CN109369160B - 中间包包盖浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于中间包耐火材料技术领域，具体涉及一种中间包包盖浇注料。本发明所要解决的技术问题是提供一种中间包包盖浇注料，原料是由下述重量百分比的组分组成：棕刚玉、焦宝石、电熔镁粉、锆英石、烧结莫来石、矾土粉、三氧化二铝微粉、硅尘粉、水泥；外加减水剂、防爆纤维、不锈钢钢纤维。本发明中间包包盖耐火浇注料具有浇注施工性能好、抗热震性能优越、抗结构性剥落等特点。

Description

中间包包盖浇注料
技术领域
本发明属于中间包耐火材料技术领域，具体涉及一种中间包包盖浇注料。
背景技术
中间包包盖主要为中间包提供一个保温以及防止钢水喷溅的环境，其制作发展史包括全铸钢件、全铸铁，随后逐渐发展为现目前通用的金属边框+耐火浇注料复合结构，采用全铸钢结构的包盖，在高温热辐射状态下工作时受热极不均匀，易产生较大的热应力以及热应力差，特别是受到多次极冷极热作业，钢件反复产生相变，最终导致变形和翘曲；而全铸铁件的包盖由于脆性大，仅仅使用一次后包盖就产生裂纹，随即产生断裂，因此该种材料结构不适用于作包盖材料；金属边框+耐火材料复合结构现已是包盖应用较为成熟的一项技术，该种模式是将耐火材料在金属边框制成的模具里进行整体浇注，经养生，小火、大火等升温工艺将整体浇注料的水分控制在理想范围之内并投入使用。
耐火材料能抵抗极冷极热作业的环境，且抗渣性能良好，使得包盖寿命大幅提高，同时金属边框能将耐火材料牢牢的扣紧，增强抗折强度，抵御钢水喷溅等。
现目前较为通用的耐火材料为粘土质和高铝质材料，虽该复合式结构使得中间包包盖寿命得到了相应提升，但使用过程中仍存在浇注料与金属边框热应力不平衡的现象，导致部分裂纹、热强度不高、以及部分结构剥落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中间包包盖浇注料。该中间包包盖浇注料，原料是由下述重量百分比的组分组成：8＜粒径≤12mm棕刚玉19～20％、3≤粒径≤8mm棕刚玉16～17％、1＜粒径≤3mm焦宝石6～8％、0.149≤粒径≤1mm焦宝石7～8％、粒径＜0.044mm电熔镁粉6～8％、1≤粒径≤3mm锆英石5～7％、0.149≤粒径≤1mm烧结莫来石10～12％、粒径＜0.044mm矾土粉9～10％、粒径＜0.005mm三氧化二铝微粉6～7％、粒径＜0.074mm硅尘粉1～2％、粒径＜0.074mm水泥5～6％；外加上述物料总重量0.1～0.2％减水剂、0.05～0.08％防爆纤维、0.5～1％不锈钢钢纤维。
进一步的，上述中间包包盖浇注料，化学成分按重量百分比计：Al2O3≥65％，MgO≥5％，SiO2≥5％，ZrO2≥3％。
进一步的，上述中间包包盖浇注料，含水量≤1wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述棕刚玉中Al2O3≥95wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述焦宝石中Al2O3≥45wt％、SiO2≤50wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述电熔镁粉中氧化镁≥98wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述锆英石中ZrO2≥60wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述烧结莫来石中Al2O3≥65wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述矾土粉中Al2O3≥88wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述三氧化二铝微粉中Al2O3≥98wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述水泥中Al2O3≥70wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述硅尘粉中SiO2≥94wt％。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述水泥为铝酸钙系水泥。优选的，所述水泥为CA70水泥。进一步的，水泥为赛卡牌CA70铝酸盐水泥。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述减水剂为P201减水剂。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述不锈钢钢纤维牌号为国家446牌号。
具体的，上述中间包包盖浇注料中，所述防爆纤维对应的牌号为JX-3-3。
本发明中间包包盖浇注料能有效解决在极冷极热状态下引起的裂纹增多、扩大等问题。本发明设计的中间包包盖浇注料具有浇注施工性能好、抗热震性能优越、抗结构性剥落等特点。
具体实施方式
本发明中间包包盖浇注料，其原料由下述重量百分比的组分组成：8＜粒径≤12mm棕刚玉19～20％、3≤粒径≤8mm棕刚玉16～17％、1＜粒径≤3mm焦宝石6～8％、0.149≤粒径≤1mm焦宝石7～8％、粒径＜0.044mm电熔镁粉6～8％、粒径1-3mm锆英石颗粒5～7％、粒径0.149mm-1mm烧结莫来石颗粒10～12％、粒径＜0.044mm矾土粉9～10％、粒径＜0.005mm三氧化二铝微粉6～7％、粒径0.074mm硅尘粉1～2％、粒径＜0.074mmCA-71水泥5～6％；外加上述原料总重量0.1～0.2％减水剂P201、0.05～0.08％防爆纤维、0.5～1％不锈钢钢纤维。
本发明制备上述中间包包盖浇注料的方法，包括以下步骤：将上述原料按比例称量、搅拌、包装即可。
本发明中间包包盖浇注料满足表1的理化指标：
表1中间包包盖浇注料理化指标
Figure BDA0001892222470000021
Figure BDA0001892222470000031
