CN110511046B - 一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料及制备方法，属于耐火材料技术领域。浇注料由以下重量份数配比的原料混合而成：废镁碳砖再生料：30‑60份，镁橄榄砂：12‑30份，镁砂粉：12‑25份，碳化硅细粉：4‑8份，金属硅粉：0.1‑5份，硅微粉：3‑6份，氧化铝微粉：2‑6份，镁质结合剂：1‑3份，不锈钢纤维：0.5‑3份，减水剂：0.1‑3份；相适应的制备方法生产的使得生产的中间包挡渣部件抗渣侵蚀性能优良、高温强度较高，热震稳定性好，使用寿命长，成本降低。

Description

一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料及制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，特别是涉及一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料及制备方法。
背景技术
连铸中间包是炼钢过程中由间歇操作转变成连续操作的一个过渡设备，具有稳压、储存和分配钢液，保证钢液连续浇铸的顺利进行等作用。中间包作为连铸过程控制钢液清洁的关键环节，合理的钢水流动，可有效延长钢水在中间包内的停留时间，促进夹杂物上浮，均匀钢液温度和成分。随着用户对钢质量要求的日益严格，中间包由一个单纯的过渡反应器逐渐转变成一个具有调节和控制钢液温度和成分，促进钢中夹杂物去除的精炼反应器。
在连铸中间包内设置挡渣部件是为了充分有效地利用中间包容积，有效抑制钢液形成环流，促进夹杂物上浮。设置挡渣堰有以下几种作用：(1)适当延长钢液在中间包内的停留时间，使钢液巾的夹杂物有足够的时问充分碰撞、聚集、上浮，以净化钢液；(2)使钢流到达各流中间包水口的时问基本相同，以均匀备流的温度，减少拉漏和结塞现象；(3)改变中间包的流场分布，使钢液流体动力状态达到最佳；(4)消除中间包底部区域的死区；减少滞流区，增加层流区；(5)将钢包注流冲击所引起的强烈漩涡限制在局部区域，防止紊流扩散引起表面波动而把渣子卷入钢水内部，可一定程度的洁净钢水。挡渣部件浇注料一般根据其使用特点应具有较高的高温机械强度和烘烤强度，较好的抗剥落性能以及抗渣侵蚀性能。
现有挡渣板浇注料大多采用镁砂和刚玉、特级矾土混合而成，制成的挡渣板使用寿命较短，抗钢水侵蚀性能和高温强度较差，同时还可能导致钢水夹杂。中国专利申请号为：201910071941.7，申请日为：2019.01.24的“一种抗高碱度渣中间包挡渣板浇注料及其制备方法”公开了一种用于抗高碱度钢渣侵蚀的挡渣板浇注料和制备方法；浇注料原料按照重量份数计包括高铝矾土50-80份，烧结矾土尖晶石细粉5-15份，烧结镁砂颗粒3-8份，烧结镁砂细粉3-8份，α-Al2O3微粉6-12份，铝酸盐水泥2-6份，硅微粉0.5-1份，不锈钢纤维0-3份，防爆剂0-0.2份，减水剂0.1～0.4份。其利用镁铝尖晶石抗碱性钢渣侵蚀性能良好的特性，采用添加预合成尖晶石及原位反应生成尖晶石技术，制备了能够满足高碱度钢渣使用要求的中间包挡渣墙，产品有效降低挡墙的烘烤费用，提高挡墙产品的成品率；但是成本相对较高。
中国专利申请号为：201711298825.6，申请日为：2017.12.08的“一种中间包挡渣板浇注料及其使用方法”公开了一种中间包挡渣墙浇注料，其按重量百分比计包括以下组分：废镁碳砖再生料40-60％、镁质材料20-40％、结合剂5-10％、工业硅灰1-3％和氧化铝粉6-9％。其浇注而成的挡渣墙强度高、使用损耗低、使用寿命相对传统挡渣墙较长；但其杂质较多，容易造成中间包钢水夹杂，进而影响钢水成分。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有中间包挡渣部件浇注料成本高，抗渣侵蚀能力差，使用寿命短的问题，本发明提供一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，浇注料主要以烧结镁砂、镁橄榄石、废镁碳砖再生料、镁砂细粉、SiC等为原料，使得生产的挡渣板浇注料抗渣侵蚀性能优良、高温强度较高，热震稳定性好，使用寿命长，成本降低。
本发明的另一目的在于提供一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，得到的挡渣部件使用寿命可达35h以上不开裂，不穿孔倒块。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，由以下重量份数配比的原料混合而成：废镁碳砖再生料：30-60份，镁橄榄砂：12-30份，镁砂粉：12-25份，碳化硅细粉：4-8份，金属硅粉：0.1-5份，硅微粉：3-6份，氧化铝微粉：2-6份，镁质结合剂：1-3份，不锈钢纤维：0.5-3份，减水剂：0.1-3份。
作为本发明的优选，所述废镁碳砖再生料以废镁碳砖颗粒料为原料，所述废镁碳砖颗粒料由废镁碳砖经拣选分级-破碎-筛分-除铁后获得；所述废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20-30份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18-27份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：20-32份。
作为本发明的优选，所述废镁碳砖颗粒料进行酸液浸泡处理，浸泡时间为1-5天，废镁碳砖颗粒料浸泡完成后避光阴干24-48h制成废镁碳砖再生料。
作为本发明的优选，所述废镁碳砖中氧化镁含量≥55wt％，碳含量为10-18wt％，全铁含量＜1.5wt％，吸水率＜2％，耐火度＞1760℃。
