CN104211420A - 一种轻量铝镁浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种轻量铝镁浇注料及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。其具体方案是:以60~75wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以10~30wt%的刚玉细粉、2~6wt%的氧化镁微粉、3~8wt%的α-Al2O3微粉和3~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。本发明制备的轻量铝镁浇注料具有优异的高温体积稳定性、抗剥落性能、隔热性能和抗渣性能,能有效提高铝镁浇注料的使用寿命。

Description

一种轻量铝镁浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于铝镁浇注料技术领域。具体涉及一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。
背景技术
钢包是钢铁冶炼过程中重要的热工设备,钢包内衬材料的性能至关重要,其寿命长短不仅关系到耐火材料的消耗和炼钢成本,而且直接影响钢的产量和质量。因此,延长钢包内衬使用寿命一直是耐火材料领域关注的重点。随着炉外精炼和连铸技术的发展,钢水在钢包内停留时间延长,钢包内衬材料的使用条件日趋苛刻,对其性能要求也随之提高。
相比于其他材质的耐火材料,铝镁浇注料由于具有较好的耐侵蚀性及耐结构剥落性,已成为目前主流的钢包内衬材料。然而,从钢厂的实际应用情况来看,目前所制备的铝镁浇注料性能方面仍存在缺陷。第一,在使用过程中Al2O3及MgO反应生成的尖晶石能够提高耐火材料的抗渣性能,但是难以分布均匀,导致钢包内衬局部受侵蚀严重;第二,原位生成尖晶石反应过程中带来较大的永久线膨胀,导致材料的抗剥落性能下降,内衬材料在中后期开裂严重,大面积剥落;第三,钢水在钢包内部温降较快,内衬材料的隔热性能有待提高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种具有优异的高温体积稳定性、抗剥落性能、隔热性能和抗渣性能的轻量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60~75wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以10~30wt%的刚玉细粉、2~6wt%的氧化镁微粉、3~8wt%的α-Al2O3微粉和3~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。
所述微孔刚玉-尖晶石颗粒的制备方法是:以55~90wt%的工业氧化铝细粉、10~45wt%的工业氢氧化铝细粉、3~6wt%的氧化镁细粉为原料,在球磨机中球磨0.5~2.5小时,再在成球机中成球,最后于1750~1900℃条件下在竖窑中保温2.5~3.5小时烧成,破碎至粒径为0.088~10mm,制得微孔刚玉-尖晶石颗粒。微孔刚玉-尖晶石颗粒的MgO含量为3~6wt%,显气孔率≤10%,闭口气孔率≥10%,平均孔径≤1μm。
所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉中的一种或两种,粒径小于0.088mm。
所述氧化镁微粉的MgO含量>95wt%,颗粒粒径D50 为4~6μm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%,颗粒粒径D50为1~3μm。
所述铝硅凝胶粉的Al2O3含量为60~80wt%,SiO2含量为20~40wt%,铝硅凝胶粉的颗粒粒径D50小于1μm。
所述工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%,粒径为0.045~0.088mm。
所述工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3含量>98wt%,粒径小于0.02mm。
所述氧化镁细粉的MgO含量>99wt%,粒径小于0.02mm。
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、采用微孔刚玉-尖晶石颗粒作为骨料,由于引入预合成尖晶石,能够避免原位生成尖晶石反应过程中的体积效应,同时,微孔能够容纳材料热处理过程中产生的热膨胀,提升材料的高温体积稳定性;
2、镁铝尖晶石在与熔渣接触时,对渣中FeO及MnO等组分的固溶是提升铝镁浇注料抗渣性能的重要原因。相比于其他引入方式,本发明能使镁铝尖晶石在浇注料中分散更为均匀,在与熔渣接触时,内衬整体抗渣性能较好,不易出现局部严重侵蚀;
3、采用的骨料为微孔颗粒,在钢包内衬材料使用过程中,骨料内部大量的闭口气孔的存在不仅能够提升材料的隔热性能,而且能够容纳温度剧变带来的热应力,提高钢包内衬材料的抗热剥落性能,同时,由于骨料平均孔径小,在与熔渣反应时,反应产物能够更快地达到过饱和,覆盖在骨料表面,提升材料抗渣性能。
本发明所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.10~+0.29%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~39%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~32%,渗透指数为45~60%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低7%以上。
因此,本发明所制备的轻量铝镁浇注料具有优异的高温体积稳定性、抗剥落性能、隔热性能和抗渣性能,能有效提高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-尖晶石颗粒的制备方法是:以55~90wt%的工业氧化铝细粉、10~45wt%的工业氢氧化铝细粉、3~6wt%的氧化镁细粉为原料,在球磨机中球磨0.5~2.5小时,再在成球机中成球,最后于1750~1900℃条件下在竖窑中保温2.5~3.5小时烧成,破碎至粒径为0.088~10mm,制得微孔刚玉-尖晶石颗粒。微孔刚玉-尖晶石颗粒的MgO含量为3~6wt%,显气孔率≤10%,闭口气孔率≥10%,平均孔径≤1μm。
所述刚玉细粉的粒径小于0.088mm。
所述氧化镁微粉的MgO含量>95wt%,颗粒粒径D50 为4~6μm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%,颗粒粒径D50为1~3μm。
所述铝硅凝胶粉的Al2O3含量为60~80wt%,SiO2含量为20~40wt%,铝硅凝胶粉的颗粒粒径D50小于1μm。
所述工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%,粒径为0.045~0.088mm。
所述工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3含量>98wt%,粒径小于0.02mm。
所述氧化镁细粉的MgO含量>99wt%,粒径小于0.02mm。
实施例1
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。以60~63wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以25~30wt%的刚玉细粉、2~4wt%的氧化镁微粉、3~5wt%的α-Al2O3微粉和3~5wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。
本实施例中,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.23~+0.26%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~31%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为24~26%,渗透指数为55~58%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低7%以上。
实施例2
一种轻量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,所述刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.24~+0.28%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~32%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为28~30%,渗透指数为56~60%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低7%以上。
实施例3
一种轻量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,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.24~+0.29%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~32%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为27~32%,渗透指数为57~60%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低7%以上。
