CN107226683A - 一种中间包干式料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中间包干式料及其制备方法，以中间包干式料总质量为基准，所述中间包干式料由以下质量百分比的组份制成：45%~65%的电熔镁砂，15%~25%的结合剂，5%~10%的氢氧化铝微粉，5%~10%的碳酸钙粉，余量为杂质。本发明的中间包干式料成品各项技术性能指标良好，其原料绿色环保、可净化钢水；容易拆包、翻包，降低劳动强度，延长使用寿命，节约成本；制备工艺简单，施工时采用干法成型，施工环境好。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种中间包干式料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着对钢材质量要求的不断提高，钢水中要求的非金属夹杂物越少越好，随着连铸工艺技术的进步，对中间包工作层材料的寿命要求也越来越高。目前，国内外中间包工作衬主要采用硅质绝热板和镁质涂料。硅质绝热板使用后的渣壳易清除，可实现冷包浇钢，但硅质绝热板抗侵蚀性差，容易污染环境，还可使钢产生氢脆，影响钢坯质量；镁质干式料虽然具有很好的抗侵蚀性，并对钢水中的非金属夹杂物，如Al2O3、SiO2等有吸附作用，从而能提高钢水的洁净度，但其作为碱性涂料，在施工时，需加入20%-30%的水，中间包在使用前需要3-8h的干燥和5-12h的烘烤时间，以便排出涂料中的自由水和结晶水，消耗了大量的煤气，浪费了宝贵的能源。并且涂料包使用完后，涂料层与永久层之间容易烧结，造成翻包困难，渣壳难清除。
中国专利文献上公开了“一种抗钢渣渗透性较好的低成本中间包干式料及其制法”，其公告号为CN106083092A，该发明提供一种用于连铸中间包工作层内衬的镁质干式料及其制备方法，其生产成本相对较低、抗钢渣渗透性良好，在降低企业成本的前提下，有效地解决了现有技术中耐火材料抗钢渣渗透性差和抗侵蚀能力弱的问题。但是，该发明使用酚醛树脂作为黏合剂，含有甲醛和游离酚，在烘烤和使用过程中产生有害气体，危害环境和职工身体健康；此外，酚醛树脂碳化后的残碳留于包衬中，还会带来钢水增碳的问题；同时酚醛树脂作为有机物，在冶炼低碳钢时又容易往钢水中带入氢。氢对钢品质的影响非常严重，容易造成钢中白点、发纹、气孔等品质缺陷。因此，如何对目前钢铁企业所用的绝热板和镁质干式料存在的不足进行改进，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术中间包干式料污染环境、对钢水造成污染、翻包困难的问题，提供了一种绿色环保、可净化钢水、翻包容易的中间包干式料。
本发明还提供了一种工艺简单、节约成本的中间包干式料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种中间包干式料，以中间包干式料总质量为基准，所述中间包干式料由以下质量百分比的组份制成：45%~65%的电熔镁砂，15%~25%的结合剂，5%~10%的氢氧化铝微粉，5%~10%的碳酸钙粉，余量为杂质。
作为优选，所述电熔镁砂由以下质量百分比的组份组成：96.78%的MgO，1.25%的CaO，0.88%的SiO2，0.85%的Fe2O3，余量为杂质。
选取电熔镁砂作为主要原料，其杂质含量低，具有更好的抗钢渣浸蚀性，其主要成分为MgO，它对钢水中非金属夹杂物有很强的吸附作用，能够净化钢液，提高钢水的质量。在体系中加入适量的氢氧化铝微粉（平均粒径10μm），其在烘烤过程中可以分解生成活性氧化铝和水蒸气，在该过程中，水蒸气可以对中间包干式料内部的颗粒表面进行润湿，使得其中的电熔镁砂和结合剂表面水化，使部分结合剂熔解、扩散，与电熔镁砂表面产生结合作用，增强中间包干式料的耐火性能与使用强度。此外，在中间包干式料中添加适量的氢氧化铝，基于氢氧化铝脱水产生的体积收缩效应，能够减少中间包干式料在高温烧结后产生的残余膨胀，确保使用后容易拆包、翻包，延长使用寿命。
作为优选，以电熔镁砂总质量为基准计算颗粒分级为：粒径为1~3mm的电熔镁砂占22%~36%，粒径为l~0.5mm的电熔镁砂占25~35%，粒径为0.5~0.088mm的电熔镁砂占22%~24%，粒径＜0.064mm的电熔镁砂占15%~21%。
