CN115626816A - 一种高成型强度的钢包无碳砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高成型强度的钢包无碳砖及其制备方法，无碳砖是由下列重量份数的原料制备而成：烧结板状刚玉或电熔白刚玉60～85份、电熔二钙镁砂3～10份、烧结镁铝尖晶石10～24份、复合助结合剂2～7份、复合氧化物添加剂1～5份、复合金属添加剂1～5份、硅烷偶联剂表面改性剂溶液1～5份、无碱短切玻璃纤维0.05～0.5份、结合剂溶液2～8份。本发明通过优化无碳砖生产工艺，优化结合剂系统组成，引入增强增韧措施，保证无碳砖成型出模后半成品坯体，获得类似树脂结合一样的高强度，坯料成型出模外观良好，边角整齐，不仅适合人工搬运，也适合机械手搬运，为无碳砖的全自动无人化生产提供保证。

Description

一种高成型强度的钢包无碳砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼中精炼钢包包壁无碳砖耐材领域，尤其涉及一种高成型强度的钢包无碳砖及其制备方法。
背景技术
精炼钢包工作衬用无碳砖，是钢厂目前冶炼纯净钢(如低碳钢、超低碳钢等)用无碳钢包必备的新的功能型耐火材料，一般由优质氧化铝质材料，如烧结刚玉、或电熔刚玉、烧结尖晶石或电熔尖晶石，镁质材料、添加剂和结合剂机压制成。与另一种无碳钢包用浇注料或预制块相比，生产效率高，成本低，外形尺寸优良，尤其是现场施工方便，对施工环境要求比较低，因此近年来在我国北方的钢厂得到了普遍应用，个别南方钢厂也有应用。
由于钢包无碳砖应用的结合剂，基本上历经卤化物-树脂-络合物(溶胶)-有机溶液结合剂的发展，其中树脂结合的无碳砖强度较高，但由于树脂结合剂在无碳砖中残留2％左右的固定碳，因此钢厂不认为它是真正的无碳砖，因此推广较难，而其他几种结合剂，虽然基本不含固定碳，但是成型强度较低，导致成品收得率低，外形效果不佳，对现有技术中几种不同结合剂的无碳砖进行测试(结果见表1)，除了树脂结合，其他方式结合的无碳砖，成型出模后强度都在10MPa左右，外观质量很差，人工搬运须小心翼翼，更谈不上采用机械手实现自动化。因此在不考虑树脂做结合剂的前提下，寻找一种使成型后无碳砖坯体获得较高强度的方案和方法，势在必行。
表1
无碳砖结合剂种类 成型后坯体耐压强度，MPa 干燥后坯体耐压强度，MPa
卤化物(MgCl<sub>2</sub>，MgSO<sub>4</sub>)结合剂无碳砖 14.6 45.9
树脂结合剂无碳砖 40.3-45.6 70.6-77.8
铝溶胶结合剂无碳砖 13.8 39.8
纤维素溶液结合剂无碳砖 8.9 40.2
。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高成型强度的钢包无碳砖及其制备方法，通过优化无碳砖生产工艺，优化结合剂系统组成，以及引入增强增韧措施，以保证新的无碳砖成型出模后半成品坯体，获得类似树脂结合一样的高强度，坯体由于具有良好的强度，成型出模外观良好，边角整齐，不仅适合人工搬运，也适合机械手搬运，为无碳砖的全自动无人化生产提供保证。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高成型强度的钢包无碳砖，所述无碳砖是由下列重量份数的原料制备而成：烧结板状刚玉或电熔白刚玉60～85份、电熔二钙镁砂3～10份、烧结镁铝尖晶石10～24份、复合助结合剂2～7份、复合氧化物添加剂1～5份、复合金属添加剂1～5份、硅烷偶联剂表面改性剂溶液1～5份、无碱短切玻璃纤维0.05～0.5份、结合剂溶液2～8份。
所述复合助结合剂为a-氧化铝微粉、二氧化硅微粉和煅烧氧化铝微粉的混合物，其中：a-氧化铝微粉：二氧化硅微粉：煅烧氧化铝微粉＝(1～8)：(0.2～2)：(1～8)。
所述复合氧化物添加剂为混合稀土氧化物、氧化铬粉和氧化钇稳定氧化锆中两种以上的混合物，混合物中混合稀土氧化物：氧化铬粉：氧化钇稳定氧化锆＝(0～2)：(0～4)：(0～4)。
所述复合金属添加剂为氮化硅铁粉、铝钛合金粉和二硼化钛中两种以上的混合物，其中：氮化硅铁粉：铝钛合金粉：二硼化钛粉＝(0～2)：(0～4)：(0～4)。
所述结合剂溶液为羟乙基甲基纤维素和聚醚酰亚胺(简称PEI)的混合物，其中羟乙基甲基纤维素：PEI＝(0.1～2)：(0.1～1)。
