CN111470855B - 一种抗钢水冲刷的中间包冲击板及其制备方法和施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗钢水冲刷的中间包冲击板及其制备方法和施工方法，属于炼钢技术领域，按重量百分数计，中间包冲击板包括主料、结合剂，主料的原料包括板状刚玉55‑90%、高铝钒土熟料0‑28%、超细粉4‑10%、增强剂5‑8%、鳞片石墨0.5‑1.5%，结合剂的重量添加量为主料的2.9‑3.1%，增强剂为金属铝细粉，且原料经过混合，机压成型，热处理，得到中间包冲击板。该中间包冲击板，其具有较高的抗折强度，而且还具有较高抗压强度、较低烧后线变化率的优点，使中间包冲击板具有良好的抗钢水冲刷能力，同时还具有制备简便、便于控制的优点。

Description

一种抗钢水冲刷的中间包冲击板及其制备方法和施工方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，更具体的说，它涉及一种抗钢水冲刷的中间包冲击板及其制备方法和施工方法。
背景技术
中间包是炼钢连铸的主要设备之一，间歇性钢包的钢水注入中间包，然后钢水通过中间包功能件控流到结晶器中，之后钢水平稳有序的拉出连铸坯。间歇性钢包的出料口到中间包的距离一般在1.8m以上。钢水注入中间包，并于中间包上形成冲击区，钢水对中间包冲击区的热冲击很大，特别是中间包开浇及长时间低液面浇注。为了中间包的使用寿命，一般会在中间包冲击区处设置中间包冲击板，中间包冲击板是直接面对钢水的冲击。目前中间包冲击板大部分是预埋在稳流器的底部，还有少部分直接把中间包冲击板固设于中间包冲击区。
目前，常用的中间包冲击板有两类：一类为Al2O3-MgO-C材料不烧砖，Al2O3-MgO-C材料不烧砖采用挤压成型，但是高温抗折强度低，抗钢水冲击性能差，由于烧后永久线变化大，高温使用过程中容易产生裂纹；另一类为Al2O3-MgO材料预制件，Al2O3-MgO材料预制件采用浇注成型，但是高温抗折强度低，抗钢水冲击性能差，由于浇注成型，显气孔率高，热震稳定性低，易因中间包开浇钢水的热冲击产生裂纹。因此，急需研究一种抗折强度较高的中间包冲击板，以提高中间包冲击板的抗钢水冲刷能力，同时提高中间包的使用寿命。
发明内容
本发明的目的一在于提供一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，其具有较高的抗折强度，而且还具有较高抗压强度、较低烧后线变化率的优点，使中间包冲击板具有良好的抗钢水冲刷能力。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，所述中间包冲击板包括主料、结合剂，所述主料的原料包括板状刚玉55-90％、高铝钒土熟料0-28％、超细粉4-10％、增强剂5-8％、鳞片石墨0.5-1.5％，所述结合剂的重量添加量为主料的2.9-3.1％；
所述增强剂为金属铝细粉。
通过采用上述技术方案，在板状刚玉、高铝钒土熟料中加入超细粉、增强剂、鳞片石墨，且增强剂设置为金属铝细粉，金属铝细粉在低温下体现增效的作用，金属铝细粉在高温下体现烧结的作用，中间包冲击板高温抗折强度达到30-42MPa，常温耐压强度达到142-202MPa，高温耐压强度达到150-230MPa。同时通过原料之间的协同作用，不仅表现出“C”结合，而且还具有陶瓷和金属的结合，抑制晶粒长大，使中间包冲击板具有较低的显气孔率、较高的体积密度，表现出良好的致密性，并使中间包冲击板具有较高抗折强度、较高抗压强度、良好烧后线变化率的优点，还提高中间包冲击板的结合能力，降低中间包冲击板出现裂纹，使中间包冲击板具有良好的抗钢水冲刷能力，提高中间包冲击板的使用寿命。
较优选地，所述高铝钒土熟料为0％，所述板状刚玉为82-90％。
通过采用上述技术方案，对中间包冲击板的原料配比进行优化，提高中间包冲击板的抗压强度和抗折强度。
较优选地，所述高铝钒土熟料为2-28％，所述板状刚玉为55-81％。
通过采用上述技术方案，在原料中添加高铝钒土熟料，虽然稍微降低了中间包冲击板的抗折强度和抗压强度，但是仍然满足市场需求，同时，还降低了中间包冲击板的生产成本，明显降低了中间包冲压板的线变化率，提高中间包冲击板的实用性。
