CN104827020B - 一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合式高寿命低成本钢包水口座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部至上而下设置有流钢孔和安装孔，座砖本体包括上本体和下本体，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本体采用高纯度铬镁刚玉浇注料浇注成型，上本体高度h为180～230mm，下本体采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体的高度大于上本体的高度。应用本发明制备的复合式高寿命低成本钢包水口座砖优于现有专利CN102310192A技术生产的复合式座砖，生产成本同比降低25％以上，侵蚀速率同比降低0.4mm/炉，使用寿命同比提高4～6炉。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖及其制备工艺，属炼钢耐火材料技术领域。
背景技术
钢包是炼钢装运钢水和LF、RH等炉外精炼的基本容器，水口是钢水流出钢包的通道，而水口座砖是定位水口、置于钢包包底内衬的耐火材料元件。目前，现有技术生产的钢包水口座砖寿命低，是影响钢包工作衬耐火材料寿命和成本的几个关键共性技术难题之一。现有技术生产的钢包水口座砖存在以下问题和不足：(1)水口座砖本体的上部、下部采用相同品级的浇注料浇注成型，性价比低，使用寿命低；(2)钢包水口座砖本体与流钢孔分别采用两种材质和机压、浇注两次成型工艺，工艺复杂，生产成本高；(3)目前的座砖多为方砖，由于方砖壁厚不均匀，会产生热应力，导致座砖部分部位缩孔、变形、裂纹，使座砖使用寿命缩短。
中国专利文献CN201455253U(专利号：200920016943.8)公开了一种在炼钢生产过程中使用的一种新型钢水罐水口座砖，为筒状结构，由上部圆台体、中部圆柱体、下部的圆台体组成，上部圆台体通道入口直径D1为150～240mm，下部连接的圆柱体通道直径D2为80～100mm。上部圆台体的高度L1为80～200mm。该专利存在以下不足：水口座砖本体上部、下部采用统一品质的浇注料浇注成型，由于上部直接与高温钢水、熔渣接触，其侵蚀速率大于本体下部，座砖本体上部、下部采用相同品级的浇注料，增加了成本，性价比低。
中国专利文献CN102310192A(申请号：201110297586.9)公开了一种新型的复合式座砖，包括相互固定的压制座砖、浇注座砖，压制座砖上开设有第一座砖口，浇注座砖上开设有第二座砖口，所述第一、第二座砖口共轴，第二座砖口内设置有水口，水口的上端与第一座砖口的底部抵接，水口的轴线与所述第一、第二座砖口共轴，该专利存在以下不足：虽然一般压制座砖的原料成本比浇注座砖的原料成本低，但压制座砖的制造费用比浇注座砖的制造费用高，且其使用寿命远远低于现有技术生产的高品级浇注水口座砖，如铬刚玉质浇注水口座砖。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖，该钢包水口座砖的本体上部、下部采用不同品级的浇注料一次复合浇注成型，简化了生产工艺，提高了性价比，使得本发明制备的复合式高寿命低成本钢包水口座砖优于现有专利CN102310192A(申请号：201110297586.9)技术生产的复合式座砖，生产成本同比降低10％以上，侵蚀速率同比降低0.4mm/炉，使用寿命同比提高4～6炉。
本发明还提供一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部自上而下设置有流钢孔和安装孔，流钢孔与安装孔同轴相对并贯穿座砖本体；所述的座砖本体包括上本体和下本体，其特征在于，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，所述的上本体采用高纯度铬镁刚玉浇注料浇注成型，上本体高度h为180～230mm，下本体采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体的高度大于上本体的高度。
本发明优选的，上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉22～25％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉9.0～11％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉10～12％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉8.0～9.0％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉10～14％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉9.0～11％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0～6.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.0～3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0～3.0％，电熔Cr2O3微粉4.0～6.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0～3.0％，α-Al2O3微粉3.5～5.5％，活性SiO2微粉0.8～1.2％，纯铝酸钙水泥3.5～4.5％，木钙0.05～0.1％，六偏磷酸钠0.15～0.18％，耐热钢纤维0.02～0.05％，均为重量百分比。
本发明优选的，下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉21～24％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉9.0～12％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉刚玉10～12％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉8.0～10％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉刚玉12～15％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉6.0～8.0％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉5.0～8.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.0～3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0～3.0％，电熔Cr2O3微粉2.5～3.5％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0～3.0％，α-Al2O3微粉4.2～6.0％，活性SiO2微粉0.8～1.2％，纯铝酸钙水泥3.2～4.0％，木钙0.05～0.1％，六偏磷酸钠0.15～0.22％，耐热钢纤维0.02～0.03％，均为重量百分比。
