CN111995410A - 轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料及其制备方法，该添加剂按质量份数计包括如下组分：天然烧结莫来石30～60份、半重质莫来石5～20份、轻质莫来石球5～20份、莫来石微珠5～20份、红柱石5～20份、铝酸钙水泥2～8份、氧化铝微粉2～8份、硅微粉3～6份、不锈钢纤维0.5～3份。本发明的轻量化的材料配置明显提高了浇注料本身的保温隔热性能，能够有效降低中包盖表面温度，减少钢壳的变形以及其带来的相关安全风险。

Description

轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及浇注料的技术领域，具体涉及一种轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料及其制备方法。
背景技术
中包盖厚度的减薄会引起包盖整体强度降低，变形量增大，保温性能变差等一系列的问题；同时，烘烤孔增加会导致中包盖上开孔过多，给中间包包盖的结构强度带来危害，影响其使用安全和使用寿命。
目前市面上的中包盖普遍使用普通高铝质浇注料，保温性能较差，强度及热震稳定性能一般。保温效果较差，导致增加了中间包烘烤的能耗，同时引起钢水温降增大；强度及热震稳定性能一般，导致浇注料容易、过快损毁，致使钢结构受到高温钢液和烟气的影响而产生氧化、烧蚀，高温下整体结构强度降低，在应力的作用下产生变形。
在钢厂中间包盖减薄、开孔增加的情况下，普通高铝质浇注料已不能满足使用要求，个别包盖使用寿命不到两周，严重影响生产顺行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料及其制备方法，该浇注料具有良好的保温隔热性能，强度高且轻量化，使用寿命较长，具有显著的经济效益和社会效益。
为实现上述目的，本发明提供的一种轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，它按质量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002647194740000011
Figure BDA0002647194740000021
作为优选实施方式地，所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，它按质量份数计包括如下组分：
Figure BDA0002647194740000022
进一步地，所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，它按质量份数计还包括如下组分：
减水剂 0.1～0.5份
热震稳定剂 0.01～0.05份。
作为优选实施方式地，所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，它按质量份数计还包括如下组分：
减水剂 0.2份
热震稳定剂 0.02份。
进一步地，所述天然烧结莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％；其中，8mm＜粒度≤12mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的10～25％，5mm＜粒度≤8mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的10～20％，3mm≤粒度≤5mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的5～20％，0.088mm＜粒度≤1mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的5～15％，粒度≤0.088mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的35～60％。粒度＞12mm时会影响施工性能变差，因此本发明的天然烧结莫来石的粒度全部≤12mm。各个粒度天然烧结莫来石的重量百分比超出上述范围会直接影响浇注料的粒度级配，进而影响产品的施工性能和使用性能。
进一步地，所述半重质莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％，体积密度为2.4～2.5g/cm3；其中，5mm≤粒度≤8mm的半重质莫来石占半重质莫来石总质量的35～65％，3mm≤粒度＜5mm的半重质莫来石占半重质莫来石总质量的35～65％。半重质莫来石的粒度＞8mm时会影响浇注料的整体强度，加入半重质莫来石的粒度＜3mm的半重质莫来石(同样重量的半重质莫来石粒度越小比表面积越大，加水量更高)会导致浇注料吸水量增加、强度明显降低。各个粒度半重质莫来石的重量百分比超出上述范围会直接影响浇注料的粒度级配和加水量，进而影响产品的施工性能和使用性能。
进一步地，所述轻质莫来石球中Al2O3的质量百分含量≥68％，体积密度为1.3～1.5g/cm3，轻质莫来石球粒度为1mm≤粒度≤3mm；轻质莫来石球粒度＞3mm时在浇注料成型时容易漂浮在表面，造成分布集中，粒度分布出现严重偏析，加入粒度＜1mm的轻质莫来石球会明显降低浇注料的体积密度和强度。
所述莫来石微珠中Al2O3的质量百分含量≥65％，体积密度为1.0～1.2g/cm3，莫来石微珠粒度为0.074mm≤粒度≤0.63mm。莫来石微珠的粒度＞0.63mm时在浇注料成型时容易漂浮在表面，造成分布集中，粒度分布出现严重偏析，加入粒度＜0.074mm的莫来石微珠不能有效保证其性状和浇注料保温隔热性能增强。
单纯加入半重质莫来石作轻质原料的浇注料，保温隔热性能不能满足智慧制造项目配套中包盖的使用要求。单纯加入轻质莫来石球作轻质原料，加入量有限，过多则会在成型过程中产生位移，漂至浇注料的表层；轻质原料加入少则浇注料体积密度降低较少，导热系数较高，不足够保证钢包永久层的保温隔热性能。
进一步地，所述红柱石中Al2O3的质量百分含量≥52％，粒度为1～3mm；控制红柱石的粒度和Al2O3的含量能提高浇注料的热震稳定性能和高温体积稳定性能，使用时不缩裂。