较优选地，所述超细粉为氧化铝超细粉。
通过采用上述技术方案，氧化铝超细粉不仅增加了原料之间的流动性，便于原料的混合、成型，而且使中间包冲击板表现出良好的致密性，同时明显提高中间包冲击板的抗折强度，并通过氧化铝超细粉、金属铝细粉之间的协同作用，提高中间包冲击板的耐压强度。
较优选地，所述结合剂为液态热固性酚醛树脂结合剂。
通过采用上述技术方案，液态热固性酚醛树脂结合剂不仅便于原料的结合、成型，而且液态热固性酚醛树脂结合剂在热处理后，使中间包冲击板形成“C”结合，即形成交织的纤维状增强相，提高中间包冲击板的抗钢水冲击能力。
较优选地，所述板状刚玉包括刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉，所述刚玉粗骨料的粒度为3-1mm，所述刚玉细骨料的粒度小于1mm，所述刚玉细粉的目数为325目；
所述高铝钒土熟料包括熟料粗骨料、熟料细骨料，所述熟料粗骨料的粒度为3-1mm，所述熟料细骨料的粒度小于1mm。
较优选地，所述高铝钒土熟料为0％，所述刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉的重量配比为36:32:(14-22)。
通过采用上述技术方案，对板状刚玉的级配进行优化，便于原料的混合、成型，使原料保持良好的流动性，降低中间包冲击板的显气孔率，提高中间包冲击板的体积密度、致密性，也提高中间包冲击板的耐钢水冲击能力。
较优选地，所述高铝钒土熟料为2-28％，所述刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉的重量配比为(28-34):(12-32):15；所述熟料粗骨料、熟料细骨料的重量配比为(2-16):(0-20)。
通过采用上述技术方案，对高铝钒土熟料的级配进行优化，不仅便于原料的混合、成型，使原料保持良好的流动性，同时通过熟料粗骨料和熟料细骨料之间的协同作用，还明显降低中间包冲击板的线变化率，降低中间包冲击板出现裂纹，提高中间包冲击板的耐钢水冲击能力。
本发明的目的二在于提供一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的制备方法，其具有制备简单、便于控制的优点，而且在温度200-260℃下进行热处理，降低中间包冲击板的生产成本。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将板状刚玉、高铝钒土熟料、超细粉、增强剂、烧结剂、鳞片石墨，混合均匀，形成主料；
S2、在主料中加入结合剂，搅拌并混合均匀，得到混合料；
S3、将混合料放入模具中，机压成型，形成初成品；
S4、在温度为200-260℃的条件下，将初成品热处理12-24h，降温、脱模，得到中间包冲击板。
通过采用上述技术方案，将主料和结合剂混合均匀后，形成混合料，混合料具有一定的流动性，便于混合料的成型，并采用机压成型，操作简便，同时在温度为200-260℃的条件下进行热处理，降低中间包冲击板的能耗，使中间包冲击板具有制备简便、简便控制、生产成本低的优点。
本发明的目的三在于提供一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的施工方法，其具有使用稳定的优点。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的施工方法，中间包冲击板通过干式料或涂抹料固设在中间包冲击区处。
通过采用上述技术方案，将中间包冲击板固设在中间包冲击区处，操作简便，使中间包冲击板具有安装简便的优点。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明的抗钢水冲刷的中间包冲击板，其具有较高的高温抗折强度，而且还具有较高抗压强度、较低烧后线变化率的优点，使中间包冲击板具有良好的抗钢水冲刷能力。
