CN107117944B - 一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：镁钙砂10.0％～40.0％；石灰石8.0％～30.0％；镁砂20.0％～55.0％；熟石灰粉1.0％～10.0％；纸纤维0.5％～2.0％；粘土泥0.5％～5.0％；氯化钙0.5％～3.0％；硅微粉0.5％～3.0％；三聚磷酸钠0.1％～1.0％；六偏磷酸钠0.1％～1.0％。在高温下，该镁钙质涂抹料中CaO主要以游离态存在，能有效吸附钢水中的S、P、Si、Al等非金属夹杂物，同时可大幅度降低钢中夹杂物含量和夹杂物粒径，并且具有优良的防水化性能，能够适应中间包内温度的急剧变化；具有适当的常温强度、中温强度和高温强度，对高温钢水具有较高的抗损毁能力；具有良好的施工性能，便于涂抹施工。

Description

一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法。
背景技术
随着钢铁工业的发展及对洁净钢需求量的增加，对耐火材料的质量要求越来越高，而钢的洁净度与耐火材料的材质、品种、质量、使用等密切相关。目前连铸中间包工作衬采用的涂抹料有两种：镁质和镁钙质。镁钙质相比镁质涂抹料具有更好的钢水脱氧脱氮效果，脱氧率能高出5％～15％，脱氮率高出8％～16％，能有效去除钢中S、P、Si、Al等非金属夹杂物，同时可大幅度降低钢中夹杂物含量和夹杂物粒径。
但镁钙质涂抹料主要存在以下问题：(1)采用镁质涂抹料，抗水化性能差，施工性能不好。(2)采用镁钙质涂抹料制作的中间包，使用过程中出现裂纹，影响中间包寿命。因此，镁钙质涂抹料在国内推广使用受限，目前国内大部分钢厂连铸中间包工作衬均采用镁质涂抹料。如果通过研究创新，开发的镁钙质涂抹料的防水化性能(即施工性能)与镁质涂抹料相当并实现其工业应用，对提高产品质量具有非常好的现实意义。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法，其以防水化性能好的镁钙砂、石灰石、镁砂及氢氧化钙为CaO源，并加入纸纤维、粘土泥、氯化钙、硅微粉、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作为复合添加剂，以提高镁钙质涂抹料的防水化、防爆、强度及施工性能。
本发明采取的技术方案为：
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0001299509240000021
进一步地，所述洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0001299509240000022
Figure BDA0001299509240000031
更进一步地，所述洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0001299509240000032
进一步地，所述洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0001299509240000033
Figure BDA0001299509240000041
进一步地，所述洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0001299509240000042
所述石灰石破碎成粒度为1.0～0.2mm的颗粒。
所述镁砂中MgO的质量百分含量＞90.0％；所述镁砂破碎成粒度分别为3.0～1.0mm、1.0～0.2mm和＜0.074mm的颗粒
所述镁钙砂破碎成粒度为3.0～1.0mm的颗粒；所述镁钙砂中CaO的质量百分含量在40％～55％。
在上述的配方中，(3.0～1.0mm的镁砂颗粒+3.0～1.0mm的镁钙砂颗粒)：(1.0～0.2mm的石灰石颗粒+1.0～0.2mm的镁砂颗粒)：(＜0.074mm的镁砂颗粒+其他组分)，三者的质量之比为7：1：2或者6：1：3；
其中，其他组分的粒径均在0.074mm以下，以上的颗粒配比是按照颗粒紧密堆积原理“两头大，中间小”进行设计的，3.0～1.0mm粗颗粒在配方中起到了骨架的作用，保证了产品的高温强度；＜0.074mm的细颗粒起到填充空隙的作用，并对粗颗粒进行包裹和粘附，细颗粒具有较高的比表面积，易于硅微粉结合剂作用直接影响产品的各项性能，粗颗粒、中颗粒、细颗粒的相互配合使用，保证了本发明公开的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料具有良好的施工性、防爆性、防水化性能及优异的常温、中温及高温强度。
本发明还公开了上述洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料。
本发明公开的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料的配方中，没有加入任何的溶剂，这样镁钙质涂抹料容易粘糊在中间包永久层上，保证其具有良好的施工性能，易与永久衬粘附，无回落、流淌、渗水现象；
纸纤维的加入，可以保证镁钙质涂抹料)养护过程中不鼓包，无大面积网裂和既宽又深的大裂纹；此外，中间包在烘烤的条件下，由于空气、燃气流量大、升温速度快，纸纤维的加入可以保证涂抹料在此过程中不刺落和爆裂；
烧结剂粘土泥的加入有利于涂抹料高温烧结，增加其高温强度，这样提高了其抗钢水和渣的侵蚀性好，能够适应多炉连浇；
氯化钙的加入可以隔离氧化钙水化；三聚磷酸钠及六偏磷酸钠为减水剂，可以降低涂抹料的含水量，三者配合使用，可以提高镁钙质涂抹料的防水化性能。
通过复合选用上述含量范围的镁砂、镁钙砂、石灰石及氢氧化钙，保证了本发明公开的镁钙质涂抹料中的MgO含量在30.0％～70.0％、CaO含量在15.0％～55.0％；在高温下，该镁钙质涂抹料中CaO主要以游离态存在，能有效吸附钢水中的S、P、Si、Al等非金属夹杂物，同时可大幅度降低钢中夹杂物含量和夹杂物粒径，提高了钢水的洁净度，同时利于涂抹料的解体，便于清渣。并且连铸中间包，在使用之后其冷却是用水淋浇冷却，冷却水或水蒸气与材料中游离CaO反应生成Ca(OH)2，同时伴随着巨大的体积膨胀，加剧涂层粉化，十分有利于解体。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
(1)CaO≥15.0％，在连铸中间包的生产中具有更好的钢水脱氧脱氮效果，能有效去除钢中S、P、Si、Al等非金属夹杂物，同时可大幅度降低钢中夹杂物含量和夹杂物粒径；
(2)具有优良的防水化性能，能够适应中间包内温度的急剧变化；
(3)具有适当的常温强度和高温强度，对高温钢水具有较高的抵抗能力；
(4)具有良好的施工性能，便于涂抹施工。
具体实施方式
下面结合实施例1～5及比较例1～2对本发明进行详细说明。
实施例1～5中，所有的颗粒级别及配比均按照以下要求进行：
石灰石破碎成粒度为1.0～0.2mm的颗粒；镁砂破碎成粒度分别为3.0～1.0mm、1.0～0.2mm mm和＜0.074mm的颗粒，镁砂中MgO的质量百分含量＞90.0％；镁钙砂破碎成粒度为3.0～1.0mm的颗粒，镁钙砂中CaO的质量百分含量在40％～55％；其余组分的粒径均在0.074mm以下；
