CN113387686B - 一种连铸中间包用无碳干式料 - Google Patents

一种连铸中间包用无碳干式料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种连铸中间包用无碳干式料，包括以下质量分数的原料：5‑3mm的橄榄砂：9%～18%，3‑1mm的91镁砂为25%～35%，1‑0mm的91镁砂为20%～30%，200目的91镁砂为20%～30%，九水偏硅酸钠为2.5%～4.5%，六偏磷酸钠为1.2%～2%，低熔点玻璃粉为0.3%～0.8%。本申请的干式料不含碳，在烤包及使用过程中不产生有害性挥发气体，有利于提升车间环境，并改善操作工人的工作条件；在低温、中温、高温强度下均能够满足生产使用要求。

Description

一种连铸中间包用无碳干式料
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种连铸中间包用无碳干式料。
背景技术
连铸中间包用干式料主要有镁质和镁钙质两大类，在实际生产中，使用较多的为镁质干式料。由于干式料不含水，因而结合剂的选择和配比尤为重要，结合剂选择时首先不含水，或者含有少量的结晶水，在低温条件下不能与镁砂发生反应，在200～300℃加热烘烤后具有一定的抗折、抗压强度以便于进行脱模操作，在1550℃的高温条件下加热后，干式料烧结成为致密、坚实的整体，确保干式料满足中间包工作层的使用工况要求。
现有的连铸中间包用干式料结合剂主要包括酚醛树脂、葡萄糖两种，添加量一般为3％～6％之间，并辅以其他调节剂成分，在200～300℃加热烘烤后具有较多的强度，有利于脱模操作，以及后续的水口安装，挡墙、稳流器施工，在生产使用过程中效果良好。但是酚醛树脂在190℃的条件下即分解释放出甲酚、甲醛、二甲酚等刺激性有害气体，对车间环境和员工的身体健康带来极大的危害；同时对于冶炼碳含量比较低的特殊钢种，不能够选用酚醛树脂、葡萄糖含碳较高的结合剂，因而急需开发出使用强度高、不含碳、便于现场施工、环境友好的结合剂部分取代酚醛树脂、葡萄糖结合剂，满足低碳钢的生产需求。
中国专利文献CN111362670A(申请号：202010135953.4)公开了一种环保型无碳干式料，包括烧结镁砂、水合偏硅酸钠、水合硫酸镁和硼化物；该干式料具有较低的侵蚀指数与渗透指数，提高钢水的洁净度和降低钢水的碳污染。但是，该文献还存在高温强度偏低、高温线收缩率过大等问题。
专利文献CN103011862A(申请号：201210553421.8)公布了一种环保无碳中间包干式料，包括：镁砂87.4％～95％，金属硅粉0.2％～1.5％，膨润土0.2％～1.5％，环保结合剂3％～9％，酚醛树脂0～0.6％。该文献采用镁砂为主原料，以含有结晶水的硫酸钙、硫酸钡、硫酸亚铁、硫酸铝钾和硫酸钠中的其中两种按1:1混和而成的环保结合剂取代固体酚醛树脂，在烘烤过程中不产生或产生微量刺激性气体，连铸时对钢水不增氢、不增碳，保证超低碳钢的冶炼，并不向钢水中带入其他杂质，不塌包，具有强度高、施工方便、易于解体、寿命长和绿色环保等优点。但是，该文献中结合剂仍选用酚醛树脂粉，烘烤过程中仍产生刺激性气体，未能解决使用过程中的污染问题。
专利文献CN112408999A(申请号：202011327494.6)公布了一种环境节约型连铸中间包用干式料及其制备方法，包括：5-3mm的废镁铝碳颗粒12％～16％、3-1mm的废镁铝碳颗粒32％～36％、1-0mm的废镁铝碳颗粒14％～22％、180目的废预制砖粉5％～9％、240目的电熔镁砂14％～18％、1000目的活性轻烧镁砂5％～10％、复合结合剂3.5％～5.5％及烧结剂0.5％～1％；该专利实现了废料循环利用。但是，该文献中复合结合剂中含有固体树脂，烘烤过程中仍产生刺激性气体，未能解决使用过程中的污染问题。
专利文献CN111302816A(申请号：202010256913.5)公布了一种中间包工作衬干式料，包括：耐火原矿75％～85％、骨料颗粒3％～10％、复合添加剂0.5％～5％，利用高温条件下物理、化学反应，保持干式料中高温条件下的微膨胀，解决了不定型中间包工作衬在中高温条件下的线膨胀过大、离股、塌包风险。但是，该文献还存在低温、中温强度不足，施工性较差等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种连铸中间包用无碳干式料，以克服现有技术中存在的结合剂释放出刺激性有害气体、含有碳元素导致钢水增碳、施工性较差、低温和中温强度不足等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂：9％～18％，3-1mm的91镁砂为25％～35％，1-0mm的91镁砂为20％～30％，200目的91镁砂为20％～30％，九水偏硅酸钠为2.5％～4.5％，六偏磷酸钠为1.2％～2％，低熔点玻璃粉为0.3％～0.8％；所述91镁砂是指MgO含量≥91％的电熔镁砂。
优选地，本发明所述一种连铸中间包用无碳干式料，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂为16％，3-1mm的91镁砂为30.5％，1-0mm的91镁砂为27％，200目的91镁砂为20％，九水偏硅酸钠为4.0％，六偏磷酸钠为2.0％，低熔点玻璃粉为0.5％。
优选地，本发明所述一种连铸中间包用无碳干式料，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂为11％，3-1mm的91镁砂为32％，1-0mm的91镁砂为26％，200目的91镁砂为25％，九水偏硅酸钠为3.8％，六偏磷酸钠为1.6％，低熔点玻璃粉为0.6％。
优选地，所述连铸中间包用无碳干式料中，所述九水偏硅酸钠、六偏磷酸钠和低熔点玻璃粉的总质量分数不小于5％且不大于7％。
优选地，所述连铸中间包用无碳干式料中，所述九水偏硅酸钠为工业级，粒度为18～60目；所述六偏磷酸钠为工业级。
优选地，所述连铸中间包用无碳干式料中，所述低熔点玻璃粉的始熔温度为255℃，线膨胀系数为108×10-7(0～300℃)，PH值为7.9，平均目数为2000目，不含铅，微观形状为类球晶型。所述低熔点玻璃粉高温条件下转变为耐高温晶体。
优选地，所述连铸中间包用无碳干式料，在进行振动成型时，胎膜振动时间为45～60s；在进行低温烘烤时，烘烤胎膜内部空间温度≥350℃，保温时间为2～3h。
所述低熔点玻璃粉是一种无毒、无味、无污染的封接材料，在电子、玻璃、半导体、金属、陶瓷、传感器等领域具有广泛的应用，具有较低的熔化温度和封接温度，较高的耐热性、化学稳定性，以及良好的机械强度。本发明选用少量低熔点玻璃粉来增强干式料颗粒之间的粘结，克服无机结合剂强度相对不足的弱点，同时选用平均目数为2000目的超细粉体，填充于镁砂、橄榄砂的间隙中，在增强的同时，不形成连接的低温相，避免在干式料中形成低温相微通道，从而提高干式料的抗侵蚀、抗渗透性能，增加干式料工作层的使用时间。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明的干式料不含碳，可以满足低碳钢对中间包的无碳化功能需求；该干式料在烤包及使用过程中，不产生有害性挥发气体，有利于提升车间环境，并改善操作工人的工作条件；干式料在低温、中温、高温强度下均能够满足生产使用要求，克服了传统中间包无机结合剂强度不足的弱点。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的技术内容，以下是本发明的实施例，本技术领域的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。
本发明的实施例中涉及的原料均为市售产品。
实施例1～6和对比例1～4
实施例1～6和对比例1～4的连铸中间包用无碳干式料，其原料组份质量分数见表1。
表1实施例1～6和对比例1～4的原料组成，％
Figure BDA0003144282910000051
将实施例1～6和对比例1～4的连铸中间包用无碳干式料制样按GB/T 4513.5进行。体积密度、线变化率、抗折强度、耐压强度的测试按GB/T 4513.6中的测试方法进行。抗渣性采用静态坩埚法判定，观察坩埚中间剖面耐材的抗渗透和抗侵蚀情况。测试结果列于表2中。
从表1和表2中的数据比较可知：本发明的连铸中间包用无碳干式料具有不含碳、烤包过程中无刺激性有害气体释放、施工性能好、成本低的优点，能满足特殊低碳精品钢在炼钢工艺环节中对无碳化的使用要求，并改善操作工人的工作条件，提升车间工作环境，在低温、中温、高温强度下均能够满足生产使用要求。
表2实施例1～6和对比例1～4的测试结果
Figure BDA0003144282910000061
对比例1中5-3mm的橄榄砂过多(23％)，导致干式料的抗渣性不足，表现为抗渣性测试中严重渗透和有少量侵蚀。对比例2中5-3mm的橄榄砂过少(5％)，导致干式料的低温抗折强度和耐压强度不足，不能够满足现场使用要求。对比例3中九水偏硅酸钠、六偏磷酸钠、低熔点玻璃粉总的质量分数过低(为4.5％)，导致干式料的低温抗折强度、耐压强度不足，不能够满足现场使用要求。对比例4中九水偏硅酸钠偏高(为5.5％)，且不含有低熔点玻璃粉，导致干式料的低温抗折强度偏低，且抗渣性不足，表现为抗渣性测试中部分侵蚀。