作为本发明的优选，所述镁橄榄砂为煅烧橄榄砂颗粒或生橄榄石颗粒，所述煅烧橄榄砂颗粒粒径为20-0mm，生橄榄石颗粒粒径为8-0mm；所述煅烧橄榄砂颗粒中氧化镁含量＞45wt％，生橄榄石颗粒中氧化镁含量为＞32wt％；所述碳化硅细粉的粒径＜0.074mm，碳化硅细粉中SiC≥95wt％。
作为本发明的优选，所述镁砂粉为电熔镁砂或烧结镁砂，镁砂粉粒径＜0.074mm，镁砂粉中MgO含量≥92wt％，CaO＜2.0wt％；所述金属硅粉粒径＜0.074mm，金属硅粉中Si＞98.5wt％。
作为本发明的优选，所述氧化铝微粉为烧结a-Al2O3微粉，所述a-Al2O3微粉粒径＜0.005mm，a-Al2O3微粉中Al2O3＞97wt％；所述硅微粉的粒径＜0.002mm，所述硅微粉中SiO2＞95wt％。
作为本发明的优选，所述镁质结合剂为活性氧化镁系陶瓷结合剂，其中氧化镁≥55wt％，活性氧化镁系陶瓷结合剂粒径＜0.044mm；所述耐热不锈钢纤维为445不锈钢纤维，耐热不锈钢纤维的长度为15-25mm，宽度为1-3mm。
作为本发明的优选，所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸减水剂中的一种或两种以上。
本发明的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3-6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3-5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15-25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占所述混合料3.5-4.5wt％的水，搅拌10-15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆(泛浆是指耐火混凝土(耐火浇注料)施工过程中，由于振动捣打而在物料表面泛起一层轻稀的浆液现象。它主要是由于骨料颗粒不断下沉而产生的。泛浆现象表明耐火浇注料经振捣已达到比较密实的程度，内部气体大部分已被排除，孔隙大部分被小颗粒或流体所充填)，振动时间大于10min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置至少24h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48-60h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
本文中所描述的挡渣部件包括但不限于挡渣板、挡渣墙、挡渣堰以及挡渣桶。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，废镁碳砖经处理后得到废镁碳砖颗粒料，采用酸浸的废镁碳砖颗粒料，表面活化后，与结合剂和其他原料之间结合迅速，浇注料具有较高的强度和抗侵蚀能力；
(2)本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，通过金属硅粉的加入对浇注料中的碳进行保护，防止碳过多进行氧化，提高其抗渣性能；
(3)本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，分散剂采用铝氧化物与硅氧化物合用，极大地提神了挡渣部件的抗氧化能力、提高了抗热震性能和耐钢、渣侵蚀冲刷性能；
(4)本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，金属硅粉在加入浇注料中，与水不易结合，减水剂的使用使得水的含量减少，利于金属硅粉在浇注料更大限度发挥防氧化的作用；
(5)本发明的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，通过将钢包工作衬用后的废镁碳砖进行再利用，将废镁碳砖再生料作为原料制备得到中间包挡渣部件浇注料，具有生产成本低、生产工艺简单、节约能源的优点，且制得的中间包挡渣部件强度高、使用损耗低、使用寿命长。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下文对本发明的详细描述和示例实施例进行说明。
本发明的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组成按照重量份数计，如表1所示：
表1连铸中间包挡渣部件耐火浇注料原料组成配比
Figure GDA0002236694680000051
上述实施例的原料组分满足下列配比：
废镁碳砖再生料：30-60份，镁橄榄砂：12-30份，镁砂粉：12-25份，碳化硅细粉：4-8份，金属硅粉：0.1-5份，硅微粉：3-6份，氧化铝微粉：2-6份，镁质结合剂：1-3份，不锈钢纤维：0.5-3份，减水剂：0.1-3份。
同时各实施例的浇注料原料组分均满足以下要求：
废镁碳砖再生料：废镁碳砖再生料以废镁碳砖颗粒料为原料，废镁碳砖颗粒料由废镁碳砖经拣选分级-破碎-筛分-除铁后获得；废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20-30份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18-27份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：20-32份。废镁碳砖经拣选分级-破碎-筛分-除铁后获得废镁碳砖颗粒料，对废镁碳砖进行分级-破碎-筛分是为了获得需要的废镁碳砖颗粒料粒径，不同粒径的废镁碳砖颗粒料进行配比后，使得浇注料结合更加紧密，而在废镁碳砖颗粒料的使用过程中，粒径过大，影响混匀，故将废镁碳砖颗粒料的最大粒径设置在8mm，在不同粒径进行重量份数的配比过程中，8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20-30份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18-27份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：20-32份，不同粒径能够很好混合，较小粒径的废镁碳砖颗粒料填充在较大颗粒废镁碳砖颗粒料的缝隙中，结合更加紧密。