实施例4
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。以63~67wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以20~25wt%的刚玉细粉、2~4wt%的氧化镁微粉、3~5wt%的α-Al2O3微粉和5~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。
本实施例中,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.19~+0.23%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为31~34%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为16~23%,渗透指数为52~55%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低9%以上。
实施例5
一种轻量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,所述刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.20~+0.25%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为31~33%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为19~25%,渗透指数为52~56%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低9%以上。
实施例6
一种轻量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,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.21~+0.26%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为30~33%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为21~27%,渗透指数为52~56%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低9%以上。
实施例7
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。以67~71wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以15~20wt%的刚玉细粉、4~6wt%的氧化镁微粉、5~8wt%的α-Al2O3微粉和3~5wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。
本实施例中,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.15~+0.19%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为34~36%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为14~19%,渗透指数为48~52%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低10%以上。
实施例8
一种轻量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,所述刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.17~+0.21%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为33~35%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为16~21%,渗透指数为49~53%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低10%以上。
实施例9
一种轻量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,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.17~+0.21%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为32~35%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为16~23%,渗透指数为50~52%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低10%以上。
实施例10
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。以71~75wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以10~15wt%的刚玉细粉、4~6wt%的氧化镁微粉、5~8wt%的α-Al2O3微粉和5~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料。
本实施例中,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.10~+0.13%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为36~39%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~14%,渗透指数为45~48%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低12%以上。
实施例11
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外,其余同实施例10:
本实施例中,所述刚玉细粉为白刚玉细粉。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.12~+0.14%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为35~39%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为12~14%,渗透指数为46~49%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低12%以上。
实施例12
一种轻量铝镁浇注料及其制备方法。除下述基质料外,其余同实施例10:
本实施例中,所述刚玉细粉为板状刚玉细粉和白刚玉细粉的混合物。
本实施例所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.13~+0.16%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为35~37%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为13~17%,渗透指数为48~50%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低12%以上。
由于采用上述技术方案,本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果:
1、采用微孔刚玉-尖晶石颗粒作为骨料,由于引入预合成尖晶石,能够避免原位生成尖晶石反应过程中的体积效应,同时,微孔能够容纳材料热处理过程中产生的热膨胀,提升材料的高温体积稳定性;
2、镁铝尖晶石在与熔渣接触时,对渣中FeO及MnO等组分的固溶是提升铝镁浇注料抗渣性能的重要原因。相比于其他引入方式,本具体实施方式能够使得镁铝尖晶石在浇注料中分散更为均匀,在与熔渣接触时,内衬整体抗渣性能较好,不易出现局部严重侵蚀;
3、采用的骨料为微孔颗粒,在钢包内衬材料使用过程中,骨料内部大量的闭口气孔的存在不仅能够提升材料的隔热性能,而且能够容纳温度剧变带来的热应力,提高钢包内衬材料的抗热剥落性能,同时,由于骨料平均孔径小,在与熔渣反应时,反应产物能够更快地达到过饱和,覆盖在骨料表面,提升材料抗渣性能。
本具体实施方式所制备的轻量铝镁浇注料经检测:1500℃×3h烧后线变化率为+0.10~+0.29%;1100℃水冷五次后抗折强度保持率为29~39%;1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~32%,渗透指数为45~60%;应用于200t精炼钢包,其外壳温度平均降低7%以上。
因此,本具体实施方式所制备的轻量铝镁浇注料具有优异的高温体积稳定性、抗剥落性能、隔热性能和抗渣性能,能有效提高铝镁浇注料的使用寿命。