所述烧结板状刚玉或电熔白刚玉中：小于等于6mm大于等于3mm的颗粒占20～25份、小于3mm大于等于1mm的颗粒占20～25份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占10～15份、200目细粉占5～10份、325目细粉占5～10份。
所述电熔二钙镁砂中MgO含量为97wt％～98wt％；电熔二钙镁砂的粒度占比为：粒度为1～0.088mm部分占1～5份，粒度小于0.088mm部分占2～5份。
所述烧结镁铝尖晶石中：粒度为1～0.088mm部分占5～12份，粒度小于0.074mm部分占5～12份。
几种主要原材料技术参数及采购见表2；
表2
Figure BDA0003873968490000031
一种所述的高成型强度的钢包无碳砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，对主材骨料部分进行表面性能改性：
1)配制表面改性剂溶液：表面改性剂溶液的配制原料按重量百分比计为：45％～60％的硅烷偶联剂KH-560、10％～20％的丙醇、10％～20％的乙醇、20％～35％的30～50℃纯净水；将上述原料放入1000型搅拌桶搅拌，10-15min，直至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用，做好防火防护；
2)对骨料进行表面改性：也就是增黏性处理，先将烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于6mm大于等于3mm的颗粒、烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于3mm大于等于1mm的颗粒的两种骨料放入搅拌机搅拌，约2-4min，直至均匀，再一次性加入表面改性剂溶液，再次湿混3-5min，出料装入晾干装置，可辅助轴流风机强化空气流通，促进晾干效果，之后用6mm、3mm的振动筛进行筛分，通过筛分将粘接的颗粒分开，筛上料反复振动筛分，直至合格，分别装入吨袋，按6-3mm，3-1mm区分标注，封闭待用，做好防火防护；选用强制式750搅拌机作为混合设备。
步骤二，生产复合添加剂：
1)生产复合助结合剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将a-氧化铝微粉、二氧化硅微粉和煅烧氧化铝微粉一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合10-20min，直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
2)生产复合氧化物添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将复合氧化物添加剂的原料一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合10-20min，直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
3)生产复合金属添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将复合金属添加剂的原料一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合10-20min，直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
4)生产结合剂溶液：将羟乙基甲基纤维素和聚醚酰亚胺(简称PEI)与羟乙基甲基纤维素+PEI总重量2倍的30～50℃纯净水，一同放入1000型搅拌桶搅拌，约15-25min，直至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用。
步骤三，生产无碳砖泥料：
1)混合设备选用1000型行星式强制搅拌机。将步骤一-2)所得经过表面改性处理的烧结板状刚玉或电熔白刚玉骨料与无碱短切玻璃纤维一同加入1000型行星式强制搅拌机，一次混合3-5min；
2)再将结合剂溶液加入1000型行星式强制搅拌机，二次混合4-6min；
3)最后将其它原料一同加入1000型行星式强制搅拌机，三次混合8-15min，观察泥料具备压制的可塑性，即可出料。
步骤四，成型及坯体静置：
成型设备选用电动螺旋压力机，630T-1250T均可。先观察泥料性能，视干湿程度，泥料静置时间不超过120min，按设定好的压制程序成型，外观尺寸及各参数合格，即可装上干燥车。