本发明优选的，上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉23～24％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉10～11％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉10.5～11％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉8.5～8.8％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉11～13％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉10～10.5％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.5～4.5％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.5～2.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.5～2.0％，电熔Cr2O3微粉4.5～5.5％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.5～2.0％，α-Al2O3微粉4.0～4.5％，活性SiO2微粉0.9～1.0％，纯铝酸钙水泥3.8～4.0％，木钙0.06～0.08％，六偏磷酸钠0.16～0.17％，耐热钢纤维0.03～0.04％，均为重量百分比。
本发明优选的，下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉22～23％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉10～11％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉刚玉10.5～11％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉8.5～9.5％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉刚玉13～14％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉6.5～7.5％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉6.0～7.5％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.5～2.8％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.2～2.8％，电熔Cr2O3微粉2.6～3.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉2.0～2.5％，α-Al2O3微粉4.5～5.5％，活性SiO2微粉1.0～1.1％，纯铝酸钙水泥3.5～3.8％，木钙0.06～0.08％，六偏磷酸钠0.16～0.20％，耐热钢纤维0.02～0.03％，均为重量百分比。
本发明最为优选的，上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉22％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉11％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉12％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉9.0％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉14％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉11％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0％，电熔Cr2O3微粉4.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0％，α-Al2O3微粉3.5％，活性SiO2微粉0.8％，纯铝酸钙水泥4.45％，木钙0.05％，六偏磷酸钠0.15％，耐热钢纤维0.05％，均为重量百分比。
本发明最为优选的，下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉21％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉12％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉12％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉10％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉15％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉8.0％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉5.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0％，电熔Cr2O3微粉2.5％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0％，α-Al2O3微粉4.2％，活性SiO2微粉0.8％，纯铝酸钙水泥3.2％，木钙0.1％，六偏磷酸钠0.15％，耐热钢纤维0.05％，均为重量百分比。
所述电熔白刚玉是用工业氧化铝电熔生产，其Al2O3≥98.1％，SiO2≤0.5％，Fe2O3≤0.3％，TiO2≤0.2％，CaO≤0.29％，MgO≤0.14％，K2O≤0.05％，Na2O≤0.41％，体积密度≥3.80g/cm3，显气孔率≤4.0％。
所述板状刚玉，是用工业氧化铝采用电熔法法生产，氧化铝晶粒达到完全的再结晶α-Al2O3，其Al2O3≥99.3％，SiO2≤0.18％，Fe2O3≤0.1％，Na2O≤0.28％，体积密度≥3.76g/cm3，显气孔率≤2.6％。