采用精细的颗粒配比，并结合实验室大量堆积实验得到本发明的颗粒配比，既能够接近最紧密堆积，又在施工过程中不发生粒度偏析，制得的中间包干式料体积密度大，性能良好，稳定性高。
作为优选，所述结合剂为低温结合剂和中温结合剂中的至少一种。所述低温结合剂为松香和/或膨润土，所述中温结合剂选自硼酸、磷酸盐和硅酸盐的一种或几种。
本发明的结合剂绿色环保，其中低温结合剂是指在干式料加热到300℃以上时即可产生结合作用的物质，中温结合剂是指可以促进中间包干式料在300℃~1000℃下烧结并提高强度的物质，本发明选用的中温结合剂为可溶于水的硼酸、磷酸盐和硅酸盐。本发明中添加的氢氧化铝微粉，其在烘烤过程中可以分解生成活性氧化铝和水蒸气，中温结合剂与水蒸汽接触后，可以与电熔镁砂的表面产生粘结作用；活性氧化铝在体系温度达到900℃时与电熔镁砂发生尖晶石反应，形成大量微细镁尖晶石，能够对钢水、钢渣起到抗渗透的作用。
作为优选，所述碳酸钙粉的粒径小于5μm，所述碳酸钙粉中CaCO3的质量百分含量不少于95%。
本发明中加入粒径较小的碳酸钙粉，成本低，能够进一步填充电熔镁砂之间的孔隙，使得中间包干式料的堆积更加紧密，提高了中间包干式料的抗渣性能，此外，碳酸钙分解生成的氧化钙有利于净化钢水。
一种中间包干式料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述配比对电熔镁砂，结合剂，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉进行称量；
（2）将电熔镁砂按照上述颗粒分级加工成以下粒径规格：1~3mm，l~0.5mm，0.5~0.088mm和＜0.064mm；
（3）将结合剂，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉一起加入到混合机中混合25~30min，得到混合粉，备用；
（4）将步骤（2）得到的电熔镁砂与混合粉加入强制搅拌机中混合5~7min，进行分装得到中间包干式料成品；
其中，步骤（2）和步骤（3）不分先后顺序，可同时操作。
本发明具有如下有益效果：
（1）原料绿色环保、可净化钢水；
（2）容易拆包、翻包，降低劳动强度，延长使用寿命，节约成本；
（3）制备工艺简单，施工时采用干法成型，施工环境好。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
（1）按照以下配比对电熔镁砂（96.78%的MgO，1.25%的CaO，0.88%的SiO2，0.85%的Fe2O3，余量为杂质），硅灰和硼酸，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉进行称量：65%的电熔镁砂，10%的硅灰和硼酸，5%的氢氧化铝微粉，8%的碳酸钙粉（粒径＜5μm， CaCO3≥95%），余量为杂质；
（2）将电熔镁砂按照以下颗粒分级加工：粒径为1~3mm的电熔镁砂占22%，粒径为l~0.5mm的电熔镁砂占35%，粒径为0.5~0.088mm的电熔镁砂占22%，粒径＜0.064mm的电熔镁砂占21%；
（3）将硅灰和硼酸，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉一起加入到混合机中混合25min，得到混合粉，备用；
（4）将步骤（2）得到的电熔镁砂与混合粉加入强制搅拌机中混合5min，进行分装得到中间包干式料成品。
技术性能指标为：体积密度（280℃，12h）≥2.0g/cm3；耐压强度：（280℃，12h）≥5MPa，（1500℃，3h）≥20MPa；线变化率（1500℃，3h）：-2%~0%。
实施例2
（1）按照以下配比对电熔镁砂（96.78%的MgO，1.25%的CaO，0.88%的SiO2，0.85%的Fe2O3，余量为杂质），膨润土和磷酸钙，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉进行称量：45%的电熔镁砂，25%的膨润土和磷酸钙，10%的氢氧化铝微粉，10%的碳酸钙粉（粒径＜5μm， CaCO3≥ 95%），余量为杂质；
（2）将电熔镁砂按照以下颗粒分级加工：粒径为1~3mm的电熔镁砂占36%，粒径为l~0.5mm的电熔镁砂占25%，粒径为0.5~0.088mm的电熔镁砂占24%，粒径＜0.064mm的电熔镁砂占15%；