第二、在板状刚玉、高铝钒土熟料中加入超细粉、增强剂、鳞片石墨，且增强剂设置为金属铝细粉，中间包冲击板高温抗折强度达到30-42MPa，常温耐压强度达到142-202MPa，高温耐压强度达到150-230MPa，满足市场需求。同时通过原料之间的协同作用，使中间包冲击板具有较低的显气孔率、较高体积密度、较低线变化率的优点，还降低中间包冲击板出现裂纹，提高中间包冲击板的使用寿命。
第三、在原料中添加高铝钒土熟料，虽然稍微降低了中间包冲击板的抗折强度和抗压强度，但是仍然满足市场需求，同时，通过熟料粗骨料和熟料细骨料之间的协同作用，还明显降低中间包冲击板的线变化率，降低中间包冲击板出现裂纹，提高中间包冲击板的耐钢水冲击能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
表1实施例中中间包冲击板的各原料含量(单位：wt％)
Figure BDA0002460519490000041
实施例1
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，其原料配比见表1所示。
中间包冲击板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将板状刚玉、超细粉、增强剂、鳞片石墨，混合均匀，形成主料；
其中，板状刚玉包括刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉，刚玉粗骨料的粒度为3-1mm，刚玉细骨料的粒度小于1mm，刚玉细粉的目数为325目；超细粉为氧化铝超细粉，氧化铝超细粉中氧化铝的重量含量为99.5％，平均粒径为2μm；增强剂为金属铝细粉，增强剂中单质铝的重量含量为99.5％，金属铝细粉的目数为180目；鳞片石墨中固定碳含量为97.5％，鳞片石墨的目数为200目。
S2、在主料中加入结合剂，搅拌并混合均匀，得到混合料；
其中，结合剂为液态热固性酚醛树脂结合剂，液态热固性酚醛树脂结合剂中固定碳含量为40％，结合剂采用PF-2231。
S3、将混合料放入模具中，机压成型，形成初成品；
其中，混合料的挤压成型采用1200t的摩擦压砖机。
S4、在温度为230℃的条件下，将初成品热处理18h，降温、脱模，得到中间包冲击板，中间包冲击板的规格为350mm×350mm×100mm。
实施例2-12
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例2-12和实施例1的区别之处在于，中间包冲击板的原料配比不同，且其原料配比见表1所示。
实施例13
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，其原料配比见表1所示。
中间包冲击板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将板状刚玉、高铝钒土熟料、超细粉、增强剂、鳞片石墨，混合均匀，形成主料；
其中，板状刚玉包括刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉，刚玉粗骨料的粒度为3-1mm，刚玉细骨料的粒度小于1mm，刚玉细粉的目数为325目；高铝钒土熟料中氧化铝的重量含量为88％，高铝钒土熟料包括熟料粗骨料、熟料细骨料，熟料粗骨料的粒度为3-1mm，熟料细骨料的粒度小于1mm；超细粉为氧化铝超细粉，氧化铝超细粉中氧化铝的重量含量为99.5％，平均粒径为2μm；增强剂为金属铝细粉，增强剂中单质铝的重量含量为99.5％，金属铝细粉的目数为180目；鳞片石墨中固定碳含量为97.5％，鳞片石墨的目数为200目。
S2、在主料中加入结合剂，搅拌并混合均匀，得到混合料；
其中，结合剂为液态热固性酚醛树脂结合剂，液态热固性酚醛树脂结合剂中固定碳含量为40％，结合剂采用PF-2231。
S3、将混合料放入模具中，机压成型，形成初成品；
其中，混合料的挤压成型采用1200t的摩擦压砖机。
S4、在温度为230℃的条件下，将初成品热处理18h，降温、脱模，得到中间包冲击板，中间包冲击板的规格为350mm×350mm×100mm。
实施例14-21
