CN108585805A - 一种中包用永久层浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中包用永久层浇注料及其制备方法，属于耐火材料制造领域。一种中包用永久层浇注料，其特征在于它是由以下重量百分比的原料制备而成：铝矾土熟料颗粒40～60％、铝矾土熟料细粉10～30％、蓝晶石粉5～15％、氧化铝微粉5～10％、焦宝石熟料颗粒5～15％、焦宝石熟料细粉2～8％、高温水泥2～7％、硅微粉1～5％、三聚磷酸钠0.1～0.2％、六偏磷酸钠0.05～0.2％。

Description

一种中包用永久层浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料制造领域，特别涉及一种中包用永久层浇注料及其制备方法。
背景技术
中包用永久层是位于炼钢炉工作层后侧的耐火层，在炼钢炉工作过程中可以支撑工作层，防止炉中钢水在发生渗钢或穿钢意外后进一步烧穿泄露，产生严重的安全事故问题，同时在正常工作过程中还具有对炼钢炉保温绝热的效果，因此在钢铁冶炼生产中具有非常重要的作用。
目前，市场上的中包永久层主要采用高温水泥结合矾土熟料浇注成型的制造方法，在浇注料中大量采用高铝水泥和矾土细粉，使得浇注料基质中被迫引入较多的钙元素，导致中包永久层的使用寿命较短。使用几个包役后，中包永久层的本体产生裂纹，部分位置出现严重烧结，表面剥落等现象，需要现场施工人员经常重复性的进行修补作业，造成工人劳动强度较高，中包永久层的裂缝宽度和深度也随着使用次数的增加不断加大，使得钢铁冶炼生产存在的安全隐患。另外，随着耐火材料工业制造水平技术的提高，钢铁厂中间包商业交易的整体承包已经成为主流，钢铁公司不断要求耐火材料生产厂家提高工作层质量以减少对钢水的污染，而耐火材料生产厂家在努力提高中包永久层工作衬质量的同时，为降低生产成本，在施工时大幅度降低中包永久层的厚度，造成永久层在使用中表面温度越来越高，进一步恶化其使用寿命短的问题。
发明内容
根据中包用永久层的使用特点以及冶金工业的现场要求，本发明提供了一种中包用永久层及其制备方法，具体技术方案如下：
一种中包用永久层浇注料，原料包括重量百分比如下的各组分：铝矾土熟料颗粒40～60％、铝矾土熟料细粉10～30％、蓝晶石粉5～15％、氧化铝微粉5～10％、焦宝石熟料颗粒5～15％、焦宝石熟料细粉2～8％、高温水泥2～7％、硅微粉1～5％、三聚磷酸钠0.1～0.2％、六偏磷酸钠0.05～0.2％。
所述原料中的铝矾土熟料颗粒的临界粒度范围是1～15mm，大颗粒的铝矾土熟料作为中包用永久层浇注料的主要材料，在浇注料中起到骨架支撑作用，使得浇注成的中包用永久层具有较好的结构力学性能和耐高温性能。
进一步地，所述原料中的铝矾土熟料颗粒中氧化铝含量68±2％。
所述原料中的铝矾土熟料细粉的临界粒度范围是0.1～0.088mm，颗粒尺寸较小的铝矾土熟料细粉作为中包用永久层浇注料的基质，能够填充在骨架之间在空隙中，在高温下起到联接骨料的作用，可以改善中包用永久层浇注料致密度，赋予其在高温下较好的作业性能。
进一步地，所述原料中的铝矾土熟料细粉中氧化铝含量85±2％。
所述原料中的硅微粉是平均粒径在0.1～0.3微米的SiO2颗粒，主要功能是填充在中包用永久层浇注料基质中，在高温下可以与铝矾土中的Al2O3反应形成Al2O3-SiO2二元固溶体(莫来石化相变)，进一步提升中包用永久层的耐火性能。
所述原料中的蓝晶石粉的临界粒度范围是0.1～0.088mm，蓝晶石的主要成分是Al2O3和SiO2，在高温条件下会产生不可逆的莫来石化相变生成莫来石晶体，同时体积膨胀，填充在中包用永久层浇注料基质的空隙，提升中包用永久层的力学性能和耐火性能。
所述原料中的氧化铝微粉的临界粒度范围是0.05～0.032mm，主要功能是提高浇注料基质中微粉含量，促进中包用永久层的中高温烧结，与原料中的SiO2反应形成耐火性能良好的莫来石相。
所述原料中的焦宝石熟料颗粒的临界粒度范围是1～15mm和焦宝石熟料细粉的临界粒度范围是0.1～0.044mm，焦宝石熟料中氧化铝含量为45±2％，二氧化硅含量为50±2％，主要功能是在浇注料基质中引入SiO2，同时一定程度上降低材料比重和导热率，提高中包用永久层的保温隔热性能。
所述原料中的高温水泥主要成分是铝酸盐，在浇注料中作为一种结合剂，提供其他材料的结合强度，同时促进浇注料的高温烧结。
进一步地，所述原料中高温水泥的重量百分比为2～5％，控制浇注料体系中引入的高温水泥的引入量在较低水平以及其与矾土、硅微粉、蓝晶石粉等其他原料的精确配比可以获得超低水泥结合混合体系，在中包用永久层使用过程中可以形成固相烧结为主，液相烧结为辅的两相共烧结体系，随着中包用永久层使用时间的增加，在永久层中形成特殊的从接触工作层表面的烧结层向外侧逐渐过渡为轻烧层和未烧结层的连续体。中包用永久层的强度随着使用时间的增加越来越高，能够大幅延长其使用寿命并提高钢铁冶炼生产作业的安全性。