（3）将膨润土和磷酸钙，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉一起加入到混合机中混合30min，得到混合粉，备用；
（4）将步骤（2）得到的电熔镁砂与混合粉加入强制搅拌机中混合7min，进行分装得到中间包干式料成品。
技术性能指标为：体积密度（280℃，12h）≥2.2g/cm3；耐压强度：（280℃，12h）≥8MPa，（1500℃，3h）≥20MPa；线变化率（1500℃，3h）：-1.5%~1.5%。
实施例3
（1）按照以下配比对电熔镁砂（96.78%的MgO，1.25%的CaO，0.88%的SiO2，0.85%的Fe2O3，余量为杂质），硅溶胶，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉进行称量：55%的电熔镁砂，20%的硅溶胶，5%的氢氧化铝微粉，9%的碳酸钙粉（粒径＜5μm，CaCO3≥95%），余量为杂质；
（2）将电熔镁砂按照以下颗粒分级加工：粒径为1~3mm的电熔镁砂占30%，粒径为l~0.5mm的电熔镁砂占30%，粒径为0.5~0.088mm的电熔镁砂占24%，粒径＜0.064mm的电熔镁砂占16%；
（3）将硅溶胶，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉一起加入到混合机中混合30min，得到混合粉，备用；
（4）将步骤（2）得到的电熔镁砂与混合粉加入强制搅拌机中混合6min，进行分装得到中间包干式料成品。
技术性能指标为：体积密度（280℃，12h）≥2.1g/cm3；耐压强度：（280℃，12h）≥5MPa，（1500℃，3h）≥25MPa；线变化率（1500℃，3h）：-2%~0.5%。
本发明的中间包干式料成品各项技术性能指标良好，其原料绿色环保、可净化钢水；容易拆包、翻包，降低劳动强度，延长使用寿命，节约成本；制备工艺简单，施工时采用干法成型，施工环境好。
Claims (7)
1.一种中间包干式料，其特征在于，以中间包干式料总质量为基准，所述中间包干式料由以下质量百分比的组份制成：45%~65%的电熔镁砂，15%~25%的结合剂，5%~10%的氢氧化铝微粉，5%~10%的碳酸钙粉，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的一种中间包干式料，其特征在于，所述电熔镁砂由以下质量百分比的组份组成：96.78%的MgO，1.25%的CaO，0.88%的SiO2，0.85%的Fe2O3，余量为杂质。
3.根据权利要求1所述的一种中间包干式料，其特征在于，以电熔镁砂总质量为基准计算颗粒分级为：粒径为1~3mm的电熔镁砂占22%~36%，粒径为l~0.5mm的电熔镁砂占25~35%，粒径为0.5~0.088mm的电熔镁砂占22%~24%，粒径＜0.064mm的电熔镁砂占15%~21%。
4.根据权利要求1所述的一种中间包干式料，其特征在于，所述结合剂为低温结合剂和中温结合剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种中间包干式料，其特征在于，所述低温结合剂为松香和/或膨润土，所述中温结合剂选自硼酸、磷酸盐和硅酸盐的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种中间包干式料，其特征在于，所述碳酸钙粉的粒径小于5μm，所述碳酸钙粉中CaCO3的质量百分含量不少于95%。
7.一种如权利要求1-6任一所述的中间包干式料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照上述配比对电熔镁砂，结合剂，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉进行称量；
（2）将电熔镁砂按照上述颗粒分级加工成以下粒径规格：1~3mm，l~0.5mm，0.5~0.088mm和＜0.064mm；
（3）将结合剂，氢氧化铝微粉，碳酸钙粉一起加入到混合机中混合25~30min，得到混合粉，备用；
（4）将步骤（2）得到的电熔镁砂与混合粉加入强制搅拌机中混合5~7min，进行分装得到中间包干式料成品。
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