考虑到结合剂及表面改性剂均含有有机成分，易于挥发，在生产允许的前提下，坯体最好在干燥车上静置24小时，周围环境空气流通最佳。
步骤五，干燥及成品拣选、检验包装：
干燥设备选用电干燥窑，排烟良好，温度控制精准。从入窑到出窑20-26h，最高温度220℃，保温4-6h即可，干燥合格的标准是坯体内部水份小于0.2％。
成品拣选可采用人工，也可采用光学自动拣选装置，合格即可包装，物理化学检验合格即可入库待发。
设备的名称中的“1000型”是指有效搅拌容积1000升。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明的新型高成型强度的钢包无碳砖，通过合理引入表面改性剂硅烷偶联剂，重新优化无碳砖生产工艺，增加骨料表面增粘处理环节，从而保证压制成型时，骨料与细粉之间、金属材料与非金属材料之间形成加大的粘结力，有效提高坯体成型后的强度；
2)本发明的新型高成型强度的钢包无碳砖，通过引入无碱短切玻璃纤维，并有效优化混合工艺，使纤维均匀分布在骨料之间，增强增韧，有效提高坯体成型后的强度；
3)本发明的新型高成型强度的钢包无碳砖，通过引入复合结合系统，在原来的羟乙基甲基纤维素结合系统的基础上，新添加PEI(聚乙烯亚胺)增粘材料，由于PEI有较高的反应活力，能与纤维素中的羟基反应并交联聚合，使坯体产生湿强度，并具有增强作用，有效提高坯体成型后的强度；
总之，通过以上三项措施，从强化颗粒之间粘结、纤维增韧、强化结合系统等方面入手，改善无碳砖坯体成型后的强度，达到甚至超过了树脂结合无碳砖半成品的出模强度，边角整齐，外观良好，适合各种方式搬运。同时使用性能也有提升，成为一种性价比有加大的优势，性能优秀的新型钢包无碳砖，为纯净钢的冶炼生产提供保障。有极强的市场竞争力。本发明生产的无碳砖出模强度为：成型后坯体耐压强度，43.9-48.2MPa；干燥后坯体耐压强度，79.8-82.1MPa。
附图说明
图1为本发明高成型强度的钢包无碳砖生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例1：(100吨钢包无碳砖)
以某钢厂为例，其主要钢种：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、耐候钢、电工钢、低合金结构钢等。其主要技术参数见下表3：
表3
Figure BDA0003873968490000061
其生产用钢包周转的几种工艺路径如下：
转炉-吹氩站-LF精炼炉-连铸；
转炉-吹氩站-LF精炼炉-RH精炼炉-连铸；
转炉-吹氩站-RH精炼炉-连铸；
转炉-吹氩站-连铸；
本发明的实施例1—100吨钢包包壁无碳砖，通过以下技术方案实现：
由下述原料按重量份配比组成：电熔白刚玉66.6份，电熔二钙镁砂6份，烧结镁铝尖晶石12份，复合助结合剂5份，复合氧化物添加剂2.5份，复合金属添加剂3份，表面改性剂硅烷偶联剂2.5份，无碱短切玻璃纤维0.2份，结合剂溶液2.2份。
所述电熔白刚玉中：小于等于6mm大于等于3mm的颗粒占22份、小于3mm大于等于1mm颗粒占21.6份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占11份、200目细粉占7份、325目细粉占5份。
所述电熔二钙镁砂中：选定氧化镁含量97.5％电熔二钙镁砂，粒度为1-0.088mm部分占4份，粒度小于0.088mm部分占2份。
所述烧结镁铝尖晶石中：粒度为1-0.088mm部分占5份，粒度小于0.074mm部分占7份。
所述复合助结合剂中：a-氧化铝微粉占2.65份，二氧化硅微粉占0.35份，煅烧氧化铝微粉占2份。
所述复合氧化物添加剂中：混合稀土氧化物占0.5份，氧化钇稳定氧化锆占2份。
所述复合金属添加剂中：铝钛合金粉占2份，二硼化钛粉占1份。
所述结合剂溶液中：羟乙基甲基纤维素占1.5份，PEI占0.7份。
实施例1几种主要原材料技术参数见表4；
表4：
Figure BDA0003873968490000071
生产方法如图1所示，具体生产步骤如下：
第一步，将主材骨料部分进行表面性能改性，制作复合结合剂。具体步骤如下：
1、配制表面改性剂溶液，改性剂溶液原料配比见下表5；
表5实施例1改性改性剂溶液原料配比
材料名称 比例％
硅烷偶联剂KH-560 50
丙醇 15
乙醇 15
纯净水，30-50℃ 20