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例14-21和实施例13的区别之处在于，中间包冲击板的原料配比不同，且其原料配比见表1所示。
实施例22
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例22和实施例20的区别之处在于，中间包冲击板的制备方法S4中，热处理的温度和热处理的时间不同，温度为200℃，热处理时间为12h。
实施例23
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例23和实施例20的区别之处在于，中间包冲击板的制备方法S4中，热处理的温度和热处理的时间不同，温度为230℃，热处理时间为12h。
实施例24
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例24和实施例20的区别之处在于，中间包冲击板的制备方法S4中，热处理的温度和热处理的时间不同，温度为260℃，热处理时间为12h。
实施例25
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，实施例25和实施例20的区别之处在于，中间包冲击板的制备方法S4中，热处理的温度和热处理的时间不同，温度为230℃，热处理时间为24h。
实施例26
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的施工方法，将中间包冲击板设置在中间包冲击区处，并采用干式料将中间包冲击板固设在冲击区处，干式料采用YB/T 4640-2018中GA型号。
实施例27
一种抗钢水冲刷的中间包冲击板的施工方法，将中间包冲击板设置在中间包冲击区处，并采用涂抹料将中间包冲击板固设在冲击区处，涂抹料采用YB/T 4121-2004中MT-2型号。
对比例1
采用市售Al2O3-MgO-C材料不烧砖AMC-CJB，加工成中间包冲击板，中间包冲击板的规格为350mm×350mm×100mm。
对比例2
采用市售Al2O3-MgO材料预制件AM-CJB，加工成中间包冲击板，中间包冲击板的规格为350mm×350mm×100mm。
对实施例1-25和对比例1-2得到的中间包冲击板，进行下述性能检测，检测结果如表2所示。
其中，根据GB/T 2997-2015《致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真显气孔率试验方法》，对得到的中间包冲击板，进行显气孔率、体积密度的检测；
根据GB/T 3002-2017《耐火材料高温抗折强度试验方法》，对得到的中间包冲击板，在埋碳、温度为1400℃的条件下，热处理0.5h后，降温，进行高温处理后中间包冲击板抗折强度的检测，且此时检测的抗折强度为高温抗折强度；
根据GB/T 5072-2008《耐火材料常温耐压强度试验方法》，对得到的中间包冲击板，进行耐压强度的检测，且此时检测的耐压强度为常温耐压强度；
根据GB/T 5072-2008《耐火材料常温耐压强度试验方法》，对得到的中间包冲击板，在埋碳、温度为1550℃的条件下，热处理3h后，降温，进行高温处理后中间包冲击板耐压强度的检测，且此时检测的耐压强度为高温耐压强度；
根据GB/T 5988-2007《耐火材料加热永久线变化试验方法》，对得到的中间包冲击板，在埋碳、温度为1550℃的条件下，热处理3h后，降温，进行高温处理后中间包冲击板线变化率的检测。
表2的检测结果
Figure BDA0002460519490000081
从表2中可以看出，本发明的中间包冲击板，相比市售Al2O3-MgO-C材料不烧砖、市售Al2O3-MgO材料预制件，降低了显气孔率，提高了体积密度，合适的烧后线变率，线变率在0.08-0.79％，同时还表现出较高的抗折强度和良好的耐压强度，其中高温抗折强度达到30-42MPa，常温耐压强度达到142-202MPa，高温耐压强度达到150-230MPa，满足市场需求。