本发明中间包包盖浇注料在原料的选择上，采用棕刚玉、烧结莫来石、矾土粉、三氧化二铝微粉提供Al2O3，采用烧结镁粉提供MgO，采用硅尘粉、烧结焦宝石提供SiO2，耐火水泥提供前期施工强度，采用αAl2O3微粉、矾土粉、烧结镁粉、硅尘粉充当结合剂，采用P201减水剂减水并提供流动性能，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，采用不锈钢钢纤维配合CA70水泥增加初始抗折强度以及中温抗折强度。
本发明采用的棕刚玉经电炉高温冶炼而成，具有纯度高、线膨胀系数低、热力学性能稳定等特点。焦宝石经高温煅烧而成，具有体积稳定、强度大以及吸水率小的特性。锆英石主要成分为ZrSiO4，ZrSiO4在高温下反应生成ZrO2相，通过ZrO2晶型转变伴随体积效应在晶界周围形成显微裂纹，显著提高浇注料的断裂韧性，从而提高其热震性能。烧结莫来石在煅烧粘土、高铝质原料(如蓝晶石、红柱石、硅线石)和陶瓷时生成，具有耐高温、强度高、导热系数小等特性。
本发明浇注料中骨料成分占产品比重的65～70％较为合适，主要为浇注料提供支架作用；粉料的选型也极为重要，如果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，矾土粉、αAl2O3微粉其成分主要为Al2O3，其作用是与浇注料中的硅尘粉以及焦宝石中的二氧化硅高温下反应生成莫来石相，这种莫来石相为针柱状，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，而电熔镁粉中MgO与上述原料中的Al2O3在1200～1300℃间形成尖晶石相，该相具有良好的抗渣侵蚀，热震稳定性好的特点。
本发明浇注料中水泥采用铝酸钙系水泥，氧化铝含量在70％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，适于作为中间包包盖耐火浇注料提供前期施工强度。特别的，采用的水泥具体为赛卡牌CA70铝酸盐水泥，其氧化铝含量在70％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。
硅尘粉、αAl2O3微粉、电熔镁粉、矾土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P201减水剂购自武汉善达化工，其分散效果优越，浇注料加水量在5％即能满足施工自流的需求。防爆纤维，细小纤维状物质，其贯穿于浇注料的各个缝隙中，能在包盖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。不锈钢钢纤维能进一步提升浇注料的骨架支撑作用，提升浇注料抗折、抗压强度。
实施例中所采用棕刚玉、焦宝石、电熔镁粉、锆英石、烧结莫来石、矾土粉、三氧化二铝微粉、硅尘粉、CA70水泥理化指标检测情况见表2：
表2试验用中间包包盖浇注料原料检验结果
项目 CaO，％ SiO<sub>2</sub>，％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％ MgO，％ ZrO<sub>2，％</sub> H<sub>2</sub>O，％
棕刚玉 — — 96 — — 0.5
焦宝石 — 48 46 — — 0.75
电熔镁粉 — — — 98 — 0.24
锆英石 — — — — 66 0.58
烧结莫来石 — 24 74 — — 0.66
矾土粉 — — 89 — — 0.48
硅尘粉 — 94 — — — 0.28
CA70水泥 23 — 71 — — 0.6
三氧化二铝微粉 — — 99.5 — — 0.12
实施例1
本发明中间包包盖浇注料的原料采用配方1，如表3所示，原料检测合格后，经称量、搅拌、包装后取样检测，中间包包盖浇注料的理化指标见表4，检测合格后再运至中间包施工区域使用。
表3中间包包盖浇注料配方1
Figure BDA0001892222470000041
Figure BDA0001892222470000051
采用本实施例耐火浇注料作为中间包包盖整体浇注材料，本次送往中间包施工区域6吨中间包包盖浇注料，收集了3个中间包大修后的数据与原浇注料大修数据进行对比，3个试验中间包浇注性能良好，平均加水量为5.3％，较原浇注料平均加水量6.5％下降了1.2％，在养护、烘烤过程中均无掉料，裂纹现象发生，上线使用次数平均由原来的20浇次增加至25浇次，结构性剥落处3处，较对比包次5次少了2处，各项性能均优于原浇注料。
表4实施例1中间包包盖耐火浇注料理化检测指标
项目 检测结果％
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％ 70.18
SiO<sub>2</sub>，％ 8.62
MgO，％ 6.86
ZrO<sub>2</sub>，％ 3.96
体积密度(110℃×24h)，g/cm<sup>3</sup> 2.9
耐压强度(110℃×24h)，MPa 55
耐压强度(1350℃×3h)，MPa 73
抗折强度(110℃×24h)，MPa 6.5
抗折强度(1350℃×3h)，MPa 11
重烧线变化率(1350℃×3h)，％ 0.2
实施例2
本发明中间包包盖浇注料的原料采用配方2，如表5所示，原料检测合格后，经称量、搅拌、包装后取样检测，中间包包盖浇注料的理化指标见表6，检测合格后再运至中间包施工区域使用。
表5中间包包盖浇注料配方2
Figure BDA0001892222470000052
Figure BDA0001892222470000061
采用本实施例中间包包盖耐火浇注料作为中间包耐火耐火整体浇注材料，本次送往中间包施工区域4吨中间包包盖耐火浇注料，收集了2个中间包大修后的数据与原浇注料大修数据进行对比，2个试验中间包浇注性能良好，平均加水量为5.2％较原浇注料平均加水量6.4％，在养护、烘烤过程中均无掉料，裂纹现象发生，结构性剥落处4处，较对比包次6处少了两处，上线使用次数平均由原来的22浇次增加至29浇次，各项性能均优于原浇注料。
表6实施例2中间包包盖耐火浇注料理化检测指标
Figure BDA0001892222470000062
Figure BDA0001892222470000071