所述电熔镁砂选用牌号为BMS—97。
所述电熔Cr2O3微粉，浅绿至深绿色细小六方结晶，Cr2O3≥99％,熔点2266±25℃，水分含量≤0.2％，320目筛余物≤0.5％。
所述电熔尖晶石，其MgO含量为28.4～36.6％，Al2O3含量为52.9～70.4％，SiO2含量为0.3～3.33％，Fe2O3含量为0.3～1.89％，CaO含量为0.4～0.89％，TiO2含量为2.10～2.52％，体积密度≥3.17g/cm3，显气孔率≤6.9％。
所述活性SiO2微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品，硅灰中SiO2含量≥92％，粒度小于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。
所述α-Al2O3微粉，是工业氧化铝煅烧制成的，其Al2O3微粉＞99％，粒度小于2μm。
所述纯铝酸钙水泥，其牌号为CA-70。
所述木钙，是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，其木质素含量为55-65％，水不溶物为0.5-1.5％，还原物为5-13％，PH值：4.5–7。
所述耐热钢纤维，是用含铬镍等合金元素的耐热钢生产的，选用牌号为310。
所述矾土基烧结刚玉，是用铝土矿烧结生产，其Al2O3≥98.7％，SiO2≤0.01％，Fe2O3≤0.12％，TiO2≤0.01％，CaO≤0.02％，MgO≤0.02％，K2O≤0.02％，Na2O≤0.05％，体积密度≥3.67g/cm3，显气孔率≤1.8％。
本发明优选的，所述座砖本体的外径D为380～400mm，座砖本体的总高度H为440～470mm。
本发明的座砖本体的平均壁厚为50～100mm。
本发明优选的，所述流钢孔包括圆台形通道和圆柱形通道，圆台形通道和部分圆柱形通道位于上本体内，圆台性通道位于圆柱形通道的上方并与圆柱形通道同轴对接，圆台形通道(3)的上端口直径d1为203～210mm，下端口直径d2为152～160mm，圆台高度c为45～55mm，圆柱形通道的直径与上部圆台形通道的下端口直径d2一致。
本发明优选的，剩余部分圆柱形通道及安装孔位于下本体内，所述的安装孔为圆台形，圆台形安装孔位于圆柱形通道的下方并与圆柱形通道同轴对接，圆台形安装孔的下端口直径d3为182～190mm，上端口直径与流钢孔的圆柱形通道的直径一致。
本发明优选的，位于上本内的圆柱形通道直径与位于下本内的圆柱形通道直径相同，圆柱形通道总高度b为230～263mm。
经无数次实验，本发明意外发现：(1)座砖本体整体为圆柱形，横剖面为圆形，上本体采用高纯度铬镁刚玉浇注料浇注而成，高度h为180～230mm，下本体采用普通铬镁刚玉浇注料浇注而成，同比横剖面以圆的直径为边长的正方形的钢包水口座砖本体，浇注料用量同比减少21.5％，而使用寿命同比提高4～6炉，这是基于钢包水口座砖本体上部、下部不同的使用条件和使用性能要求，本体上部直接与高温钢水、熔渣接触，要求其抗冲刷、抗侵蚀性能强，而本体下部不直接与高温钢水、熔渣接触，其抗冲刷、抗侵蚀性能可适当降低，而高度h为180～230mm，这是基于高温钢水、熔渣对本体上部的最大侵蚀高度，是通过实验室抗渣性测试和现场应用验证后确定的；圆柱形座砖本体壁厚均匀，在制备烘烤和浇钢使用过程中，温度沿壁分布均匀，减少了热应力，避免缩孔、变形、裂纹，由此延长了圆柱形座砖的使用寿命。
(2)本发明上本体用高纯度铬镁刚玉浇注料和下本体用普通铬镁刚玉浇注料的物料组成中，物料的临界粒度(即最大粒度)均由现有技术的8mm增大到15mm，同时配加适量的Cr2O3微粉，这是基于大量的实验与研究确定的，临界粒度由8mm增大到15mm，可提高浇注料对高温钢水、熔渣的抗侵蚀性能，而配加的Cr2O3微粉与基质中的Al2O3反应形成铝铬固溶体，与其他杂质反应形成高黏度的含铬玻璃相，呈孤岛状充填在铬刚玉晶体之间，而且黏度较大，能阻止熔渣的渗透，提高其抗渣性，降低其侵蚀速率。
(3)通过大量的实验与研究，本发明上本体用高纯度铬镁刚玉浇注料和下本体用普通铬镁刚玉浇注料的物料组成中，电熔镁砂均采用0.088mm≦粒度<0.5mm和粒度≦0.044mm的粗细两种粒度加入，可以控制电熔镁砂中的MgO与基质中的Al2O3反应生成尖晶石的速度，使得尖晶石晶体交错生长、基质致密化，使得浇注料的烧后线变化逐渐增大，提高其抗热震性，解决了现有技术只用单一的镁砂微粉与Al2O3快速反应、导致浇注料的体积快速膨胀引发的裂纹及水口座砖断裂问题。
上述复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，先浇注上本体，然后浇注下本体，包括步骤如下：
1)将制备水口座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；
2)按照上本体的高纯度铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5～10分钟，混合均匀后加入物料总重量4.5～5.0％的水，湿混5～10分钟，混合均匀，得上本体泥料；
3)将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度h为180～230mm；
4)按照下本体的铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5～10分钟，混合均匀后加入物料总重量5.0～5.5％的水，湿混5～10分钟，混合均匀，得下本体泥料；
5)将上本体泥料摊平，在上本体泥料凝固前立即将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；
6)在温度17-25℃、湿度大于90％的条件下养护2～3天后，脱模，制得钢包水口座砖本体生坯；
7)将钢包水口座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。
本发明优选的，钢包水口座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从0～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至135～150℃；b、在135～150℃保温，保温时间12～16h；c、再从135～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至235～250℃；d、在235～250℃保温，保温时间8～12h；e、再从235～250℃以15℃/h升温速度升温，升温至575～600℃，f、在575～600℃保温8～12h后，停火自然冷却，冷却时间12～24h。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的复合式高寿命低成本钢包水口座砖上本体由高纯度铬镁刚玉浇注料浇注而成，高度h为180～230mm，下本体由普通铬镁刚玉浇注料浇注而成，同时本体呈圆柱形，取得了预料不到的技术效果：使得本发明的复合式高寿命低成本钢包水口座砖的性价比优于现有专利CN102310192A(申请号：201110297586.9)技术生产的复合式座砖，生产成本同比降低10％以上。
