CN110642633A - 钢包无碳浇注水口及其制备方法 - Google Patents

钢包无碳浇注水口及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种钢包无碳浇注水口及其制备方法，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉：37～76份；锆莫来石：0～16份；莫来石：0～8份；氧化铝微粉：10～16份；铝酸钙水泥：1～6份。本申请的钢包无碳浇注水口利用莫来石的针状晶体结构和氧化锆的晶格转变特点，提高了钢包无碳浇注水口的材料的热震稳定性能，改善了在使用过程中出现的开裂问题，延长了钢包无碳浇注水口的使用寿命。

Description

钢包无碳浇注水口及其制备方法
技术领域
本申请涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种钢包无碳浇注水口及其制备方法。
背景技术
随着钢材品种开发的深入，特别是低碳钢和超低碳钢，脱碳结束后的钢包含碳工作层对钢水的增碳幅度较大，无法满足低碳钢、超低碳钢品种的开发。钢包水口作为沟通钢包与中间包的通道，传统的机压含碳水口会引起钢水增碳问题。目前少量在用的无碳水口为刚玉-尖晶石材质，因为材质的热震稳定性较差，导致材料使用后开裂严重，影响水口的使用安全和使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本申请提供的一种钢包无碳浇注水口，选用刚玉和莫来石作为主要原料，并在原料中引入氧化锆，可以提高钢包无碳浇注水口的热震稳定性能，改善在使用过程中出现的开裂问题，延长钢包无碳浇注水口的使用寿命。
本申请提供的一种钢包无碳浇注水口，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure BDA0002253920550000011
可选的，所述刚玉中的Al2O3≥99.2wt％；以质量份计，所述刚玉的粒度级配为：
可选的，所述锆莫来石中的ZrO2为30wt％～40wt％。
可选的，所述莫来石为电熔70莫来石或烧结70莫来石中的一种或两种。
可选的，所述氧化铝微粉按照中位粒径D50的不同，选自以下规格中的至少一种：
规格A、中位粒径D50为0.5～1μm；
规格B、中位粒径D50为1～2μm；
规格C、中位粒径D50为4～5μm。
可选的，所述铝酸钙水泥为70纯铝酸钙水泥、80纯铝酸钙水泥中的一种或两种。
可选的，所述铝酸钙水泥的粒度为≤0.044mm，初凝时间＞1.5h，终凝时间＜6h。
可选的，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure BDA0002253920550000022
可选的，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure BDA0002253920550000023
可选的，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure BDA0002253920550000032
可选的，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure BDA0002253920550000033
本申请还提供一种所述钢包无碳浇注水口的制备方法，包括如下步骤：
将刚玉、锆莫来石、莫来石、氧化铝微粉、铝酸钙水泥进行混合，混合均匀后出料装至水口模具中振动，然后至于养护房30～40℃中养护，得到钢包无碳浇注水口。
本申请的钢包无碳浇注水口至少具有以下技术效果之一：钢包无碳浇注水口采用刚玉和莫来石作为主要原料，原料中没有引入碳元素，缓解了钢水增碳问题，满足钢厂冶炼低碳钢和超低碳钢的需求；同时，在原料中引入氧化锆，利用莫来石的针状晶体结构和氧化锆的晶格转变特点，提高材料的热震稳定性能，提高使用安全性和延长使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例对本申请进行进一步阐述。
本申请一实施例提供一种钢包无碳浇注水口，以质量份计，钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉；37～76份；锆莫来石：0～16份；莫来石：0～8份；氧化铝微粉：10～16份；铝酸钙水泥：1～6份。
本实施例中，选用刚玉和莫来石作为浇注水口用材料的主材料，原因是在Al2O3-SiO2二元系相图中，低熔点温度为1840℃，可满足钢水冶炼的使用温度；同时莫来石的针状晶体结构可以为浇注水口用材料提供良好的热震稳定性能。
在原料中加入锆莫来石，引入氧化锆，是考虑到无碳浇注水口损毁过程主要是由于热震性能不足，承受钢水冲击过程中，无碳浇注水口因热冲击而形成裂纹。氧化锆的引入可通过氧化锆的晶型转变，在无碳浇注水口用材料中形成微裂纹，微裂纹的存在可以提高无碳浇注水口用材料的断裂韧性，抵抗裂纹的扩展，有利于改善无碳水口在使用过程中的开裂问题。
传统水泥结合浇注水口用材料，因水泥水化、脱水造成的体积变化，容易使材料在使用过程形成开裂，降低了水口的安全性和使用寿命。本申请采用低水泥复合微粉结合体系，可缓解水泥水化过程以及在高温环境下水化产物脱水造成的体积变化问题。同时，复合微粉结合可提高材料的初期强度以及高温工作环境下的烧结强度，有利于抵抗钢水的冲刷。
另一实施例中，刚玉中的Al2O3≥99.2wt％；以质量份计，刚玉的粒度级配为：5～3mm：25～30份；3～1mm：2～10份；1～0.088mm：0～21份；≤0.088mm：10～15份。
对于刚玉的选择，可以选择板状刚玉或者电熔白刚玉中的一种或两种。板状刚玉具有板片状晶体结构，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的耐热震稳定性和抗弯强度。而电熔白刚玉的刚玉晶粒完整粗大，具有良好的化学稳定性。
粒度级配中的粒度尺寸范围，仅仅是表达原料的的不同规格，并不强调混配后的组成。
在浇注水口用材料中，选用不同粒度的刚玉进行搭配，目的是保证浇注水口在施工性能良好的前提下，尽量满足材料致密性，提高材料的使用性能。
以下各实施例原料，采用各种粒度级配构成，均具有满足材料致密性，提高材料的使用性能的作用。
另一实施例中，锆莫来石中的ZrO2为30wt％～40wt％。
锆莫来石由3mm<粒度≤5mm、1mm<粒度≤3mm、0.088mm<粒度≤1mm和≤0.088mm四种粒度级配构成。也可以采用其中的一种或多种粒度级配构成。
另一实施例中，莫来石为电熔70莫来石或烧结70莫来石中的一种或两种。
莫来石由3mm<粒度≤5mm、1mm<粒度≤3mm、0.088mm<粒度≤1mm和≤0.088mm四种粒度级配构成。也可以采用其中的一种或多种粒度级配构成。
另一实施例中，所述氧化铝微粉按照中位粒径D50的不同，选自以下规格中的至少一种：
规格A、中位粒径D50为0.5～1μm；
规格B、中位粒径D50为1～2μm；
规格C、中位粒径D50为4～5μm。其中，氧化铝微粉为活性氧化铝微粉。
另一实施例中，铝酸钙水泥为70纯铝酸钙水泥、80纯铝酸钙水泥中的一种或两种。
70纯铝酸钙水泥是指用高纯氧化钙和氧化铝经高温烧结而成以氧化铝的含量在70％的水硬性结合剂。80纯铝酸钙水泥指的是氧化铝的含量在80％的水硬性结合剂。二者具有低杂质、结合强度高以及凝结时间稳定的特点，能赋予钢包无碳浇注水口较高的机械性能以及耐高温强度。
另一实施例中，铝酸钙水泥的粒度为≤0.044mm，初凝时间＞1.5h，终凝时间＜6h。
另一实施例中，以质量份计，钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉；37～76份；锆莫来石：1～16份；莫来石：1～8份；氧化铝微粉：10～16份；铝酸钙水泥：1～6份。
在优选的实施例中，以质量份计，钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉：40～70份；锆莫来石：5～16份；莫来石：5～8份；氧化铝微粉：10～16份；铝酸钙水泥：1～6份。
在优选的实施例中，以质量份计，钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉：49～62份；锆莫来石：7～16份；莫来石：5～8份；氧化铝微粉：14～16份；铝酸钙水泥：3～6份。
在优选的实施例中，以质量份计，钢包无碳浇注水口的原料包括：刚玉：49～62份；锆莫来石：7～15份；莫来石：5～8份；氧化铝微粉：14～16份；铝酸钙水泥：3～4份。
本申请还提供一种钢包无碳浇注水口的制备方法，包括如下步骤：
将刚玉、锆莫来石、莫来石、氧化铝微粉、铝酸钙水泥进行混合，混合均匀后出料装至水口模具中振动，然后至于养护房30～40℃中养护，得到钢包无碳浇注水口。
以下提供本申请的各实施例以及对比例。
实施例1～3
各实施例的钢包无碳浇注水口的原料组成，以质量份计，如表1所示。
表1
Figure BDA0002253920550000061
对比例
对比例的普通高纯刚玉质浇注水口材料的原料组成，以质量份计，如表2所示。
表2
测试例
将实施例1～3以及对比例中的原料按照如下方法进行制备：将刚玉、锆莫来石、莫来石、氧化铝微粉、铝酸钙水泥进行混合3min，混合均匀后出料装至水口模具中振动3min，然后至于养护房40℃中养护24h，得到实施例1～3以及对比例的钢包无碳浇注水口。对各实施例及对比例的钢包无碳浇注水口进行相关的性能测试，测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002253920550000072
Figure BDA0002253920550000081
由表3可以看出，实施例1～3的钢包无碳浇注水口与对比例的普通高纯刚玉质浇注水口相比，热震断裂次数明显增多，侵蚀指数和渗透指数均有明显下降，表明本申请的钢包无碳浇注水口的热震稳定性显著增强；同时，抗渣性能也有明显提升。