所述原料中的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，主要作用为减水剂，减少施工过程中的加水量，提高产品综合性能。
本发明还提供所述的一种中包用永久层浇注料的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述的矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机研磨，获得多原料共磨细粉；
2)将步骤1获得的共磨细粉与所述的矾土颗粒、焦宝石颗粒、硅微粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠转移至搅拌机中搅拌3～5分钟后取出，得到所述浇注料。
在本发明一些优选实施方案中，所述步骤1)中原料混合后在球磨机中研磨的时间为20～30分钟，获得的共磨细粉的细化度为0.0005～0.044mm。通过球磨工艺可以使得原料中的矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥充分混合，使得最终获得的中包用永久层成分均匀，减少中包用永久层由于成分不均匀产生内部裂纹和表面剥落，同时降低颗粒的尺寸可以促进后续高温热处理过程原料中的SiO2和Al2O3向莫来石相转化，提高最终获得的中包用永久层的耐火性能。
在本发明的一个具体的实施方式中，用天平准确称量上述比例原料,先把矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机内共磨30分钟左右，形成细度达到≤0.044mm的共磨粉,然后将共磨细粉和矾土颗粒、焦宝石颗粒、硅微粉、三聚磷酸钠+六偏磷酸钠放入搅拌机中搅拌3-5分钟后，加入适量的纯净水，搅拌3-5分钟，将搅拌后的泥料倒入需要的模型内，使用震动成型的方法，制造出要求的形状尺寸产品，然后24小时后脱模，再养护24小时，最后按照匀速升温的方法90小时烘烤至1000度即可。
本发明的通过优化浇注料的配比设计，在浇注料的基质中，控制细粉细度，提高微粉含量，使用焦宝石熟料细粉和阳泉特级矾土熟料粉按比例混合，同时将高温水泥、硅微粉、蓝晶石粉等经过精密计算和配制，投入球磨机内共同磨制一定时间，形成微粉共磨混合体，以便于在使用中能够很好的发生莫来石反应。
本发明产生的效果：浇注料采用超低水泥结合系统配制，同时基质中由于采用该混合体，在使用中一旦达到烧结条件，并形成以固相烧结为主，液相烧结为辅的烧结形势。同时因为由于水泥的较少加入，虽然出现第一个包次在工作层施工时强度较低，但在后面使用中出现了越用强度越高的情况，形成了从接触工作层表面的烧结层向外侧逐渐过渡为轻烧层和未烧结层的连续体，在施工过程中流动性好，加水量较少，使用中寿命长，表面裂纹较少，导热率低，抗剥落性较强的良好现象。本项目产品质量优秀，配比设计合理，使用寿命长，拥有非常广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明中包用永久层浇注料产品的照片。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细的阐述。实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明地基础上做出的任何非实-质性修改，都应属于本发明的保护范围。
实施例1
按照以下重量份准备原料：铝矾土熟料颗粒(临界粒度范围1～15mm)49kg，铝矾土熟料粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)15kg，焦宝石颗粒(临界粒度范围1～15mm)13kg，焦宝石粉(临界粒度范围0.1～0.044mm)2kg，蓝晶石粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)8kg，硅微粉5kg，氧化铝微粉(临界粒度范围0.05～0.032mm)5kg，高温水泥3kg，三聚磷酸钠0.1kg，六偏磷酸钠0.1kg。
生产方法：
1)将所述的矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机研磨30分钟，获得多原料共磨细粉；
2)将步骤1获得的共磨细粉与所述的矾土颗粒、焦宝石颗粒、硅微粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠转移至搅拌机中搅拌3分钟后取出，即得到所述浇注料。
实施例2
按照以下重量份准备原料：铝矾土熟料颗粒(临界粒度范围5～15mm)45kg，铝矾土熟料粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)15kg，焦宝石颗粒(临界粒度范围1～15mm)11kg，焦宝石粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)2kg，蓝晶石粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)8kg，硅微粉5kg，氧化铝微粉(临界粒度范围0.05～0.032mm)5kg，高温水泥2.5kg，三聚磷酸钠0.1kg，六偏磷酸钠0.1kg。