Claims (9)

1.一种轻量铝镁浇注料的制备方法,其特征在于以60~75wt%的微孔刚玉-尖晶石颗粒为骨料,以10~30wt%的刚玉细粉、2~6wt%的氧化镁微粉、3~8wt%的α-Al2O3微粉和3~8wt%的铝硅凝胶粉为基质料;按所述骨料和所述基质料的质量百分含量,先将所述基质料混匀,再将混匀后的基质料加入所述骨料中,混合均匀,然后外加占所述骨料与所述基质料之和3~10wt%的水,搅拌均匀,振动成型,室温条件下养护12~24小时,最后在110~200℃条件下保温12~36小时,制得轻量铝镁浇注料;
所述微孔刚玉-尖晶石颗粒的制备方法是:以55~90wt%的工业氧化铝细粉、10~45wt%的工业氢氧化铝细粉、3~6wt%的氧化镁细粉为原料,在球磨机中球磨0.5~2.5小时,再在成球机中成球,最后于1750~1900℃条件下在竖窑中保温2.5~3.5小时烧成,破碎至粒径为0.088~10mm,制得微孔刚玉-尖晶石颗粒;微孔刚玉-尖晶石颗粒的MgO含量为3~6wt%,显气孔率≤10%,闭口气孔率≥10%,平均孔径≤1μm。
2.根据权利要求1所述的轻量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和白刚玉细粉中的一种或两种,粒径小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述的轻量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>95wt%,颗粒粒径D50 为4~6μm。
4.根据权利要求1所述的轻量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%,颗粒粒径D50为1~3μm。
5.根据权利要求1所述的轻量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%,铝硅凝胶粉的颗粒粒径D50小于1μm。
6.根据权利要求1所述的轻量铝镁浇注料的制备方法,其特征在于所述工业氧化铝细粉的Al2O3含量>99wt%,粒径为0.045~0.088mm。
7.根据权利要求1所述的轻量铝镁浇注料的制备方法,其特征在于所述工业氢氧化铝细粉的Al(OH)3含量>98wt%,粒径小于0.02mm。
8.根据权利要求1所述的轻量铝镁浇注料的制备方法,其特征在于所述氧化镁细粉的MgO含量>99wt%,粒径小于0.02mm。
9.一种轻量铝镁浇注料,其特征在于所述轻量铝镁浇注料是根据权利要求1~8项中任一项所述的轻量铝镁浇注料的制备方法制备的轻量铝镁浇注料。
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Denomination of invention: A lightweight Al Mg castable and its preparation method

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