Claims (10)

1.钢包无碳浇注水口，其特征在于，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure FDA0002253920540000011
2.根据权利要求1所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，所述刚玉中的Al2O3≥99.2wt％；以质量份计，所述刚玉的粒度级配为：
Figure FDA0002253920540000012
3.根据权利要求1所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，所述锆莫来石中的ZrO2为30wt％～40wt％。
4.根据权利要求1所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，所述莫来石为电熔70莫来石或烧结70莫来石中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，所述氧化铝微粉按照中位粒径D50的不同，选自以下规格中的至少一种：
规格A、中位粒径D50为0.5～1μm；
规格B、中位粒径D50为1～2μm；
规格C、中位粒径D50为4～5μm。
6.根据权利要求1所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure FDA0002253920540000013
7.根据权利要求6所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure FDA0002253920540000022
8.根据权利要求7所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure FDA0002253920540000023
9.根据权利要求8所述的钢包无碳浇注水口，其特征在于，以质量份计，所述钢包无碳浇注水口的原料包括：
Figure FDA0002253920540000024
10.根据权利要求1～9所述的钢包无碳浇注水口的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将刚玉、锆莫来石、莫来石、氧化铝微粉、铝酸钙水泥进行混合，混合均匀后出料装至水口模具中振动，然后至于养护房30～40℃中养护，得到钢包无碳浇注水口。
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