(2)在复合式高寿命低成本钢包水口座砖上本体用高纯度铬镁刚玉浇注料和本体下部用普通铬镁刚玉浇注料的物料组成中，临界粒度(即最大粒度)由现有技术的8mm增大到15mm，同时在上述两种浇注料的物料组成中配加适量的Cr2O3微粉，取得了预料不到的技术效果：使得本发明的复合式高寿命低成本钢包水口座砖的抗渣性均优于现有技术生产的铬刚玉质钢包水口座砖，侵蚀速率同比降低0.4mm/炉，使用寿命同比提高4～6炉。
(3)在复合式高寿命低成本钢包水口座砖本体上部用高纯度铬镁刚玉浇注料和本体下部用普通铬镁刚玉浇注料的物料组成中，电熔镁砂均采用0.088mm≦粒度<0.5mm和粒度≦0.044mm的粗细两种粒度加入，取得了预料不到的技术效果：使得本发明的复合式钢包水口座砖的质量稳定性优于现有技术生产的铬刚玉质钢包水口座砖，水口座砖断裂问题得到本质解决。
(4)本发明的复合式高寿命低成本钢包水口座砖应用后，钢包水口座砖的上腕部形成的凹坑减小，使得流钢口内投放的引流砂量减少，引流砂吨钢消耗同比降低0.04kg。
附图说明
图1是本发明的复合式高寿命低成本钢包水口座砖主视结构示意图，
图2为图1钢包水口座砖的俯视结构示意图。
图中：1-上本体；2-下本体；3-圆台形通道；4-圆柱形通道；5-安装孔。
具体实施方式
以下实施例是对发明的制备工艺进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖，结构如图1、2所示，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部至上而下设置有流钢孔和安装孔，流钢孔5与安装孔同轴相对并贯穿座砖本体；所述的座砖本体包括上本体1和下本体2，上本体1和下本体2分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本体1采用高纯度铬镁刚玉浇注料浇注成型，上本体1高度h为230mm，下本体2采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体2的高度大于上本体1的高度。流钢孔包括圆台形通道3和圆柱形通道4，圆台形通道3和部分圆柱形通道4位于上本体1内，圆台性通道位3于圆柱形通道4的上方并与圆柱形通道4同轴对接，圆台形通道3的上端口直径d1为203mm，下端口直径d2为152mm，圆台高度c为45mm，圆柱形通道的直径与上部圆台形通道的下端口直径d2一致。剩余部分圆柱形通道4及安装孔5位于下本体2内，安装孔5为圆台形，圆台形安装孔位于圆柱形通道4的下方并与圆柱形通道4同轴对接，圆台形安装孔的下端口直径d3为182mm，上端口直径与流钢孔的圆柱形通道的直径一致。
座砖本体的外径D为380mm，座砖本体的总高度H为470mm。位于上本内的圆柱形通道直径与位于下本内的圆柱形通道直径相同，圆柱形通道总高度b为263mm。
上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉22％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉11％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉12％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉9.0％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉14％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉11％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0％，电熔Cr2O3微粉4.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0％，α-Al2O3微粉3.5％，活性SiO2微粉0.8％，纯铝酸钙水泥4.45％，木钙0.05％，六偏磷酸钠0.15％，耐热钢纤维0.05％，均为重量百分比。
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉21％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉12％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉12％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉10％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉15％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉8.0％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉5.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0％，电熔Cr2O3微粉2.5％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0％，α-Al2O3微粉4.2％，活性SiO2微粉0.8％，纯铝酸钙水泥3.2％，木钙0.1％，六偏磷酸钠0.15％，耐热钢纤维0.05％，均为重量百分比。
所述电熔白刚玉是用工业氧化铝电熔生产，其Al2O3含量为98.1％，SiO2含量为0.5％，Fe2O3含量为0.3％，TiO2含量为0.2％，CaO含量为0.2％，MgO含量为0.14％，K2O含量为0.05％，Na2O含量为0.41％，体积密度为3.81g/cm3，显气孔率为3.5％。
所述板状刚玉，是用工业氧化铝采用电熔法法生产，氧化铝晶粒达到完全的再结晶α-Al2O3，其Al2O3含量为99.3％，SiO2含量为0.18％，Fe2O3含量为0.1％，Na2O含量为0.24％，体积密度为3.76g/cm3，显气孔率为2.6％。
所述电熔Cr2O3微粉，浅绿至深绿色细小六方结晶，Cr2O3含量为99.2％,熔点2266±25℃，水分含量为0.2％，320目筛余物为0.5％。
所述电熔尖晶石，其MgO含量为36.6％，Al2O3含量为52.9％，SiO2含量为3.33％，Fe2O3含量为1.89％，CaO含量为0.89％，TiO2含量为2.52％，体积密度为3.20g/cm3，显气孔率为6.9％。
所述活性SiO2微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品，硅灰中SiO2含量为94％，粒度小于5μm，且粒度小于2μm的占85％。
所述α-Al2O3微粉，是工业氧化铝煅烧制成的，其Al2O3微粉99.1％，粒度小于2μm。
