CN107805058B - 一种钢包用刚玉质包底砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钢包用刚玉质包底砖及其制备方法。所述包底砖由混合料和结合剂制备而成，所述混合料包括如下重量百分比的原料：板状刚玉颗粒20～40％；白刚玉颗粒10～20％；电熔镁砂颗粒1～10％；刚玉类细粉15～34％；鳞片石墨1～6％；尖晶石微粉2～8％；氧化铝微粉2～8％；碳化硅细粉0.5～3％。以板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒等作为主要原料，与矾土相比较，引入板状刚玉及白刚玉后，包底砖的抗折耐压强度、抗热震性、抗蠕变性、抗剥落性均有很大程度提升，可远远满足钢厂使用要求。

Description

一种钢包用刚玉质包底砖及其制备方法
技术领域
本发明属耐火材料技术领域，具体涉及一种钢包用刚玉质包底砖及其制备方法，制品主要适用于钢包包底工作层部位。
背景技术
钢包是冶金工业的重要器件，起着储存，转运钢水的作用；同时还要进行炉外精炼的双重任务，钢包使用寿命的长短，不仅关系到耐火材料的消耗，而且直接影响炼钢的正常生产。
近年来，钢包的二次精炼比日益增高，与此同时，对钢的精炼质量的要求越来越高，钢包的工作条件也日趋严酷。为适应上述情况，进一步提高钢的精炼质量、降低耐火材料消耗与精炼成本，需要对钢包包底砖的使用寿命、耐侵蚀性提出更高的要求。
目前，钢包包底砖一般为铝镁碳材质，主要采用铝矾土、镁砂等做为主要原料制作而成，但是这类材料的耐侵蚀性较差、使用寿命较短。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢包用刚玉质包底砖及其制备方法。以板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒等作为主要原料，与矾土相比较，引入板状刚玉及白刚玉后，包底砖的抗折耐压强度、抗热震性、抗蠕变性、抗剥落性均有很大程度提升，可远远满足钢厂使用要求。
本发明采取的技术方案为：
一种钢包用刚玉质包底砖，所述包底砖由混合料和结合剂制备而成，所述混合料包括如下重量百分比的原料：
板状刚玉颗粒 20～40％；
白刚玉颗粒 10～20％；
电熔镁砂颗粒 1～10％；
刚玉类细粉 15～34％；
鳞片石墨 1～6％；
尖晶石微粉 2～8％；
氧化铝微粉 2～8％；
碳化硅细粉 0.5～3％。
所述结合剂的用量为所述混合料用量的4～6％。
所述结合剂为酚醛树脂。
所述板状刚玉颗粒由5～3mm、3～1mm和1mm以下粒度的颗粒组成；所述白刚玉颗粒由3～1mm和1mm以下粒度的颗粒组成；所述电熔镁砂颗粒的粒度为1mm以下。
所述碳化硅细粉粒度为100目～325目；所述尖晶石微粉和氧化铝微粉粒径均为2～5μm。
所述刚玉类细粉为板状刚玉细粉、白刚玉细粉及亚白刚玉细粉中的一种或多种。
所述亚白刚玉细粉及白刚玉细粉中Al2O3的含量≥98.5％，pH值呈中性；所述电熔镁砂颗粒中MgO的含量≥97％。
所述氧化铝微粉为α～Al2O3微粉或β～Al2O3微粉。
本发明还提供了一种钢包用刚玉质包底砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的刚玉类细粉、尖晶石微粉、氧化铝微粉及碳化硅细粉进行预混40～50min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾1～2分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分结合剂进行混练5～10min，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼20～30min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料进行热处理，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
所述步骤(3)中，部分结合剂的重量为结合剂总重量的5～10％。
所述步骤(5)中，热处理的温度为180～250℃，时间为24～36h。
与现有技术相比，本发明提供的钢包用刚玉质包底砖以板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒为骨料，在包底砖中起到支撑的作用，以酚醛树脂作为结合剂，鳞片石墨的加入提高了包底砖的抗渣性，包底砖的各原料根据紧密堆积原理进行合理的颗粒级配，有利于提高包底砖的致密性、均匀性和加工性；添加氧化铝微粉、尖晶石微粉有利于提高制品高温性能，增加制品强度，降低气孔率；引入碳化硅能改善包底砖的抗侵蚀性，从而提高制品的使用寿命。
根据本发明公开的方法得到的钢包用刚玉质包底砖的常温耐压强度≥70MPa、高温抗折强度≥15MPa、气孔率≤9％、体积密度≥3.15g/cm3。
具体实施方式
实施例1
一种钢包用刚玉质包底砖，由混合料和酚醛树脂制备而成，酚醛树脂的用量为所述混合料用量的4.5％，所述混合料包括如下重量百分比的原料，如表1所示。
其制备方法为：
(1)将配方量的刚玉类细粉、尖晶石微粉、氧化铝微粉及碳化硅细粉进行预混40min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾1分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分结合剂进行混练5min，部分结合剂的重量为结合剂总重量的6％，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼25min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料采用摩擦压力机轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料185℃烘烤36小时，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
表1
Figure BDA0001453624490000041
Figure BDA0001453624490000051
实施例2
一种钢包用刚玉质包底砖，由混合料和酚醛树脂制备而成，酚醛树脂的用量为所述混合料用量的4.5％，所述混合料包括如下重量百分比的原料，如表2所示。
其制备方法为：
(1)将配方量的刚玉类细粉、尖晶石微粉、氧化铝微粉及碳化硅细粉进行预混45min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾2分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分结合剂进行混练8min，部分结合剂的重量为结合剂总重量的8％，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼30min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料采用摩擦压力机轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料200℃烘烤30小时，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
表2
Figure BDA0001453624490000052
Figure BDA0001453624490000061
实施例3
一种钢包用刚玉质包底砖，由混合料和酚醛树脂制备而成，酚醛树脂的用量为所述混合料用量的4.5％，所述混合料包括如下重量百分比的原料，如表3所示。
其制备方法为：
(1)将配方量的刚玉类细粉、尖晶石微粉、氧化铝微粉及碳化硅细粉进行预混50min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾1分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分结合剂进行混练10min，部分结合剂的重量为结合剂总重量的10％，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼20min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料采用摩擦压力机轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料245℃烘烤25小时，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
表3
Figure BDA0001453624490000071
对比例1
一种钢包用包底砖，包括如下重量百分比的原料，如表4所示，其制备方法为：向混炼机中加入各原料混碾40min，将混碾好的泥料轧制成型，于200℃烘烤24小时。
表4
Figure BDA0001453624490000072
Figure BDA0001453624490000081
各实施例与对比例得到的包底砖的性能如表5所示。
表5
指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
常温耐压强度，MPa 76 82 79 45
高温抗折强度1400℃×0.5h，MPa 19 17 18 8
气孔率％ 3.5 4.1 3.7 14
体积密度g/cm<sup>3</sup> 4.99 4.18 4.55 3.0
在向包底砖的配方中引入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、尖晶石微粉、氧化铝微粉及碳化硅细粉后，包底砖的性能得到了很大程度的提升。且与传统包底砖相比，本发明提供的包底砖的抗折耐压强度、抗热震性、抗蠕变性、抗剥落性相对于传统包底砖均有很大程度提升，使用寿命也明显提升，可提高4-6次，且同等次数下残厚可提高20-30mm，可满足钢厂需求。
上述参照实施例对一种钢包用刚玉质包底砖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 (4)

