CN105294082A

CN105294082A - 铝镁硅型罐沿浇注料及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN105294082A
Application number: CN201510869586.XA
Authority: CN
Inventors: 黄国炳; 毛朋; 陈超; 陈桂卫; 胡志豪
Original assignee: GANGCHENG GROUP LIANGSHAN RUIHAI INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: GANGCHENG GROUP LIANGSHAN RUIHAI INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明属于炼钢钢包耐火材料技术领域，具体涉及一种炼钢钢包铝镁硅型罐沿浇注料及其制备方法和用途。本发明为钢包罐沿提供一种铝镁硅型罐沿浇注料，其原料是由下述重量百分比的组分组成：粒径3-8mm废滑板颗粒20～25％、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒45～50％、矾土粉5-8％、烧结镁粉9-12％、水泥3-7％、微硅粉3-5％、αAl₂O₃微粉5-7％、六偏磷酸钠0.2-0.3％、防爆纤维0.015％-0.02％。本发明铝镁硅型罐沿浇注料填充的钢包罐沿填充更为紧密，强度高、热力学性能稳定，能有效解决了钢包罐沿施工性差，龟裂、强度低、热稳定性差、处理罐沿沾渣物难等问题。

Description

铝镁硅型罐沿浇注料及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于炼钢钢包耐火材料技术领域，具体涉及一种炼钢钢包铝镁硅型罐沿浇注料及其制备方法和用途。

背景技术

钢包在周转使用过程中，钢包罐沿部分一般不接触钢水和钢渣，但有时因出钢量发生波动时，出钢量多时钢水又接触罐沿部分。故要求此部位耐材具有良好的中、高温强度，为了均衡钢包内衬寿命，降低钢包衬材料消耗及提高钢包安全的可靠性，特选择铝镁硅型浇注料来解决上述难题，在实验中作样、烧样中设置单因子变量中发现，αAl₂O₃在铝镁型浇注料中添加量在5-7％时施工性能较好、耐压强度及抗热震性较好，线变化率在110℃*24h，1100℃*3h，1550℃*3h下变化较小；SiO₂在铝镁浇注料中添加3-5％时，能减少相应施工加水量，且高温周转时具有较好的抗渣性能；铝镁浇注料中体密及强度随着MgO含量呈现先增强后降低的变化规律，其含量在9-12％时试样具有较好的体密和强度。

四川西钢钒炼钢厂钢包设计容积为200t，在进行吹氩时，钢水飞溅至罐沿钢板附近，容易形成很大的罐沿钢渣，且罐沿钢板易烧坏变形，罐沿钢板压不住第18环镁碳砖，在处理罐沿残渣时，会造成罐沿掉砖，提前停罐，严重时，造成钢包渣线砖松动而产生漏钢，另外钢包罐沿板的更换安装时间长，严重的影响大罐周转，在此应用背景下，本申请的发明人欲为钢包罐沿提供一种能够解决钢包罐沿钢渣处理难、改善烘烤过程中龟裂、高温使用过程中热稳定性差等问题的铝镁硅型罐沿浇注料，采用罐沿整体浇筑后，能从根本上解决罐沿掉砖和渣线部位漏钢，处理罐沿钢渣时间大大的缩短。

发明内容

本发明所解决的技术问题是为钢包罐沿提供一种铝镁硅型罐沿浇注料及其制备方法，该铝镁硅型罐沿浇注料能够解决钢包罐沿钢渣处理难、改善烘烤过程中龟裂、高温使用过程中热稳定性差等问题。

本发明铝镁硅型罐沿浇注料，原料是由下述重量百分比的组分组成：粒径3-8mm废滑板颗粒20％～25％；粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒45％～50％；矾土粉5％-8％；烧结镁粉9％-12％；水泥3％-7％；微硅粉3％-5％；αAl₂O₃微粉5％-7％；六偏磷酸钠0.2％-0.3％；防爆纤维0.015％-0.02％。

上述技术方案中，由上述原料制成的铝镁硅型罐沿浇注料成分按重量百分比计为：Al₂O₃≥65％，MgO≥9％，SiO₂≥2.8％。

上述技术方案中，铝镁硅型罐沿浇注料按重量计含水量≤1％。

为了控制铝镁硅型罐沿浇注料的粒度、成分和含水量，选择原料时控制原料废滑板颗粒按重量计含三氧化二铝≥75％，其粒度分别为3-8mm，0.088mm-3mm；所述矾土粉按重量计含三氧化二铝≥85％，其粒度为＜0.044mm；所述烧结镁粉按重量计含氧化镁≥90％，其粒度为＜0.088mm；水泥为铝酸钙系水泥，按重量计含三氧化二铝≥50％，其粒度为＜0.05mm；所述的微硅粉按重量计含有二氧化硅≥94％，其粒度为＜0.074mm；所述的αAl₂O₃微粉按重量计含有三氧化二铝≥99％，其粒度为＜0.074mm；各原料含水量之和≤1％。上述原料控制可以避免因原料不合格，导致在制备后再处理铝镁硅型罐沿浇注料的成分、粒度和含水量，增加处理成本。