所述木钙，是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，其木质素含量为55％，水不溶物为0.5％，还原物为13％，PH值为4.5。
所述矾土基烧结刚玉，是用铝土矿烧结生产，其Al2O3含量为98.7％，SiO2含量为0.01％，Fe2O3含量为0.12％，TiO2含量为0.01％，CaO含量为0.02％，MgO含量为0.02％，K2O含量为0.02％，Na2O含量为0.05％，体积密度为3.67g/cm3，显气孔率为1.8％。
制备方法：
上述复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，先浇注上本体，然后浇注下本体，包括步骤如下：
1)将制备水口座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；
2)按照上本体的高纯度铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5分钟，混合均匀后加入物料总重量4.5％的水，湿混10分钟，混合均匀，得上本体泥料；
3)将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度h为230mm；
4)按照下本体的铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5分钟，混合均匀后加入物料总重量5.0％的水，湿混10分钟，混合均匀，得下本体泥料；
5)将上本体泥料摊平，在上本体泥料凝固前立即将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；
6)在温度23℃、湿度大于90％的条件下养护3天后，脱模，制得钢包水口座砖本体生坯；
7)将钢包水口座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。钢包水口座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从20℃以10℃/h升温速度升温，升温至135℃；b、在135℃保温，保温时间12h；c、再从135℃以10℃/h升温速度升温，升温至235℃；d、在235℃保温，保温时间12h；e、再从235℃以15℃/h升温速度升温，升温至575℃，f、在575℃保温12h后，停火自然冷却，冷却时间24h。
实施例2
同实施例1，不同之处在于：
本体1高度h为180mm，下本体2采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体2的高度大于上本体1的高度。圆台形通道3的上端口直径d1为210mm，下端口直径d2为160mm，圆台高度c为60mm，圆柱形通道的直径与上部圆台形通道的下端口直径d2一致。圆台形安装孔的下端口直径d3为190mm，上端口直径与流钢孔的圆柱形通道的直径一致。
座砖本体的外径D为400mm，座砖本体的总高度H为470mm。位于上本内的圆柱形通道直径与位于下本内的圆柱形通道直径相同，圆柱形通道总高度b为230mm。
上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉25％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉9％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉10％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉8.0％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉10％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉9％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉6.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉3.0％，电熔Cr2O3微粉6.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉3.0％，α-Al2O3微粉5.5％，活性SiO2微粉1.2％，纯铝酸钙水泥3.0％，木钙0.1％，六偏磷酸钠0.18％，耐热钢纤维0.02％，均为重量百分比。
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉24％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉9％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉10％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉8％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉12％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉6.0％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉8.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉3.0％，电熔Cr2O3微粉3.5％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉3.0％，α-Al2O3微粉6.0％，活性SiO2微粉1.2％，纯铝酸钙水泥4.0％，木钙0.05％，六偏磷酸钠0.22％，耐热钢纤维0.03％，均为重量百分比。
所述电熔尖晶石，其MgO含量为28.4％，Al2O3含量为70.4％，SiO2含量为0.0％，Fe2O3含量为0.5％，CaO含量为0.40％，TiO2含量为0.4％，体积密度为3.17g/cm3，显气孔率为1.9％。
制备方法：
上述复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，先浇注上本体，然后浇注下本体，包括步骤如下：
1)将制备水口座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；
2)按照上本体的高纯度铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混10分钟，混合均匀后加入物料总重量5.0％的水，湿混5分钟，混合均匀，得上本体泥料；
3)将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度h为180mm；
4)按照下本体的铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5分钟，混合均匀后加入物料总重量5.5％的水，湿混10分钟，混合均匀，得下本体泥料；