废镁碳砖颗粒料进行酸液浸泡处理，浸泡时间为1-5天，废镁碳砖颗粒料浸泡完成后避光阴干24-48h制成废镁碳砖再生料。对配比好的废镁碳砖颗粒料进行酸浸处理，可以一定程度上去除废镁碳砖颗粒料的杂质，提高废镁碳砖颗粒料的表面活性，在浇注料进行浇注过程中可以有效减少浇注料的硬化时间，使得浇注完成的早期，其强度相对较高。
废镁碳砖中氧化镁含量≥55wt％，碳含量为10-18wt％，全铁含量＜1.5wt％，吸水率＜2％，耐火度＞1760℃。对初始原料废镁碳砖进行成分要求，镁碳砖在使用后，会伴随大量的杂质，利用相应废镁碳砖作为原料时，需要尽量避免杂质对浇注料性能的影响，废镁碳砖中氧化镁含量大于等于55wt％可有效减少废镁碳砖中杂质的存在。而含碳量是挡渣部件的重要体现，碳含量过低会造成最终获得的挡渣部件的抗渣性差，保证其抗渣性需要在一定程度上保证碳含量，但碳含量也不宜过高，过高的碳含量会减少氧化镁的含量。废镁碳砖由于已经作为耐火材料使用过，钢水容易吸附在其表面，或者渗透在其中并凝固，在中间包再次使用时，铁会熔化，造成挡渣部件上有坑洞，其抵抗钢水侵蚀的能力变弱，使用寿命降低，故需要将全铁含量控制在1.5wt％以下。废镁碳砖作为浇注料的原料，需要与水接触，吸水率过高，会增加水的使用，浇注料中加入过多的水也会影响浇注料的特性。挡渣部件的注料作为一种耐火材料需要有一定的耐火度，废镁碳砖作为浇注料中的主要原料，通过控制废镁碳砖的耐火度可容易的控制挡渣部件的耐火度。
镁橄榄砂：镁橄榄砂为煅烧橄榄砂颗粒或生橄榄石颗粒，煅烧橄榄砂颗粒粒径为20-0mm(包含最大值20，不包括0)，生橄榄石颗粒粒径为8-0mm(包括最大值8，不包括0)；煅烧橄榄砂颗粒中氧化镁含量＞45wt％，生橄榄石颗粒中氧化镁含量为＞32wt％。镁橄榄砂可以使用市场上售卖的煅烧橄榄砂颗粒或生橄榄石颗粒，镁橄榄砂与废镁碳砖再生料共同作为浇注料的骨料，镁橄榄砂的粒径过大会造成其与其他物质之间的结合效果不好，通过限定氧化镁的含量减少杂质的介入，提高获得的浇注料质量。
镁砂粉：镁砂粉为电熔镁砂或烧结镁砂，镁砂粉粒径＜0.074mm，镁砂粉中MgO含量≥92wt％，CaO＜2.0wt％。镁砂粉在使用过程中，氧化镁的含量越高，其杂质相对较少，同时结晶形态较好，致密度高，利于和浇注料中其他成分有效结合，同时氧化钙的存在会使得浇注料粉化开裂，必须严格控制氧化钙的含量。
氧化铝微粉为烧结a-Al2O3微粉，a-Al2O3微粉粒径＜0.005mm，a-Al2O3微粉中Al2O3＞97wt％。氧化铝微粉与氧化镁可反应生成尖晶石，其强度高，具有一定的抗渣侵蚀的作用，提高浇注料的耐蚀性能，在浇注料中一定程度上起到分散剂的作用。作为优选，a-Al2O3微粉为多峰a-Al2O3微粉，在使用过程中多峰a-Al2O3微粉与硅微粉之间共同分散在浇注料中，可以改善浇注料中金属硅粉的疏水性，使得金属硅粉与水之间能够更好的结合。
碳化硅细粉、金属硅粉(金属硅又称结晶硅或工业硅，其主要用途是作为非铁基合金的添加剂。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98％左右(近年来，含Si量99.99％的也包含在金属硅内)，其余杂质为铁、铝、钙等)以及硅微粉：碳化硅细粉的粒径＜0.074mm，碳化硅细粉中SiC≥95wt％；金属硅粉粒径＜0.074mm，金属硅粉中Si＞98.5wt％；硅微粉的粒径＜0.002mm，硅微粉中SiO2＞95wt％。硅微粉在水的作用下，形成硅-醇基(Si-OH)，并在水中离解成Si-O-和H+，同时由于其颗粒粒度为微米级，很容易形成带有双电层的胶团结构。与镁砂微粒形成稳定的络合物，具有较高的强度。为了缓解镁碳砖的氧化造成结构疏松，同时提高中间包挡渣部件浇注料对渣及钢的抗冲刷能力，添加碳化硅细粉和金属硅粉。由于在有氧状态下，氧化的优先顺序是金属硅粉>碳化硅>碳，其机理是硅粉氧化后形成SiO2保护膜，保护了耐火材料中的碳，延缓其氧化进行。金属硅粉的存在使得碳含量不被消耗，维持中间包挡渣部件的抗渣性，有效的延长了中间包挡渣部件的使用寿命。硅微粉在浇注料中起到分散剂的作用，与氧化铝微粉粒径上有一定的差别，不同粒径的分散剂使得分散剂与浇注料中的其他原料结合效果更好。
镁质结合剂：镁质结合剂为活性氧化镁系陶瓷结合剂，其中氧化镁≥55wt％，活性氧化镁系陶瓷结合剂粒径＜0.044mm。适量的镁质结合剂能有效地改善镁质浇注料常规物理性能，提高其抗渗透性能和抗热震性能。
不锈钢纤维：耐热不锈钢纤维为445不锈钢纤维，耐热不锈钢纤维的长度为15-25mm，宽度为1-3mm。不锈钢纤维在耐火浇注料中可提高强度和热震稳定性，使得整体结构稳定化，对其尺寸进行了限定，可改善浇注料的性能，避免在耐火材料中因其被氧化或熔化后形成孔洞，导致耐火材料发生质量风险。
减水剂：减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸减水剂中的一种或两种以上。能够减少浇注料中水的加入量，金属硅粉在加入浇注料中，与水不易结合，减水剂的使用使得水的含量减少，利于金属硅粉在浇注料更大限度发挥防氧化的作用。