生产方法：
1)将所述的矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机研磨20分钟，获得多原料共磨细粉；
2)将步骤1获得的共磨细粉与所述的矾土颗粒、焦宝石颗粒、硅微粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠转移至搅拌机中搅拌3分钟后取出，即得到所述浇注料。
实施例3
按照以下重量份准备原料：铝矾土熟料颗粒(临界粒度范围1～15mm)47kg，铝矾土熟料粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)15kg，焦宝石颗粒(临界粒度范围1～15mm)11kg，焦宝石粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)2kg，蓝晶石粉(临界粒度范围0.1～0.088mm)8kg，硅微粉5kg，氧化铝微粉(临界粒度范围0.05～0.032mm)5kg，高温水泥2kg，三聚磷酸钠0.1kg，六偏磷酸钠0.1kg。
生产方法：
1)将所述的矾土熟料细粉、焦宝石粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机研磨30分钟，获得多原料共磨细粉；
2)将步骤1获得的共磨细粉与所述的矾土颗粒、焦宝石颗粒、硅微粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠转移至搅拌机中搅拌3分钟后取出，即得到所述浇注料。
中包用永久层浇注料的理化指标
为了表征本发明提供的浇注料的参数性能参数，将浇注料制成中包用永久层测试其各项理化指标，具体测试方法如下：将本发明提供的浇注料120公斤放入搅拌机搅拌5分钟后，然后加入6～8kg的纯净水继续搅拌5分钟，出料投入胎膜内，自然养护24小时，脱模继续养护24小时，在不同的温度下进行一段时间的热处理，再测试其耐压强度、线变化率、体积密度。
以实施例1所生产的浇注料制备中包用永久层的理化指标实测如下表1:
性能指标 测试条件 性能参数
耐压强度Mpa 110℃×24h 20
线变化率％ 1450℃×3h ±1.0
体积密度g/cm3 110℃×24h 2.0
中包用永久层成分：Al2O3≥60％；CaO≤3％。

Claims (8)

1.一种中包用永久层浇注料，其特征在于：该浇注料按重量百分比计包括如下各组分：铝矾土熟料颗粒40～60％、铝矾土熟料细粉10～30％、蓝晶石粉5～15％、氧化铝微粉5～10％、焦宝石熟料颗粒5～15％、焦宝石熟料细粉2～8％、高温水泥2～7％、硅微粉1～5％、三聚磷酸钠0.1～0.2％、六偏磷酸钠0.05～0.2％。
2.根据权利要求1所述的中包用永久层浇注料，其特征在于：所述的铝矾土熟料颗粒的临界粒度范围是1～15mm，所述铝矾土熟料细粉的临界粒度范围是0.1～0.088mm，所述硅微粉是平均粒径在0.1～0.3微米的SiO2颗粒；所述蓝晶石粉的临界粒度范围是0.1～0.088mm；所述氧化铝微粉的临界粒度范围是0.05～0.032mm；所述焦宝石熟料颗粒的临界粒度范围是1～15mm，焦宝石熟料颗粒和焦宝石熟料细粉的临界粒度范围是0.1～0.044mm。
3.根据权利要求1所述的中包用永久层浇注料，其特征在于：所述高温水泥的重量百分比为2～5％。
4.根据权利要求1所述的中包用永久层浇注料，其特征在于：所述铝矾土熟料颗粒中氧化铝含量68±2％。
5.根据权利要求1所述的中包用永久层浇注料，其特征在于：所述铝矾土熟料细粉中氧化铝含量为85±2％。
6.根据权利要求1所述的中包用永久层浇注料，其特征在于：所述焦宝石熟料中氧化铝的含量48±2％，二氧化硅含量为50±2％。
7.如权利要求1～6的中包用永久层浇注料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤1)将所述的铝矾土熟料细粉、焦宝石熟料细粉、蓝晶石粉、氧化铝微粉、高温水泥放入球磨机研磨，获得多原料共磨细粉；
步骤2)将步骤1)获得的共磨细粉与所述的铝矾土矾土颗粒、焦宝石熟料细粉、硅微粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠转移至搅拌机中搅拌3～5分钟后取出，即得到所述浇注料。
8.如权利要求7的中包用永久层浇注料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中原料混合后在球磨机中研磨的时间为20～30分钟，获得的共磨细粉的细化度为0.0005～0.044mm。
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