Claims (5)

1.一种连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂：9%～18%，3-1mm的91镁砂为25%～35%，1-0mm的91镁砂为20%～30%，200目的91镁砂为20%～30%，九水偏硅酸钠为2.5%～4.5%，六偏磷酸钠为1.2%～2%，低熔点玻璃粉为0.3%～0.8%；
所述九水偏硅酸钠、六偏磷酸钠和低熔点玻璃粉的总质量分数不小于5%且不大于7%；所述低熔点玻璃粉的始熔温度为255℃，平均目数为2000目；
在进行振动成型时，胎膜振动时间为45～60s；在进行低温烘烤时，烘烤胎膜内部空间温度≥350℃，保温时间为2～3h。
2.根据权利要求1所述的连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂为16%，3-1mm的91镁砂为30.5%，1-0mm的91镁砂为27%，200目的91镁砂为20%，九水偏硅酸钠为4.0%，六偏磷酸钠为2.0%，低熔点玻璃粉为0.5%。
3.根据权利要求1所述的连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，包括以下质量分数的原料：5-3mm的橄榄砂为11%，3-1mm的91镁砂为32%，1-0mm的91镁砂为26%，200目的91镁砂为25%，九水偏硅酸钠为3.8%，六偏磷酸钠为1.6%，低熔点玻璃粉为0.6%。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，所述九水偏硅酸钠的粒度为18～60目。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的连铸中间包用无碳干式料，其特征在于，所述低熔点玻璃粉的0～300℃的线膨胀系数为108×10-7，PH值为7.9。
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