将上述原料按所述重量比例进行准确称量，放入1000型搅拌桶搅拌，约12min，至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用，做好防火防护。
2、将骨料进行表面改性，也就是增黏性处理，选用强制式750搅拌机作为混合设备，先将烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于6mm大于等于3mm的颗粒、烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于3mm大于等于1mm的颗粒的两种骨料放入搅拌机搅拌，约4min，至均匀，再一次性加入表面改性剂溶液，再次湿混5min，出料装入晾干装置，可辅助轴流风机强化空气流通，促进晾干效果，之后用6mm、3mm的振动筛进行筛分，通过筛分将粘接的颗粒分开，筛上料反复振动筛分，直至合格，分别装入吨袋，按6-3mm，3-1mm区分标注，封闭待用，做好防火防护。
第二步：生产各种复合添加剂，具体步骤如下：
1、生产复合助结合剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将称量好的将a-氧化铝微粉、二氧化硅微粉和煅烧氧化铝微粉一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合20min，至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
2、生产复合氧化物添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将称量好的混合稀土氧化物和氧化钇稳定氧化锆一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合20min至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
3、生产复合金属添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将称量好的铝钛合金粉和二硼化钛粉一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合15min,直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
4、生产结合剂溶液：将羟乙基甲基纤维素和PEI与2倍重量的洁(纯)净水(30-50℃)，一同放入1000型搅拌桶搅拌，约20min，至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用。
第三步：生产无碳砖泥料
混合设备选用1000型行星式强制搅拌机。将经过表面改性处理的电熔白刚玉小于等于6mm大于等于3mm的颗粒、电熔白刚玉小于等于3mm大于等于1mm的颗粒，和无碱短切玻璃纤维一同加入1000型行星式强制搅拌机，一次混合5min。
再将制备好的结合剂溶液加入1000型行星式强制搅拌机，二次混合5min。
最后将其余原料一同加入1000型行星式强制搅拌机，三次混合8min，观察泥料具备压制的可塑性，即可出料。
第四步：成型及坯体静置
成型设备选用电动螺旋压力机，630T-1250T均可。先观察泥料性能，视干湿程度，将泥料静置60-120min，按设定好的压制程序成型，外观尺寸及各参数合格，即可装上干燥车。
考虑到结合剂及表面改性剂均含有有机成分，易于挥发，在生产允许的前提下，坯体最好在干燥车上静置24小时，周围环境空气流通最佳。
第五步：干燥及成品拣选、检验包装
干燥设备选用电干燥窑，排烟良好，温度控制精准。从入窑到出窑24h，最高温度220℃，保温6h即可，干燥合格的标准是坯体内部水份小于0.2％。
成品拣选可采用人工，也可采用光学自动拣选装置，合格即可包装，物理化学检验合格即可入库待发。
与现有技术进行对比：通过随机抽取5个同时间运行的原材质无碳砖180罐使用后的数据，也抽取之前用过，但目前因碳含量超标而淘汰的树脂结合无碳砖180罐使用后的数据(10个)，并一同对比同时间本实施例5个新型无碳砖180罐使用后的数据，无碳砖新砖厚度一律为190mm，其检测结果如下表6：
表6：实施例1与现有技术检测结果对比
Figure BDA0003873968490000091
Figure BDA0003873968490000101