1.一种钢包用刚玉质包底砖，其特征在于，所述包底砖由混合料和酚醛树脂制备而成，所述混合料包括如下重量百分比的原料：
板状刚玉颗粒20％，其中5～3mm粒度的板状刚玉颗粒为8％，3～1mm粒度的板状刚玉颗粒7％，1mm以下粒度板状刚玉颗粒为5％；
白刚玉颗粒15％，其中3～1mm粒度的白刚玉颗粒为7％，1mm以下粒度的白刚玉颗粒为8％；
电熔镁砂颗粒10％，电熔镁砂颗粒的粒度为1mm以下；
325目粒度的板状刚玉细粉12％，240目粒度的亚白刚玉细粉7％，240目粒度的白刚玉细粉15％；
100目粒度的鳞片石墨3％，
2μm粒度的尖晶石微粉8％；
5μm粒度的α-Al2O3微粉7％；
180目粒度的碳化硅细粉3％。
2.根据权利要求1所述钢包用刚玉质包底砖的制备方法，所述酚醛树脂的用量为所述混合料用量的4.5％，其制备方法步骤为：
(1)将配方量的各刚玉细粉、尖晶石微粉、α-Al2O3微粉及碳化硅细粉进行预混40min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾1分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分酚醛树脂进行混练5min，部分酚醛树脂的重量为酚醛树脂总重量的6％，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼25min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料采用摩擦压力机轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料185℃烘烤36小时，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
3.一种钢包用刚玉质包底砖，其特征在于，所述包底砖由混合料和酚醛树脂制备而成，所述混合料包括如下重量百分比的原料：
板状刚玉颗粒30％，其中5～3mm粒度的板状刚玉颗粒为10％，3～1mm粒度的板状刚玉颗粒7％，1mm以下粒度板状刚玉颗粒为13％；
白刚玉颗粒15％，其中3～1mm粒度的白刚玉颗粒为10％，1mm以下粒度的白刚玉颗粒为5％；
电熔镁砂颗粒8％，电熔镁砂颗粒的粒度为1mm以下；
240目粒度的亚白刚玉细粉17％，240目粒度的白刚玉细粉15％；
100目粒度的鳞片石墨4％，
2μm粒度的尖晶石微粉8％；
5μm粒度的β-Al2O3微粉2％；
180目粒度的碳化硅细粉1％。
4.根据权利要求3所述钢包用刚玉质包底砖的制备方法，所述酚醛树脂的用量为所述混合料用量的4.5％，其制备方法步骤为：
(1)将配方量的各刚玉细粉、尖晶石微粉、β-Al2O3微粉及碳化硅细粉进行预混45min，得到预混细粉；
(2)向混炼机中加入板状刚玉颗粒、白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒和鳞片石墨，混碾2分钟；
(3)向步骤(2)中加入部分酚醛树脂进行混练8min，部分酚醛树脂的重量为酚醛树脂总重量的8％，然后加入预混细粉和剩余结合剂，继续混炼30min，得到泥料；
(4)将步骤(3)混炼好的泥料采用摩擦压力机轧制成型；
(5)将轧制成型后的泥料200℃烘烤30小时，经检验、包装，即可得到所述钢包用刚玉质包底砖。
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