根据上述浇注料的组成成分，本发明的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3-6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3-5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15-25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5-4.5wt％的水，搅拌10-15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间大于10min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置至少24h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48-60h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
在进行连铸中间包挡渣部件的制备过程中废镁碳砖再生料，为了保证废镁碳砖再生料的表面活性，必须严格控制原料的添加顺序，由于废镁碳砖再生料在搅拌的过程中容易形成球团状，聚成球团状之后，影响其表面活性，故废镁碳砖再生料需要作为最后一种原料加入搅拌机进行搅拌，而镁橄榄砂与不锈钢纤维的结构尺寸相对较大，需要先混合搅拌，才能确保浇注料内成分均一。
实施例1
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例1所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：27份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：27份进行配比在1％的稀硫酸溶液中进行浸泡(在酸的选取过程中，酸的浓度不宜过高，一般需要小于5％，对于酸的种类没有要求)2天后避光阴干24h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的煅烧橄榄砂颗粒，镁砂粉为电熔镁砂，减水剂为六偏磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌10min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置24h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤(烘烤为现有技术，本领域技术人员可自行判断烘烤时间、设备使用等)，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度8.2MPa，耐压强度94.3MPa，体积密度2.88g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度7.9MPa，耐压强度87.4MPa，体积密度2.87g/cm3，线变化+0.14％。
从上可知，不管是110℃烘烤还是经1500℃×3h烧成后，浇注料均具有较高的强度。
上述所得连铸中间包挡渣部件在某钢铁公司管线钢连铸中间包内使用，连浇24h挡渣部件流钢孔未扩径，未发生开裂和冲蚀倒块现象。
实施例2
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例2所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：24份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：24份进行配比在3％的稀盐酸溶液中进行浸泡2天后避光阴干24h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为六偏磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置42h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度12.2MPa，耐压强度124.3MPa，体积密度2.93g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度9.9MPa，耐压强度132.0MPa，体积密度2.91g/cm3；线变化+0.11％；
上述所得连铸中间包挡渣部件在某钢铁公司六机六流小方坯连铸中间包连浇35h，挡渣部件流钢孔扩径小于20mm，未发生开裂和冲蚀倒块现象。
实施例3
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例3所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：27份进行配比在0.6％的酒石酸溶液中进行浸泡1天后避光阴干48h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为三聚磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌4min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌4min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌20min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料4.5wt％的水，搅拌12min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为20min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置36h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置60h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，物理性能为：低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度7.62MPa，耐压强度89.4MPa，体积密度2.85g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度7.45MPa，耐压强度86.7MPa，体积密度2.83g/cm3，线变化+0.12％。
实施例4
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例4所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：27份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：20份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：32份进行配比在0.3％的草酸溶液中进行浸泡5天后避光阴干48h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为聚羧酸减水剂。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌5min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料4wt％的水，搅拌15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置36h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置36h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，物理性能为：低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度7.58MPa，耐压强度96.3MPa，体积密度2.82g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度8.20MPa，耐压强度86.9MPa，体积密度2.84g/cm3，线变化+0.22％。
实施例5
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例5所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：30份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：25份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：25份进行配比在3％的稀盐酸溶液中进行浸泡3天后避光阴干24h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为六偏磷酸钠与三聚磷酸钠按照1：1混合而成。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置42h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，物理性能为：低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度8.27MPa，耐压强度102.5MPa，体积密度2.89g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度8.91MPa，耐压强度97.64MPa，体积密度2.90g/cm3，线变化+0.34％。
实施例6
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中实施例6所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：25份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：23份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：27份进行配比在0.3％的草酸溶液中进行浸泡2天后避光阴干36h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和聚羧酸减水剂按照1：1：1的比例混合而成。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置42h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
上述组分及方法所得连铸中间包挡渣部件浇注料进行性能检测，物理性能为：低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度9.77MPa，耐压强度113.3MPa，体积密度2.89g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度9.94MPa，耐压强度98.4MPa，体积密度2.92g/cm3，线变化+0.28％。
