径D₅₀为4～6μm。

9.根据权利要求l所述的中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于所述镁铝尖晶石微粉的Al₂O₃含量为70～80wt％，粒径D₅₀为4～10μm。

10.一种中间包包盖浇注料，其特征在于所述中间包包盖浇注料是根据权利要求1～9项中任一项所述的中间包包盖浇注料的制备方法所制备的中间包包盖浇注料。