本发明铝镁硅型罐沿浇注料的制备方法。该方法包括如下步骤：

a、按重量百分比称取粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒、矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维；

b、先加入粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒，混合，然后依次加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维进行搅拌，即得铝镁硅型罐沿浇注料。

上述技术方案中，步骤b中，先混合两种粒度的废滑板颗粒再依次与各原料混合有利于原料混合均匀。具体应用时，先加入粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒混合，搅拌时间2-3min，再依次加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维进行搅拌，搅拌3-5min，控制总的搅拌时间为5～8min即可。

本发明铝镁硅型罐沿浇注料用于钢包罐沿施工，填充的钢包罐沿更为紧密，强度高、热力学性能稳定，能有效解决了钢包罐沿施工性差，龟裂、强度低、热稳定性差、处理罐沿沾渣物难等问题。

具体实施方式

本发明铝镁硅型罐沿浇注料，其原料由下述重量百分比的组分组成：废滑板颗粒3-8mm20～25％、废滑板颗粒0.088mm-3mm45～50％、矾土粉5-8％，烧结镁粉9-12％，水泥3-7％，微硅粉3-5％，αAl₂O₃微粉5-7％，六偏磷酸钠0.2-0.3％，防爆纤维0.015％-0.02％。

具体实施时，铝镁硅型罐沿浇注料的制备方法采用以下步骤制备：

a、按要求控制原料废滑板颗粒、矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、六偏磷酸钠、防爆纤维的主要物质含量及粒度；b、将废滑板颗粒0.088mm-3mm，废滑板颗粒3-8mm按配比依次送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌一定时间后，再依次加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、六偏磷酸钠、防爆纤维搅拌。

按照发明人实际生产量，将废滑板颗粒0.088mm-3mm，废滑板颗粒3-8mm按配比送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌2min后，再加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、硅尘粉、αAl₂O₃微粉、六偏磷酸钠、防爆纤维进行搅拌，总的搅拌时间控制在5～8min既能混合均匀，又不会造成搅拌作业时间过长。

将搅拌均匀的原料通过三通放料阀打包装袋。

本发明制备所得铝镁硅型罐沿浇注料满足以下理化指标：

表1铝镁硅型罐沿浇注料理化指标

本发明铝镁硅型罐沿浇注料在原材料的选择上，采用废滑板颗粒、αAl₂O₃微粉、矾土粉提供Al₂O₃，采用烧结镁粉提供MgO，采用微硅粉提供SiO₂，采用水泥提供前期施工强度，采用αAl₂O₃微粉、烧结镁粉、微硅粉充当结合剂，因为微硅粉水溶后具有一定的粘性，采用六偏磷酸钠提供流动性能，增强施工性能，采用防爆纤维提升烘烤过程中水蒸气的输导，降低显气孔率。

废滑板颗粒是废滑板回收后经不同规格破碎机破碎所产生，其主要成分为白刚玉，含有少量的Sic以及石墨，钢包所用滑板其使用面积仅占总面积的10％左右，其余90％用后均被白白扔掉，不仅污染了环境，在耐火材料领域造成极大的浪费，其具有Al₂O₃含量高、硬度大、熔点高、化学稳定好等特点，国内系列浇注料，废滑板颗粒成分均占总比重的70％左右，其主要在初期起到一个支撑锁紧粉料的作用，而在后期高温过程中强度也能很好的体现，稳定其使用寿命，但废滑板颗粒成分过多会使浇注料的流动性变差，成型变差，易开裂等，故经研究发现废滑板颗粒成分占产品比重的70％较为合适，耐火材料微粉所占比例为30％，其主要作为浇注料结合剂，其主要作用是在加水搅拌过程中形成的融浆，填补颗粒周边的缝隙，粉料的选型极为重要，如耐火微粉选型无法与颗粒成分相似或同步，在浇注使用后初期、中期将会出现开裂，结合性差等问题；回收废滑板作为铝镁硅型罐沿浇注料颗粒机架，其成分既能满足其实验使用效果，亦能减少相应成本、浪费和污染。

矾土粉、αAl₂O₃微粉其成分主要为Al₂O₃，其作用是与浇注料中的烧结镁粉高温下反应生成铝镁尖晶石，这种尖晶石很细小，能有效阻止熔渣的渗透，同时降低浇注料的显气孔率，提高浇注料耐压强度，改善浇注料的抗剥落性及热震稳定性。同时在使用过程中发生尖晶石反应，其与SiO₂生成2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂结合相其具有较好的抗侵蚀性及微膨胀性，这种相最低共融温度为1700℃，有利于减少高温下液相的产生，提高高温力学性能，其微膨胀性也能很好的填补初期烘烤过程中形成的细小裂纹。