并且，(3.0～1.0mm的镁砂颗粒+3.0～1.0mm的镁钙砂颗粒)：(1.0～0.2mm的石灰石颗粒+1.0～0.2mm的镁砂颗粒)：(＜0.074mm的镁砂颗粒+其他组分)，三者的质量之比为7：1：2或者6：1：3。
实施例1
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括如表1中实施例1所示的重量百分比的原料：
表1各实施例的镁钙质涂抹料的原料配比表
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例1 比较例2
镁砂 42.0％ 50.0％ 49.0％ 33.0％ 21.0％ 55.0％ 15.0％
镁钙砂 40.0％ 20.0％ 30.0％ 23.0％ 14.0％ - 30.0％
石灰石 8.0％ 18.0％ 10.0％ 24.0％ 30.0％ 30.0％ 18.0％
氢氧化钙 4.0％ 6.0％ 4.0％ 8.0％ 10.0％ 10.0％ 20.0％
硅微粉 2.0％ 2.0％ 2.0％ 1.2％ 3.0％ 2.0％ 2.0％
纸纤维 1.0％ 1.0％ 0.5％ 1.4％ 2.0％ 2.0％ 3.0％
粘土泥 1.0％ 1.0％ 3.0％ 2.1％ 5.0％ - 3.0％
氯化钙 1.0％ 1.0％ 0.5％ 1.7％ 2.8％ - 5.0％
三聚 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.7％ 1.0％ 0.5％ 2.0％
六偏 0.5％ 0.5％ 0.5％ 0.7％ 1.0％ 0.5％ 2.0％
其制备方法如下：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2。
实施例2
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括如表1中实施例2所示的重量百分比的原料。
其制备方法如下：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2。
实施例3
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括如表1中实施例3所示的重量百分比的原料。
其制备方法如下：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2。
实施例4
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括如表1中实施例4所示的重量百分比的原料。
其制备方法如下：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2。
实施例5
一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，包括如表1中实施例5所示的重量百分比的原料。
其制备方法如下：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2。
比较例1
(1)将配方量的石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2，从表2中可以看出：在配方中不加镁钙砂，其理化指标达不到使用要求。
比较例2
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其理化指标见表2，从表2中可以看出：如果部分或者原料的含量范围在本发明公开的范围之外，其理化指标达不到使用要求。
表2各实施例得到的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料的理化指标表
Figure BDA0001299509240000101
Figure BDA0001299509240000111
从上述表2中可以看出，对于本发明实施例1～5得到的镁钙质涂抹料，其在1100℃×3h的强度都较低，从0.8MPa到3.0MPa。其主要原因为1100℃处理过程中活性CaO和SiO2反应生成ρ一C2S，在冷却到800～600℃过程转化为γ一C2S，伴有很大的体积膨胀，导致结构破坏；另外石灰石在1100℃迅速分解，生成大量的CO2气体放出，引起体积疏松；以及有机纤维烧掉，形成大量的气孔。在1100℃温度下该种镁钙质涂抹料生成的液相有限，不能完全填充各颗粒之间，从而影响中温强度。
上述参照实施例对一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0002500941190000011
(3.0～1.0mm的镁砂颗粒+3.0～1.0mm的镁钙砂颗粒)：(1.0～0.2mm的石灰石颗粒+1.0～0.2mm的镁砂颗粒)：(＜0.074mm的镁砂颗粒+其他组分)，三者的质量之比为7：1：2或者6：1：3；
原料中其他组分的粒径均在0.074mm以下。
2.根据权利要求1所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0002500941190000012
Figure FDA0002500941190000021
3.根据权利要求2所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0002500941190000022
4.根据权利要求1所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0002500941190000023
Figure FDA0002500941190000031
5.根据权利要求1所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0002500941190000032
6.根据权利要求1～5任意一项所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，所述石灰石破碎成粒度为1.0～0.2mm的颗粒。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，所述镁砂中MgO的质量百分含量＞90.0％；所述镁砂破碎成粒度分别为3.0～1.0mm、1.0～0.2mm 和＜0.074mm的颗粒；
8.根据权利要求1～5任意一项所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料，其特征在于，所述镁钙砂破碎成粒度为3.0～1.0mm的颗粒；所述镁钙砂中CaO的质量百分含量在40％～55％。
9.根据权利要求1～5任意一项所述的洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的镁钙砂、石灰石、氢氧化钙和镁砂混合均匀，制得混合物料A；
(2)再将其他余下的配方量的物料均匀混合，制成混合物料B；
(3)将步骤(1)得到的混合物料A与步骤(2)得到的混合物料B混合均匀后，进行检测包装即可制得洁净钢用中间包复合镁钙质涂抹料。
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