根据实施例1、2的内容可以看出，本发明中间包包盖浇注料在中间包耐火上应用施工性能优越，热强度性能高、使用周期明显增长，结构性剥落明显减少，应用前景广阔。

Claims (25)

1.中间包包盖浇注料，其特征在于：原料是由下述重量百分比的组分组成：8＜粒径≤12mm棕刚玉19～20%、3≤粒径≤8mm棕刚玉16～17%、1＜粒径≤3mm焦宝石6～8%、0.149≤粒径≤1mm焦宝石7～8%、粒径＜0.044mm电熔镁粉6～8%、1≤粒径≤3mm锆英石5～7%、0.149≤粒径≤1mm烧结莫来石10～12%、粒径＜0.044mm矾土粉9～10%、粒径＜0.005mm三氧化二铝微粉6～7%、粒径＜0.074mm硅尘粉1～2%、粒径＜0.074mm水泥5～6%；外加上述物料总重量0.1～0.2%减水剂、0.05～0.08%防爆纤维、0.5～1%不锈钢钢纤维。
2.根据权利要求1所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：化学成分按重量百分比计：Al2O3≥65%，MgO≥5%，SiO2≥5%，ZrO2≥3%。
3.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述中间包包盖浇注料含水量≤1wt%。
4.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：至少满足以下任意一项：
所述棕刚玉中Al2O3≥95wt%；
所述焦宝石中Al2O3≥45wt%、SiO2≤50wt%；
所述电熔镁粉中氧化镁≥98wt%；
所述锆英石中ZrO2≥60wt%；
所述烧结莫来石中Al2O3≥65wt%；
所述矾土粉中Al2O3≥88wt%；
所述三氧化二铝微粉中Al2O3≥98wt%；
所述水泥中Al2O3≥70wt%；
所述硅尘粉中SiO2≥94wt%。
5.根据权利要求3所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：至少满足以下任意一项：
所述棕刚玉中Al2O3≥95wt%；
所述焦宝石中Al2O3≥45wt%、SiO2≤50wt%；
所述电熔镁粉中氧化镁≥98wt%；
所述锆英石中ZrO2≥60wt%；
所述烧结莫来石中Al2O3≥65wt%；
所述矾土粉中Al2O3≥88wt%；
所述三氧化二铝微粉中Al2O3≥98wt%；
所述水泥中Al2O3≥70wt%；
所述硅尘粉中SiO2≥94wt%。
6.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为铝酸钙系水泥。
7.根据权利要求3所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为铝酸钙系水泥。
8.根据权利要求4所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为铝酸钙系水泥。
9.根据权利要求5所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为铝酸钙系水泥。
10.根据权利要求6所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为CA70水泥。
11.根据权利要求7～9任一项所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为CA70水泥。
12.根据权利要求10所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为赛卡牌CA70铝酸盐水泥。
13.根据权利要求11所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述水泥为赛卡牌CA70铝酸盐水泥。
14.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述不锈钢钢纤维牌号为国家446牌号。
15.根据权利要求3所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述不锈钢钢纤维牌号为国家446牌号。
16.根据权利要求4所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述不锈钢钢纤维牌号为国家446牌号。
17.根据权利要求5所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述不锈钢钢纤维牌号为国家446牌号。
18.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述减水剂为P201。
19.根据权利要求3所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述减水剂为P201。
20.根据权利要求4所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述减水剂为P201。
21.根据权利要求5所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述减水剂为P201。
22.根据权利要求1或2所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述防爆纤维对应的牌号为JX-3-3。
23.根据权利要求3所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述防爆纤维对应的牌号为JX-3-3。
24.根据权利要求4所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述防爆纤维对应的牌号为JX-3-3。
25.根据权利要求5所述的中间包包盖浇注料，其特征在于：所述防爆纤维对应的牌号为JX-3-3。
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