对比例1
本对比例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中对比例1所示，在实施例1的基础上去除金属硅粉。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：27份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：27份进行配比在1％的稀硫酸溶液中进行浸泡2天后避光阴干24h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的煅烧橄榄砂颗粒，镁砂粉为电熔镁砂，减水剂为六偏磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌10min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置24h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
与实施例1的材料理化性能相比，对比例1的浇注料低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度8.17MPa，耐压强度95.6MPa，体积密度2.89g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度8.11MPa，耐压强度89.2MPa，体积密度2.89g/cm3，线变化+0.04％。使用18h23min后，渣线部位厚度平均约48mm，而实施例1的挡渣板在同一条生产线相同钢种生产时使用21h46min后，渣线部位平均厚度依然有63mm。
对比例2
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中对比例2所示，在实施例1的基础上去除碳化硅细粉。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：24份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：24份进行配比在3％的稀盐酸溶液中进行浸泡2天后避光阴干24h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为六偏磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为15min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置42h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
与实施例2的材料理化性能相比，对比例2的浇注料低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度11.7MPa，耐压强度109.3MPa，体积密度2.95g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度9.66MPa，耐压强度124.06MPa，体积密度2.93g/cm3；线变化+0.14％；使用22h8min后，渣线部位厚度平均约52mm，而实施例2的挡渣板在同一条生产线相同钢种生产时使用22h22min后，渣线部位平均厚度依然有60mm。
对比例3
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中对比例3所示，在实施例1的基础上去除氧化铝微粉。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：27份进行配比在0.6％的酒石酸溶液中进行浸泡1天后避光阴干48h后获得废镁碳砖再生料。
镁橄榄砂为市场上售卖的生橄榄石颗粒，镁砂粉为烧结镁砂，减水剂为三聚磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌4min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌4min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌20min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料4.5wt％的水，搅拌12min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间为20min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置36h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置60h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
与实施例3的材料理化性能相比，对比例3的浇注料低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度7.61MPa，耐压强度89.6MPa，体积密度2.85g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度7.47MPa，耐压强度88.3MPa，体积密度2.83g/cm3，线变化+0.12％。去除氧化铝微粉，对浇注料性能影响非常小。在某公司连铸生产线使用22h17min后，渣线部位厚度平均约54mm，而实施例3的挡渣板在同一条生产线相同钢种生产时使用22h9min后，渣线部位平均厚度依然有55mm。