进一步地，所述铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量≥70％，铝酸钙水泥粒度为≤0.088mm；钛铝酸钙的粒度和Al2O3的含量能保证该浇注料的常温强度，有效提高其施工性能和使用寿命。铝酸钙水泥和氧化铝微粉在浇注料使用的过程中能生成不同铝酸钙产物，增加浇注料的强度和抗渣侵蚀性能。
进一步地，所述氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量≥98％，氧化铝微粉粒度为≤0.088mm；氧化铝微粉粒度越小，流动性和活性越好，有助于增加浇注料在中高温使用下条件时的烧结强度。
进一步地，所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥95％，硅微粉粒度为≤0.088mm。硅微粉粒度越小，流动性和活性越好，有助于增加浇注料施工时的流动性能和高温使用时的烧结性能。硅微粉和氧化铝微粉在浇注料使用过程中能生成莫来石，增加浇注料的体积稳定性和结合强度。
进一步地，所述不锈钢纤维的熔点为1425～1510℃、长度为20～30mm，可以提高浇注料的常温和中温强度，增加浇注料的整体韧性。
进一步地，所述减水剂具体为FS65，加入减水剂是为了降低浇注料的加水量，缩短养护时间，提高浇注料常温强度。
进一步地，所述热震稳定剂具体为SD303，加入热震稳定剂是为了增加浇注料的热震稳定性能，减少和延缓损毁，提高使用寿命。
本发明还提供一种上述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料的制备方法，包括如下步骤：
1)按照组分配方进行配料，先将粒度≤0.088mm的天然烧结莫来石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、减水剂以及热震稳定剂进行2～3分钟均混，再加入粒度＞0.088mm的天然烧结莫来石、半重质莫来石、轻质莫来石球、莫来石微珠、红柱石、不锈钢纤维中，搅拌3～5分钟，混合均匀，得到混合料；均混2～3分钟这个工艺过程能够有效降低浇注料中的重要原料混合不均匀的现象，避免工艺缺陷造成对产品施工性能和使用性能的不良影响。
2)向步骤1)中的混合料中加入水继续搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护72～168小时；
3)然后烘烤处理，即可。
再进一步地，所述步骤2)中，水的添加量为混合料质量的6.0～7.0％。水量高于7.0％会显著降低浇注料的强度，进而影响使用效果；加水量低于6.0％会导致浇注料偏干、骨料和粉料包覆性不好，出现疏松的状况。养护时间小于72小时会导致结合剂水化时间不够，影响浇注料的强度；养护时间大于168小时会影响现场的施工进度。
更进一步地，所述步骤3)中，烘烤处理包括第一阶段由常温升温至150℃，升温速度为8～10℃/h，保温时间为24h；第二阶段由150℃升温至350℃，升温速度为8～10℃/h，保温时间为24h；第三阶段由350℃升温至600℃，升温速度为20～25℃/h，保温时间为16h；第四阶段由600℃升温至1000℃，升温速度为20～25℃/h，保温时间为5h。当烘烤温度低于350℃升温速度大于10℃/h时会导致浇注料急剧脱水产生裂纹；当烘烤温度高于350℃升温速度低于20℃/h时，以及最终烘烤温度高于1000℃则会增加能耗、浪费能源，影响生产节奏；当最终烘烤温度低于800℃则会导致浇注料未烘烤到位，仍有残余水分(结构水等)，影响使用效果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的浇注料由于加入半重质莫来石、轻质莫来石球和莫来石微球，较大幅度降低了浇注料的体积密度和导热系数，轻量化的材料配置明显提高了浇注料本身的保温隔热性能，能够有效降低中包盖表面温度，减少甚至消除钢壳的变形以及其带来的相关安全风险，更好满足智慧制造项目配套要求。
其二，本发明的浇注料由于采用铝酸钙水泥、硅微粉和氧化铝微粉作复合结合剂，具有良好的施工性能和中高温强度，体积稳定性好，使用寿命长，保障了智慧制造项目的顺利实施和钢厂生产顺行。
其三，本发明的与智慧制造项目配套中间包盖浇注料能够兼顾保温隔热性能和使用寿命，与普通高铝质浇注料相比，导热系数更低，保温隔热性能更优；与轻质或半质浇注料相比，在使用过程中强度更高，使用寿命更长。
其四，本发明通过控制天然烧结莫来石、半重质莫来石、轻质莫来石球、莫来石微珠、红柱石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、不锈钢纤维的粒度、尺寸和加入量，外加减水剂与热震稳定剂，以及均混时间、加水量、养护时间和烘烤制度等工艺参数，可以制备出一种具有良好的保温隔热性能，强度高且轻量化，使用寿命较长，具有显著的经济效益和社会效益的与智慧制造项目配套中间包盖浇注料。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明实施例1～4的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料和对比例1～3的中间包包盖浇注料，按质量份数计的配方如表1所示
表1
Figure BDA0002647194740000061
本发明实施例1～4的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料和对比例1～3的中间包包盖浇注料的制备方法，包括如下步骤：按照组分配方进行配料，先将粒度≤0.088mm的天然烧结莫来石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、减水剂、热震稳定剂进行2～3分钟均混，再加入粒度＞0.088mm的天然烧结莫来石、半重质莫来石、轻质莫来石球、莫来石微珠、红柱石、不锈钢纤维中，搅拌3～5分钟，混合均匀，得到混合料；向混合料中加入水继续搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护72～168小时；然后烘烤处理，即可。各实施例1～4和对比例1～3的主要工艺参数如下表2所示：