5)将上本体泥料摊平，在上本体泥料凝固前立即将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；
6)在温度20℃、湿度大于90％的条件下养护2天后，脱模，制得钢包水口座砖本体生坯；
7)将钢包水口座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。钢包水口座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从20℃以10℃/h升温速度升温，升温至150℃；b、在150℃保温，保温时间16h；c、再从150℃以10℃/h升温速度升温，升温至250℃；d、在250℃保温，保温时间8h；e、再从250℃以15℃/h升温速度升温，升温至600℃，f、在600℃保温8h后，停火自然冷却，冷却时间24h。
实施例3
同实施例1，不同之处在于：
本体1高度h为200mm，下本体2采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体2的高度大于上本体1的高度。圆台形通道3的上端口直径d1为205mm，下端口直径d2为155mm，圆台高度c为50mm，圆柱形通道的直径与上部圆台形通道的下端口直径d2一致。圆台形安装孔的下端口直径d3为186mm，上端口直径与流钢孔的圆柱形通道的直径一致。
座砖本体的外径D为390mm。
上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉24％，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉10％，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉11％，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉9.0％，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉12％，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉10％，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉4.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.0％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0％，电熔Cr2O3微粉5.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉2.0％，α-Al2O3微粉4.5％，活性SiO2微粉1.0％，纯铝酸钙水泥3.22％，木钙0.08％，六偏磷酸钠0.16％，耐热钢纤维0.04％，均为重量百分比。
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉22％，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉10％，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉11％，1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉9％，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉14％，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉7.0％，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉7.0％，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.5％，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.5％，电熔Cr2O3微粉3.0％，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉2.0％，α-Al2O3微粉5.0％，活性SiO2微粉1.0％，纯铝酸钙水泥3.7％，木钙0.07％，六偏磷酸钠0.19％，耐热钢纤维0.04％，均为重量百分比。
制备方法：
上述复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，先浇注上本体，然后浇注下本体，包括步骤如下：
1)将制备水口座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；
2)按照上本体的高纯度铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混7分钟，混合均匀后加入物料总重量4.8％的水，湿混8分钟，混合均匀，得上本体泥料；
3)将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度h为200mm；
4)按照下本体的铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混8分钟，混合均匀后加入物料总重量5.2％的水，湿混6分钟，混合均匀，得下本体泥料；
5)将上本体泥料摊平，在上本体泥料凝固前立即将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；
6)在温度17℃、湿度大于90％的条件下养护3天后，脱模，制得钢包水口座砖本体生坯；
7)将钢包水口座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。钢包水口座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从30℃以10℃/h升温速度升温，升温至135℃；b、在135℃保温，保温时间16h；c、再从135℃以10℃/h升温速度升温，升温至250℃；d、在250℃保温，保温时间10h；e、再从250℃以15℃/h升温速度升温，升温至585℃，f、在585℃保温10h后，停火自然冷却，冷却时间16h。
对比例：中国专利文献CN102310192A(申请号：201110297586.9)公开了一种新型的复合式座砖，包括相互固定的压制座砖、浇注座砖。
本发明实施例1-3与对比文献(中国专利文献CN102310192A(申请号：201110297586.9)公开了一种新型的复合式座砖，包括相互固定的压制座砖、浇注座砖)的生产工艺、成本及在130tLF钢包上使用情况对比，如下表1所示：
表1