通过对比实施例1-4，由此可以看出，在增强剂的添加量为7％时，中间包冲击板表现出更好的常温耐压强度、高温耐压强度，低温耐压强度为150MPa，高温耐压强度为158MPa；通过对比实施例3、实施例5-10，由此可以看出，在超细粉的添加量为9％时，中间包冲击板表现出更好的高温抗折强度、常温耐压强度、高温耐压强度，高温抗折强度为42MPa，低温耐压强度为202MPa，高温耐压强度为230MPa；通过对比实施例9、实施例11-12，由此可以看出，在鳞片石墨的添加量为1％时，中间包冲击板表现出更好的高温抗折强度、常温耐压强度、高温耐压强度。
通过对比实施例9、实施例13-17，由此可以看出，在中间包冲击板中添加高铝钒土熟料，且高铝钒土熟料为熟料粗骨料，即用熟料粗骨料替换部分刚玉粗骨料，随着熟料粗骨料添加量的增加，中间包冲击板的抗折强度、耐压强度虽然稍有降低，但是中间包冲击板的线变化率先降低后不变，熟料粗骨料能够降低中间包冲击板的线变化率；通过对比实施例15、实施例18-21，由此可以看出，在中间包冲击板中添加高铝钒土熟料，高铝钒土熟料为熟料粗骨料、熟料细骨料，即用熟料粗骨料替换部分刚玉粗骨料，用熟料细骨料替换部分刚玉细骨料，随着熟料细骨料的添加，中间包冲击板的抗折强度、耐压强度虽然稍有降低，但是中间包冲击板的线变化率继续降低，熟料细骨料能够降低中间包冲击板的线变化率，并通过熟料粗骨料和熟料细骨料之间的协同作用，明显降低了中间包冲击板的线变化率。
通过对比实施例20、实施例22-24，由此可以看出，处理温度为230℃时，中间包冲击板表现出更好的抗折强度、耐压强度，高温抗折强度为38MPa，常温耐压强度为185MPa，高温耐压强度为195MPa；通过对比实施例20、实施例25，由此可以看出，热处理时间为12h和24h，中间包冲击板的性能基本相同，但是热处理时间12h能够明显降低中间包冲击板的能耗。
将实施例1、实施例3、实施例9、实施例15和实施例20得到的中间包冲击板，以及对比例1-2得到的中间包冲击板，采用实施例27中的施工方法，在中间包冲击区处固设一个中间包冲击板，进行现场应用，实际通钢量如表3所示。由表3可以看出，本发明的中间包冲击板，其应用到中间包中时，实际通钢量最高达到1.2万吨，采用本发明的中间包冲击板得到的中间包的使用寿命，相比采用现有技术的中间包冲击板得到的中间包的使用寿命，提高了约140％。
表3实际通钢量(单位：万吨)
中间包 实施例1 实施例3 实施例9 实施例15 实施例20 对比例1 对比例2
通钢量 0.75 0.80 1.2 1.1 1.0 0.52 0.50
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种抗钢水冲刷的中间包冲击板，其特征在于：按重量百分数计，所述中间包冲击板包括主料、结合剂，所述主料的原料包括板状刚玉55-59%、高铝钒土熟料24-28%、超细粉4-10%、增强剂5-8%、鳞片石墨0.5-1.5%，所述结合剂的重量添加量为主料的2.9-3.1%；
所述增强剂为金属铝细粉；所述超细粉为氧化铝超细粉；所述结合剂为液态热固性酚醛树脂结合剂；
所述板状刚玉由刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉组成，所述刚玉粗骨料的粒度为3-1mm，所述刚玉细骨料的粒度小于1mm，所述刚玉细粉的目数为325目；所述刚玉粗骨料、刚玉细骨料、刚玉细粉的重量配比为(28-34):(12-32):15；
所述高铝钒土熟料由熟料粗骨料、熟料细骨料组成，所述熟料粗骨料的粒度为3-1mm，所述熟料细骨料的粒度小于1mm；所述熟料粗骨料、熟料细骨料的重量配比为8:(16-20)；
所述抗钢水冲刷的中间包冲击板采用以下方法制备：
S1、将板状刚玉、高铝钒土熟料、超细粉、增强剂、烧结剂、鳞片石墨，混合均匀，形成主料；S2、在主料中加入结合剂，搅拌并混合均匀，得到混合料；S3、将混合料放入模具中，机压成型，形成初成品；S4、在温度为200-260℃的条件下，将初成品热处理12-24h，降温、脱模，得到中间包冲击板。
2.一种权利要求1所述的抗钢水冲刷的中间包冲击板的施工方法，其特征在于：中间包冲击板通过干式料或涂抹料固设在中间包冲击区处。
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