对比例4
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其原料组分如表1中对比例4所示。其中废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：35份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：12份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：8份进行配比不进行酸浸处理。
镁橄榄砂为市场上售卖的煅烧橄榄砂颗粒，镁砂粉为电熔镁砂，减水剂为六偏磷酸钠。
本实施例的一种连铸中间包挡渣部件的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占上述混合料3.5wt％的水，搅拌10min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
与实施例1的材料理化性能相比，对比例4的浇注料低温(110℃×24h干燥)物理性能为：抗折强度5.67MPa，耐压强度49.6MPa，体积密度2.65g/cm3；高温(1500℃×3h)物理性能为：抗折强度6.42MPa，耐压强度57.3MPa，体积密度2.63g/cm3，线变化+0.10％。由于强度不符合要求，未制作制品。

Claims (8)

1.一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，由以下重量份数配比的原料混合而成：废镁碳砖再生料：30-60份，镁橄榄砂：12-30份，镁砂粉：12-25份，碳化硅细粉：4-8份，金属硅粉：0.1-5份，硅微粉：3-6份，氧化铝微粉：2-6份，镁质结合剂：1-3份，不锈钢纤维：0.5-3份，减水剂：0.1-3份；以及占混合料3.5-4.5wt%的水，废镁碳砖颗粒料进行酸液浸泡处理，酸液的浓度小于5%，浸泡时间为1-5天，废镁碳砖颗粒料浸泡完成后避光阴干24-48h制成废镁碳砖再生料；所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或聚羧酸减水剂中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述废镁碳砖再生料以废镁碳砖颗粒料为原料，所述废镁碳砖颗粒料由废镁碳砖经拣选分级-破碎-筛分-除铁后获得；所述废镁碳砖颗粒料按照粒径进行分级，并按照重量份数计包括：8mm-5mm废镁碳砖颗粒料：20-30份，5mm-3mm废镁碳砖颗粒料：18-27份，3mm-1mm废镁碳砖颗粒料：20-32份。
3.根据权利要求2所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述废镁碳砖中氧化镁含量≥55wt%，碳含量为10-18wt%，全铁含量＜1.5wt%，吸水率＜2%，耐火度＞1760℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述镁橄榄砂为煅烧橄榄砂颗粒或生橄榄石颗粒，所述煅烧橄榄砂颗粒粒径为20-0mm，生橄榄石颗粒粒径为8-0mm；所述煅烧橄榄砂颗粒中氧化镁含量＞45wt%，生橄榄石颗粒中氧化镁含量为＞32wt%；所述碳化硅细粉的粒径＜0.074mm，碳化硅细粉中SiC≥95wt%。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述镁砂粉为电熔镁砂或烧结镁砂，镁砂粉粒径＜0.074mm，镁砂粉中MgO含量≥92wt%，CaO＜2.0wt%；所述金属硅粉粒径＜0.074mm，金属硅粉中Si＞98.5wt%。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述氧化铝微粉为烧结a-Al2O3微粉，所述a-Al2O3微粉粒径＜0.005mm，a-Al2O3微粉中Al2O3＞97wt%；所述硅微粉的粒径＜0.002mm，所述硅微粉中SiO2＞95wt%。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种连铸中间包挡渣部件的耐火浇注料，其特征在于，所述镁质结合剂为活性氧化镁系陶瓷结合剂，其中氧化镁≥55wt%，活性氧化镁系陶瓷结合剂粒径＜0.044mm；所述耐热不锈钢纤维为445不锈钢纤维，耐热不锈钢纤维的长度为15-25mm，宽度为1-3mm。
8.一种如权利要求1所述的 连铸中间包挡渣部件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备连铸中间包挡渣部件的成型模具，向搅拌机中投入镁橄榄砂以及不锈钢纤维，混合搅拌3-6min；
S2、继续向搅拌机中添加镁砂粉、碳化硅细粉、金属硅粉、硅微粉、氧化铝微粉、镁质结合剂以及减水剂，搅拌3-5min；
S3、将废镁碳砖再生料加入搅拌机中混合搅拌15-25min后形成混合料；
S4、向搅拌机中的混合料中加入占所述混合料3.5-4.5wt%的水，搅拌10-15min，得到中间包挡渣部件的耐火浇注料；
S5、将耐火浇注料倒入准备好的连铸中间包挡渣部件的成型模具，将模具中的耐火浇注料振动至表面泛浆，振动时间大于10min；
S6、将振动完成的耐火浇注料连同模具避光静置至少24h后脱模，将脱模后成型的耐火浇注料避光放置48-60h后入窑烘烤，烘烤完成即得到连铸中间包挡渣部件。
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