由表6可见，本发明的新型钢包包壁用无碳砖，用于100吨钢包包壁内衬，由于采用三种复合增强增韧措施，一方面实现了成品碳含量符合钢厂用户需要(固定碳小于1％)，同时无碳砖的成型出模强度达到甚至略超过原树脂结合无碳砖的水平，保证了无碳砖工序中可搬运，也保证了无碳砖外观效果良好，边角整齐，成品收得率大大提升。同时，新型无碳砖的使用效果没有降低，达到180罐的钢厂用户标准，实现了预想的效果。
实施例2：(210吨钢包无碳砖)
以某钢厂为例，其主要钢种：IF钢、X65-X100管线钢、高牌号无取向硅钢、取向硅钢、耐侯钢、合金钢、低碳钢、高碳钢、压力容器用钢。其主要技术参数见表7；
表7
Figure BDA0003873968490000102
Figure BDA0003873968490000111
其生产用钢包周转工艺路径如下：
A，转炉(平均出钢时间为7分钟)-LF精炼炉(平均精炼时间为40分钟)-连铸(平均浇注时间为36分钟)；
B，转炉(平均出钢时间为7分钟)-LF精炼炉(平均精炼时间为40分钟)-RH精炼装置(平均精炼时间为36分钟)-连铸(平均浇注时间为36分钟)；
C，转炉(平均出钢时间为7分钟)-RH精炼装置(平均精炼时间为40分钟)-连铸(平均浇注时间为36分钟)；
D，转炉(平均出钢时间为7分钟)-RH精炼装置(平均精炼时间为40分钟)--LF精炼炉(平均精炼时间为40分钟)-连铸(平均浇注时间为36分钟)；
E，转炉(平均出钢时间为7分钟)-LF精炼装置(平均精炼时间为40分钟)--RH精炼炉(平均精炼时间为45分钟)-连铸(平均浇注时间为36分钟)；
本发明的实施例2—210吨钢包包壁无碳砖，通过以下技术方案实现：
由下述原料按重量份配比组成：烧结板状刚玉63份，电熔二钙镁砂6份，烧结镁铝尖晶石14.5份，复合助结合剂5份，复合氧化物添加剂2.5份，复合金属添加剂3.5份，表面改性剂硅烷偶联剂2.7份，无碱短切玻璃纤维0.15份，结合剂溶液2.65份。
所述烧结板状刚玉中：小于等于6mm大于等于3mm的颗粒占20份、小于3mm大于等于1mm颗粒占22份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占13份、200目细粉占5份、325目细粉占3份。
所述电熔二钙镁砂中：选定氧化镁含量97-98％电熔二钙镁砂，粒度为1-0.088mm部分占4份，粒度小于0.088mm部分占2份。
所述烧结镁铝尖晶石中：粒度为1-0.088mm部分占7.5份，粒度小于0.074mm部分占7份。
所述复合助结合剂中：a-氧化铝微粉占2.8份，二氧化硅微粉占0.2份，煅烧氧化铝微粉占2份。
所述复合氧化物添加剂中：混合稀土氧化物占0.5份，氧化铬粉占2份。
所述复合金属添加剂中：氮化硅铁粉占1.5份，铝钛合金粉占2份。
所述结合剂溶液中：羟乙基甲基纤维素占2份，PEI占0.65份。
实施例2中几种主要原材料技术参数如下表8；
表8
品名 规格或技术参数
烧结板状刚玉 氧化铝含量大于99％，产地：江苏扬州
电熔二钙镁砂 氧化镁含量97-98％，钙硅比1.6-2.2，产地：辽宁海城
a-氧化铝微粉(BM-10) 氧化铝含量大于99％，粒径D50为2.2μm，产地：山东
煅烧氧化铝微粉 氧化铝含量大于99％，粒径D50为11.5μm，产地：山东
二氧化硅微粉 二氧化硅含量大于95％，，供应商：上海埃肯
混合稀土氧化物 氧化镧+氧化铈+氧化铯合量大于45％，供产地：辽宁锦州
氧化铬粉 氧化铬含量大于98％，供产地：天津塘沽
氮化硅铁粉 Si含量48-52％，N含量28-32％，Fe含量12-14％，产地：甘肃兰州
铝钛合金粉AlTi40 Ti含量38-42％，粒度150目，产地：北京
硅烷偶联剂KH-560 透明液体，产地：山东曲阜
无碱短切玻璃纤维 R<sub>2</sub>O含量小于0.8％，长度小于3mm，产地：江苏盐城
羟乙基甲基纤维素EM15 白色或微黄色粉末状固体，粘度15000Mpa.s，供应商：山东兰杜
PEI 无色或淡黄色粘稠液体，含量为30％，供应商：湖北武汉
生产方法如图1所示，具体生产步骤如下：
第一步，将主材骨料部分进行表面性能改性
1、配制表面改性剂溶液，原料及配比见表9；
表9
材料名称 比例％
硅烷偶联剂KH-560 50
丙醇 15
乙醇 15
纯净水，30-50℃ 20
将上述原料放入1000型搅拌桶搅拌，约15min，至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用，做好防火防护。