通过上表1中的数据对比，本发明制备的复合式高寿命低成本钢包水口座砖优于现有专利CN102310192A(申请号：201110297586.9)技术生产的复合式座砖，生产工艺简单，制造费用低，生产成本同比降低10％以上，侵蚀速率同比降低0.4mm/炉，使用寿命同比提高4～6炉，引流砂吨钢消耗同比降低0.04kg。
Claims (9)
1.一种复合式高寿命低成本钢包水口座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部至上而下设置有流钢孔和安装孔，流钢孔与安装孔同轴相对并贯穿座砖本体；所述的座砖本体包括上本体和下本体，其特征在于，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，所述的上本体采用高纯度铬镁刚玉浇注料浇注成型，上本体高度h为180～230mm，下本体采用铬镁刚玉浇注料浇注成型，下本体的高度大于上本体的高度；上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉22~25%，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉9.0~11%，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉10~12%，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉8.0~9.0%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉10~14%，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉9.0~11%，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0~6.0%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.0~3.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0~3.0%，电熔Cr2O3微粉4.0~6.0%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0~3.0%，α-Al2O3微粉3.5~5.5%，活性SiO2微粉0.8~1.2%，纯铝酸钙水泥3.5~4.5%，木钙0.05~0.1%，六偏磷酸钠0.15~0.18%，耐热钢纤维0.02~0.05%，均为重量百分比；
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉21~24%，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉9.0~12%，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉刚玉10~12%， 1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉8.0~10%，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉刚玉12~15%，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉6.0~8.0%，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉5.0~8.0%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.0~3.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0~3.0%，电熔Cr2O3微粉2.5~3.5%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0~3.0%，α-Al2O3微粉4.2~6.0%，活性SiO2微粉0.8~1.2%，纯铝酸钙水泥3.2~4.0%，木钙0.05~0.1%，六偏磷酸钠0.15~0.22%，耐热钢纤维0.02~0.03%，均为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉23~24%，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉10~11%，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉10.5~11%，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉8.5~8.8%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉11~13%，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉10~10.5%，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.5~4.5%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.5~2.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.5~2.0%，电熔Cr2O3微粉4.5~5.5%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.5~2.0%，α-Al2O3微粉4.0~4.5%，活性SiO2微粉0.9~1.0%，纯铝酸钙水泥3.8~4.0%，木钙0.06~0.08%，六偏磷酸钠0.16~0.17%，耐热钢纤维0.03~0.04%，均为重量百分比；
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉22~23%，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉10~11%，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉刚玉10.5~11%， 1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉8.5~9.5%，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉刚玉13~14%，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉6.5~7.5%，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉6.0~7.5%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉2.5~2.8%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.2~2.8%，电熔Cr2O3微粉2.6~3.0%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉2.0~2.5%，α-Al2O3微粉4.5~5.5%，活性SiO2微粉1.0~1.1%，纯铝酸钙水泥3.5~3.8%，木钙0.06~0.08%，六偏磷酸钠0.16~0.20%，耐热钢纤维0.02~0.03%，均为重量百分比。