微硅粉其主要成分为SiO₂，微硅粉的加入能在高温使用过程中与尖晶石反应生成相应结合相，提高浇注料的力学性能。

烧结镁粉其主要成分为MgO，其能与三氧化二铝形成细小尖晶石，降低其显气孔率。

水泥采用铝酸钙系水泥，其中氧化铝含量在50～60％左右的均可作为本发明使用的水泥，这类水泥水化性能稳定，机械强度优异，而且强度提升合适，适于作为铝镁硅型罐沿浇注料提供前期施工强度。特别的，申请人采用的水泥具体为长铝牌A600水泥是郑州长城特种水泥有限公司生产的CA(铝酸—钙)-50铝酸盐水泥，其氧化铝含量在50～60％左右，其在施工过程中具有稳定的水化性能，强度提升合适以及优异的机械强度等特点。

微硅粉、αAl₂O₃微粉、矾土粉、烧结镁粉同时在水化过程中具有一定的结合性能，无需加入任何结合剂成分，即能满足施工浇注要求。外加剂六偏磷酸钠，其适用于含硅的物料，具有一定的分散性能，能提高其浇注料的自流性。

防爆纤维，细小纤维状物质，其贯穿于浇注料的各个缝隙中，能在钢包罐烘烤过程中输导水蒸气的排出，避免水蒸气无法排出，爆裂产生气孔。

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例中所采用的废滑板颗粒、矾土粉、烧结镁粉、微硅粉、长铝牌水泥A600、αAl₂O₃微粉理化指标检测情况见表2：

表2试验用铝镁硅型罐沿浇注料原料化检验结果

实施例中六种原料的技术指标：废滑板颗粒按重量计含三氧化二铝≥70％，其粒度分别为3-8mm，0.088mm-1mm；所述矾土粉按重量计含三氧化二铝≥85％，其粒度为＜0.044mm；所述烧结镁粉按重量计含氧化镁≥90％，其粒度为＜0.088mm；长铝牌水泥A600按重量计含三氧化二铝≥50％，＜60％，其粒度为＜0.05mm，所述的微硅粉按重量计含有二氧化硅≥94％，其粒度为＜0.074mm；所述的α三氧化二铝微粉按重量计含有三氧化二铝≥99％，其粒度为＜0.074mm。

实施例1

将检验合格的45重量份的0.088mm-3mm废滑板颗粒、25重量份的3-8mm废滑板颗粒送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌2min后，再将8重量份的矾土粉、9重量份的烧结镁粉、5重量份的长铝牌A600水泥、3重量份的硅尘粉、5重量份的α三氧化二铝微粉送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌4min后，将混匀的物料通过三通阀放料装置放进干燥的吨袋包装袋内，按500Kg/袋进行包装，系好开口标识入库备用，取样检测铝镁硅型罐沿浇注料的理化指标(检测结果见表3)，检测合格后再运至西昌钢钒炼钢厂修砌作业区进行使用。炼钢钢包罐沿使用本实施例铝镁硅型罐沿浇注料作为钢包罐沿浇注材料，本次送往西昌钢钒炼钢厂协力修砌作业区10吨铝镁硅型罐沿浇注料，收集了4个炼钢罐分别一个大修后的数据与使用原铝镁浇注料4个大修罐数据做对比，4个罐子施工情况良好，在烘烤过程中均无掉料，剥落现象发生，表面平均龟裂数明显减少，由10个/m²减少至4个/m^2，。4个罐子罐沿原始厚度平均约为230mm，观察使用一个大修周期后的罐沿浇注料，发现原残料平均厚度(85mm)，罐沿钢板轻微变形，且处理罐沿结渣原铝镁浇注料平均时间为10分钟/个，因渣线砖松动导致钢水渗漏次数为0，因渣线砖松动导致提前停罐次数为0.5次，而使用罐沿浇注的浇注料残料平均厚度为(125)mm，4个罐子罐沿钢板均无产生变形，无需更换罐沿钢板，使用铝镁硅型罐沿浇注料处理结渣时间降低至5分钟/个，因渣线砖松动导致钢水渗漏次数为0，因渣线砖松动导致提前停罐次数为0次。

表3实施例1铝镁硅型罐沿浇注料理化检测指标

项目	检测结果％
		Al₂O₃，％	65.3
MgO，％	9
		SiO2，％	2.82
体积密度(110℃×24h)，g/cm³	2.9
		耐火度，℃	1735
耐压强度(1500℃×3h)，MPa	62
		常温耐压强度(110℃×24h)，MPa	44
常温抗折强度(110℃×3h)，MPa	4.3
		常温抗折强度(1500℃×3h)，MPa	8.3
线变化率(1500℃×3h)，％	-0.09