将骨料进行表面改性，也就是增黏性处理：选用强制式750搅拌机作为混合设备，先将两种骨料放入搅拌机搅拌，约4min，直至均匀，再一次性加入表面改性剂溶液，再次湿混5min，出料装入晾干装置，可辅助轴流风机强化空气流通，促进晾干效果，之后用6mm、3mm的振动筛进行筛分，通过筛分将粘接的颗粒分开，筛上料反复振动筛分，直至合格，分别装入吨袋，按6-3mm，3-1mm区分标注，封闭待用，做好防火防护。
第二步：生产各种复合添加剂
1、生产复合助结合剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将复合助结合剂原料一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合15min,直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
2、生产复合氧化物添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将复合氧化物添加剂原料一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合15min,直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
3、生产复合金属添加剂：选用1000型双螺旋锥形混合机作为混合设备，将复合金属添加剂原料一次性放入混合机混合，先混合约10min，停机，将出料口部位没有混合均匀的物料放出(约20公斤)，并将这20公斤料再次放入混合机中，再次开机二次混合15min,直至均匀，出料装入吨袋，封闭待用。
4、生产结合剂溶液：将羟乙基甲基纤维素和PEI与2倍重量的纯净水(30-50℃)，一同放入1000型搅拌桶搅拌，约20min，直至均匀，出料装入洁净的容器，封闭待用。
第三步：生产无碳砖泥料
混合设备选用1000型行星式强制搅拌机。将经过表面改性处理的烧结板状刚玉小于等于6mm大于等于3mm的颗粒和经过表面改性处理的烧结板状刚玉小于等于3mm大于等于1mm的颗粒，与无碱短切玻璃纤维一同加入1000型行星式强制搅拌机，一次混合5min。
再将结合剂溶液加入1000型行星式强制搅拌机，二次混合5min。
最后将其余原料一同加入1000型行星式强制搅拌机，三次混合12min，观察泥料具备压制的可塑性，即可出料。
第四步：成型及坯体静置
成型设备选用电动螺旋压力机，630T-1250T均可。先观察泥料性能，视干湿程度，将泥料静置30-90min，按设定好的压制程序成型，外观尺寸及各参数合格，即可装上干燥车。
考虑到结合剂及表面改性剂均含有有机成分，易于挥发，在生产允许的前提下，坯体最好在干燥车上静置24小时，周围环境空气流通最佳。
第五步：干燥及成品拣选、检验包装
干燥设备选用电干燥窑，排烟良好，温度控制精准。从入窑到出窑24h，最高温度220℃，保温6h即可，干燥合格的标准是坯体内部水份小于0.2％。
成品拣选可采用人工，也可采用光学自动拣选装置，合格即可包装，物理化学检验合格即可入库待发。
与现有技术对比：通过随机抽取7个同时间运行的原材质无碳砖150罐使用后的数据，也抽取之前用过，但目前因碳含量超标而淘汰的树脂结合无碳砖150罐使用后的数据(10个)，并一同对比同时间本实施例7个新型无碳砖150罐使用后的数据，无碳砖新砖厚度一律为200mm，其结果如下表10；
表10
Figure BDA0003873968490000141
由上表10可见，本发明的新型钢包包壁用无碳砖，用于210吨钢包包壁内衬，由于采用三种复合增强增韧措施，一方面实现了成品碳含量符合钢厂用户需要(固定碳小于1％)，同时无碳砖的成型出模强度达到甚至略超过原树脂结合无碳砖的水平，保证了无碳砖工序中可搬运，也保证了无碳砖外观效果良好，成品收得率大大提升。同时，新型无碳砖的使用效果不但没有降低，达到150罐标准，而且还略有提高。

Claims (9)

1.一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述无碳砖是由下列重量份数的原料制备而成：烧结板状刚玉或电熔白刚玉60～85份、电熔二钙镁砂3～10份、烧结镁铝尖晶石10～24份、复合助结合剂2～7份、复合氧化物添加剂1～5份、复合金属添加剂1～5份、硅烷偶联剂表面改性剂溶液1～5份、无碱短切玻璃纤维0.05～0.5份、结合剂溶液2～8份。