3.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，上本体采用的高纯度铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉22%，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉11%，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉12%， 1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉9.0%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉14%，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉11%，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0%，电熔Cr2O3微粉4.0%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0%，α-Al2O3微粉3.5%，活性SiO2微粉0.8%，纯铝酸钙水泥4.45%，木钙0.05%，六偏磷酸钠0.15%，耐热钢纤维0.05%，均为重量百分比；
下本体采用的铬镁刚玉浇注料，按重量百分比由下述组分组成：10mm≦粒度<15mm的矾土基烧结刚玉21%，5mm≦粒度<10mm的矾土基烧结刚玉12%，3mm≦粒度<5mm的矾土基烧结刚玉12%， 1mm≦粒度<3mm的矾土基烧结刚玉刚玉10%，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基烧结刚玉15%，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉8.0%，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉5.0%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉3.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉2.0%，电熔Cr2O3微粉2.5%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0%，α-Al2O3微粉4.2%，活性SiO2微粉0.8%，纯铝酸钙水泥3.2%，木钙0.1%，六偏磷酸钠0.15%，耐热钢纤维0.05%，均为重量百分比。
4.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，所述座砖本体的外径D为380～400mm，座砖本体的总高度H为440～470mm，座砖本体的平均壁厚为50～100mm。
5.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，所述流钢孔包括圆台形通道和圆柱形通道，圆台形通道和部分圆柱形通道位于上本体内，圆台性通道位于圆柱形通道的上方并与圆柱形通道同轴对接，圆台形通道（3）的上端口直径d1为203～210mm，下端口直径d2为152～160mm，圆台高度c为45～55mm，圆柱形通道的直径与上部圆台形通道的下端口直径d2一致。
6.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，剩余部分圆柱形通道及安装孔位于下本体内，所述的安装孔为圆台形，圆台形安装孔位于圆柱形通道的下方并与圆柱形通道同轴对接，圆台形安装孔的下端口直径d3为182～190mm，上端口直径与流钢孔的圆柱形通道的直径一致。
7.根据权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖，其特征在于，位于上本内的圆柱形通道直径与位于下本内的圆柱形通道直径相同，圆柱形通道总高度b为230～263mm。
8.权利要求1所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，先浇注上本体，然后浇注下本体，包括步骤如下：
1）将制备水口座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；
2）按照上本体的高纯度铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5~10分钟，混合均匀后加入物料总重量4.5～5.0%的水，湿混5~10分钟，混合均匀，得上本体泥料；
3）将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度h为180～230mm；
4）按照下本体的铬镁刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5~10分钟，混合均匀后加入物料总重量5.0～5.5%的水，湿混5~10分钟，混合均匀，得下本体泥料；
5）将上本体泥料摊平，在上本体泥料凝固前立即将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；
6）在温度17-25℃、湿度大于90%的条件下养护2～3天后，脱模，制得钢包水口座砖本体生坯；
7）将钢包水口座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。
9.根据权利要求8所述的复合式高寿命低成本钢包水口座砖的制备方法，其特征在于，钢包水口座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从0～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至135～150℃；b、在135～150℃保温，保温时间12～16h；c、再从135～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至235～250℃；d、在235～250℃保温，保温时间8～12h；e、再从235～250℃以15℃/h升温速度升温，升温至575～600℃，f、在575～600℃保温8～12h后，停火自然冷却，冷却时间12～24h。
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