实施例2

将检验合格的50重量份的0.088mm-3mm废滑板颗粒、20重量份的3-8mm废滑板颗粒送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌2min后，再将5重量份的矾土粉、12重量份的烧结镁粉、3重量份的长铝牌A600水泥、5重量份的硅尘粉、5重量份的α三氧化二铝微粉送入滚筒式搅拌机内进行混合搅拌，经混合搅拌4min后，将混匀的物料通过三通阀连接的放料装置放进干燥的吨袋包装袋内，按500Kg/袋进行包装，系好开口标识入库备用，取样检测铝镁硅型罐沿浇注料的理化指标(检测结果见表4)，检测合格后再运至西昌钢钒炼钢厂修砌作业区进行使用。炼钢钢包罐沿使用本实施例铝镁硅型罐沿浇注料作为钢包罐沿浇注材料，本次供货10吨，收集了4个炼钢罐分别一个大修后的数据与使用原铝镁浇注料4个大修罐数据做对比，4个罐子施工情况良好，在烘烤过程中均无掉料，剥落现象发生，表面平均裂纹数明显减少，由9个/m²减少至5.2个/m^2，。4个罐子罐沿原始厚度平均约为230mm，观察使用一个大修周期后的罐沿浇注料，发现原残料平均厚度(113mm)，而使用罐沿浇注的浇注料残料平均厚度为(149)mm，4个罐子罐沿钢板均无产生变形，无需更换罐沿钢板，且处理罐沿结渣平均时间由8.6分钟/个，降低至4.8分钟/个，因渣线砖松动导致钢水渗漏次数0，因渣线砖松动导致提前停罐次数0次。

表4实施例2铝镁硅型罐沿浇注料理化检测指标

项目	检测结果％
		Al₂O₃，％	63.5
MgO，％	10.8
		SiO2，％	4.7
体积密度(110℃×24h)，g/cm³	3.5
		耐火度，℃	1758
耐压强度(1500℃×3h)，MPa	67
		常温耐压强度(110℃×24h)，MPa	42.6
常温抗折强度(110℃×3h)，MPa	4.18
		抗折强度(1500℃×3h)，MPa	8.6
线变化率(1500℃×3h)，％	-0.15

根据本发明的背景技术以及实施例1、2的内容可以得出：本发明铝镁硅型罐沿浇注料在炼钢罐上的应用能够提高浇注料施工性能、改善烘烤过程中浇注料表面龟裂数，提高中高温性能稳定性，减少罐沿渣处理时间，应用前景广阔。

Claims

1.铝镁硅型罐沿浇注料，其特征在于：原料是由下述重量百分比的组分组成：

粒径3-8mm废滑板颗粒20％～25％；

粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒45％～50％；

矾土粉5％-8％；

烧结镁粉9％-12％；

水泥3％-7％；

微硅粉3％-5％；

αAl₂O₃微粉5％-7％；

六偏磷酸钠0.2％-0.3％；

防爆纤维0.015％-0.02％。

2.根据权利要求1所述的铝镁硅型罐沿浇注料，其特征在于：所述铝镁硅型罐沿浇注料的化学成分按重量百分比计为：Al₂O₃≥65％，MgO≥9％，SiO₂≥2.8％。

3.根据权利要求1所述的铝镁硅型罐沿浇注料，其特征在于：满足以下至少任意一项：

所述废滑板颗粒按重量计含三氧化二铝≥75％；

所述矾土粉按重量计含三氧化二铝≥85％，其粒度为＜0.044mm；

所述烧结镁粉按重量计含氧化镁≥90％，其粒度为＜0.088mm；

所述水泥为铝酸钙系水泥，按重量计含三氧化二铝≥50％，其粒度为＜0.05mm；

所述的微硅粉按重量计含有二氧化硅≥94％，其粒度为＜0.074mm；

所述的αAl₂O₃微粉按重量计含有三氧化二铝≥99％，其粒度为＜0.074mm；

各原料含水量之和≤1％。

4.权利要求1-3任一项所述的铝镁硅型罐沿浇注料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、取粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒、矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维；

b、先加入粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒混合，然后依次加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维进行搅拌，即得铝镁硅型罐沿浇注料。

5.根据权利要求4所述的铝镁硅型罐沿浇注料的制备方法，其特征在于：步骤b先加入粒径3-8mm废滑板颗粒、粒径0.088mm-3mm废滑板颗粒混合，搅拌时间2-3min，再依次加入矾土粉、烧结镁粉、水泥、微硅粉、αAl₂O₃微粉、外加剂六偏磷酸钠及防爆纤维进行搅拌，搅拌3-5min，控制总的搅拌时间为5～8min。

6.权利要求1-3任一项所述铝镁硅型罐沿浇注料用于钢包罐沿施工。