2.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述复合助结合剂为a-氧化铝微粉、二氧化硅微粉和煅烧氧化铝微粉的混合物，其中：a-氧化铝微粉：二氧化硅微粉：煅烧氧化铝微粉＝(1～8)：(0.2～2)：(1～8)。
3.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述复合氧化物添加剂为混合稀土氧化物、氧化铬粉和氧化钇稳定氧化锆中两种以上的混合物，混合物中混合稀土氧化物：氧化铬粉：氧化钇稳定氧化锆＝(0～2)：(0～4)：(0～4)。
4.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述复合金属添加剂为氮化硅铁粉、铝钛合金粉和二硼化钛中两种以上的混合物，其中：化硅铁粉：铝钛合金粉：硼钛合金粉＝(0～2)：(0～4)：(0～4)。
5.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述结合剂溶液为羟乙基甲基纤维素和聚醚酰亚胺的混合物，其中羟乙基甲基纤维素：聚醚酰亚胺＝(0.1～2)：(0.1～1)。
6.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述烧结板状刚玉或电熔白刚玉中：小于等于6mm大于等于3mm的颗粒占20～25份、小于3mm大于等于1mm的颗粒占20～25份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占10～15份、200目细粉占5～10份、325目细粉占5～10份。
7.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述电熔二钙镁砂中MgO含量为97wt％～98wt％；电熔二钙镁砂的粒度占比为：粒度为1～0.088mm部分占1～5份，粒度小于0.088mm部分占2～5份。
8.根据权利要求1所述的一种高成型强度的钢包无碳砖，其特征在于，所述烧结镁铝尖晶石中：粒度为1～0.088mm部分占5～12份，粒度小于0.074mm部分占5～12份。
9.一种如权利要求1-8其中任意一项所述的高成型强度的钢包无碳砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，对主材骨料部分进行表面性能改性：
1)配制表面改性剂溶液：表面改性剂溶液的配制原料按重量百分比计为：45％～60％的硅烷偶联剂KH-560、10％～20％的丙醇、10％～20％的乙醇、20％～35％的30～50℃纯净水；将上述原料放入搅拌桶搅拌至均匀，出料装入容器，封闭待用；
2)对骨料进行表面改性：先将烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于6mm大于等于3mm的颗粒、烧结板状刚玉或电熔白刚玉小于等于3mm大于等于1mm的颗粒的两种骨料放入搅拌机搅拌至均匀，再一次性加入表面改性剂溶液，再次湿混3-5min，出料晾干，之后用6mm、3mm的振动筛进行筛分，通过筛分将粘接的颗粒分开，按6-3mm，3-1mm区分标注，封闭待用；
步骤二，生产复合添加剂：
1)生产复合助结合剂：将a-氧化铝微粉、二氧化硅微粉和煅烧氧化铝微粉一次性放入混合机混合，至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
2)生产复合氧化物添加剂：将复合氧化物添加剂的原料一次性放入混合机混合至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
3)生产复合金属添加剂：将复合金属添加剂的原料一次性放入混合机混合至均匀，出料装入吨袋，封闭待用；
4)生产结合剂溶液：将羟乙基甲基纤维素和聚醚酰亚胺与羟乙基甲基纤维素+PEI总重量2倍的30～50℃纯净水，一同放入搅拌桶搅拌至均匀，出料封闭待用；
步骤三，生产无碳砖泥料：
1)将步骤一-2)所得经过表面改性处理的烧结板状刚玉或电熔白刚玉骨料与无碱短切玻璃纤维一同加入搅拌机混合；
2)再将结合剂溶液加入搅拌机二次混合；
3)最后将其它原料一同加入搅拌机三次混合。
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