表2
Figure BDA0002647194740000071
本发明实施例1～4的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料和对比例1～3的中间包包盖浇注料的理化测试结果，如下表3所示：
表3
Figure BDA0002647194740000081
如表1、2的实施例1～4所示，在本发明限定的原料加入量及粒度，浇注料中加入适量的天然烧结莫来石、半重质莫来石、轻质莫来石球、莫来石微珠、红柱石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、不锈钢纤维、减水剂、热震稳定剂，同时控制好均混时间、加水量、养护时间和烘烤制度这些工艺参数，就能制备出一种具有良好的保温隔热性能，强度高且轻量化，使用寿命较长，具有显著的经济效益和社会效益的与智慧制造项目配套中间包盖浇注料。
相对地，对于未控制原料加入量、生产工艺、养护及烘烤制度的对比例1～3中，浇注料不能同时具备良好的保温隔热性能、强度及使用寿命，无法满足产品的施工和使用性能。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (10)

1.一种轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：它按质量份数计包括如下组分：
Figure FDA0002647194730000011
2.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：它按质量份数计还包括如下组分：
减水剂 0.1～0.5份
热震稳定剂 0.01～0.05份。
3.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：所述天然烧结莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％；其中，8mm＜粒度≤12mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的10～25％，5mm＜粒度≤8mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的10～20％，3mm≤粒度≤5mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的5～20％，0.088mm＜粒度≤1mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的5～15％，粒度≤0.088mm的天然烧结莫来石占天然烧结莫来石总质量的35～60％。
4.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：所述半重质莫来石中Al2O3的质量百分含量≥68％，体积密度为2.4～2.5g/cm3；其中，5mm≤粒度≤8mm的半重质莫来石占半重质莫来石总质量的35～65％，3mm≤粒度＜5mm的半重质莫来石占半重质莫来石总质量的35～65％。
5.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：所述轻质莫来石球中Al2O3的质量百分含量≥68％，体积密度为1.3～1.5g/cm3，轻质莫来石球粒度为1mm≤粒度≤3mm；
所述莫来石微珠中Al2O3的质量百分含量≥65％，体积密度为1.0～1.2g/cm3，莫来石微珠粒度为0.074mm≤粒度≤0.63mm。
6.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：所述红柱石中Al2O3的质量百分含量≥52％，粒度为1～3mm；所述铝酸钙水泥中Al2O3的质量百分含量≥70％，铝酸钙水泥粒度为≤0.088mm；所述氧化铝微粉中Al2O3的质量百分含量≥98％，氧化铝微粉粒度为≤0.088mm；所述硅微粉中SiO2的质量百分含量≥95％，硅微粉粒度为≤0.088mm。
7.根据权利要求1所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料，其特征在于：所述不锈钢纤维的熔点为1425～1510℃、长度为20～30mm。
8.一种权利要求2～7任一项所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)按照组分配方进行配料，先将粒度≤0.088mm的天然烧结莫来石、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、减水剂、以及热震稳定剂进行2～3分钟均混，再加入粒度＞0.088mm的天然烧结莫来石、半重质莫来石、轻质莫来石球、莫来石微珠、红柱石、不锈钢纤维中，搅拌3～5分钟，混合均匀，得到混合料；
2)向步骤1)中的混合料中加入水继续搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护72～168小时；
3)然后烘烤处理，即可。
9.根据权利要求8所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，水的添加量为混合料质量的6.0～7.0％。
10.根据权利要求8所述的轻量化保湿隔热中间包包盖浇注料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，烘烤处理包括第一阶段由常温升温至150℃，升温速度为8～10℃/h，保温时间为24h；第二阶段由150℃升温至350℃，升温速度为8～10℃/h，保温时间为24h；第三阶段由350℃升温至600℃，升温速度为20～25℃/h，保温时间为16h；第四阶段由600℃升温至1000℃，升温速度为20～25℃/h，保温时间为5h。
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