CN109503134A - 一种钢包浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料领域，且特别涉及一种钢包浇注料及其制备方法。一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料20‑60份、白刚玉25‑55份、烧结镁砂3‑5份、烧结镁铝尖晶石4‑6份、活性镁铝尖晶石微粉6‑10份以及硅微粉2‑4份。该钢包浇注料成本低廉的同时具有优秀的高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能，且具有较高的使用寿命。该钢包浇注料的制备方法，通过该制备方法能够制备出成本低廉且高温性能优秀的钢包浇注料。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，且特别涉及一种钢包浇注料及其制备方法。
背景技术
浇注料又称耐火浇注料，其具有较高的流动性，在冶金生产过程中应用范围广泛，既可作为衬体使用，又可制成预制块进行使用，其可用于LF炉的钢包，由于LF炉冶炼过程中温度较高，因此浇注料的高温性能、抗冲刷性能、抗侵蚀性能以及使用寿命等方面的性能非常重要，稍有不慎就会造成钢包穿包，产生严重的后果。
为使浇注料的性能达标，传统浇注料的制备成分中使用大量的白刚玉、板状刚玉以及致密刚玉等优质刚玉材料，虽然其高温性能、抗冲刷性能、抗侵蚀性能以及使用寿命均较为优秀，但是随着冶金生产规模的增长，浇注料的使用量逐渐增多，优质刚玉的成本较高，不符合降本增效的方针，因此，急需研发一种浇注料，其使用低成本的原料的同时，高温性能、抗冲刷性能、抗侵蚀性能以及使用寿命依然能够满足生产要求。
鉴于此特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢包浇注料，其成本低廉的同时具有优秀的高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能，且具有较长的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种上述钢包浇注料的制备方法，通过该制备方法能够制备出成本低廉且高温性能优秀的钢包浇注料。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料20-60份、白刚玉25-55份、烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4-6份、活性镁铝尖晶石微粉6-10份以及硅微粉2-4份。
本发明提出一种钢包浇注料的制备方法，包括以下步骤：
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉预混均匀得预混粉料；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀并养护后脱模；
脱模后进行烘烤。
本发明实施例的钢包浇注料及其制备方法的有益效果是：
本发明实施例的钢包浇注料通过90均化料、白刚玉、烧结镁砂、烧结镁铝尖晶、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉之间的相互协同增效作用，使得选用90均化料进行有效降本的前提下，也能保证钢包浇注料具有优秀的高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能，且具有较长的使用寿命，通过限制上述原料的比例，进一步增强了钢包浇注料的性能。
本发明实施例的制备方法，通过限制制备过程中的烘烤方式、烘烤温度与烘烤时间，进一步增强了钢包浇注料的高温性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的钢包浇注料及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料20-60份、白刚玉25-55份、烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4-6份、活性镁铝尖晶石微粉6-10份以及硅微粉2-4份。
以重量份计，多种原料包括：90均化料22-58份、白刚玉27-53份、烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4.5-6份、活性镁铝尖晶石微粉7-9份以及硅微粉2-4份。或者多种原料包括：90均化料26-55份、白刚玉29-50份、烧结镁砂3.5-5份、烧结镁铝尖晶石4.5-5.5份、活性镁铝尖晶石微粉7.5-9份以及硅微粉2.5-4份。
通过上述原料配伍的相互作用能够保证各个原料充分发挥其作用，同时，各个组分之间能够产生协同作用或者增效作用，强化各个组分的效果之间的相关联性，并且减弱特定组分的副作用，继而使得由上述原料制备得到的钢包浇注料具有高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能。例如，烧结镁铝尖晶石能够与白刚玉产生增效作用，进一步提升钢包浇注料的抗侵蚀性能。同时，采用上述比例能够保证制备得到的钢包浇注料具有更好的高温性能，并使得各原料能够更好地发挥其作用，若更改比例，则可能导致增效作用降低或消失，继而影响钢包浇注料的整体性能。
具体地，按质量百分比计，本实施例的90均化料的成分包括：氧化铝≥90％、氧化铁0-1.8％、氧化钾与氧化钠的合量0-0.4％。质量分数≥90％的氧化铝能够有效增强钢包浇注料的高温性能与抗侵蚀性。另一方面，90均化料相较白刚玉等优质刚玉原料具有更低的成本，因此能够起到降本的作用。
具体地，按质量百分比计，本实施例的白刚玉的成分包括：氧化铝≥99％、氧化铁0-0.1％、氧化钠0-0.4％以及氧化硅0-0.2％。白刚玉能够提供优秀的高温性能与抗侵蚀性能。
具体地，按质量百分比计，本实施例的烧结镁砂的成分包括：氧化镁≥95％、氧化钙0-1.8％以及氧化硅0-2.0％。烧结镁砂能够为钢包浇注料提供良好的耐高温性能以及优秀的抗侵蚀性能，使得钢包浇注料能够有效抵抗高温钢水的冲刷。
具体地，按质量百分比计，本实施例的烧结镁铝尖晶石的成分中：氧化铝≥73％，氧化镁≥25％，其具有良好的抗侵蚀能力、抗磨蚀能力以及良好的热震稳定性，能够大幅度提高钢包浇注料的抗侵蚀能力。
具体地，按质量百分比计，本实施例的活性镁铝尖晶石微粉的成分中：氧化铝≥90％，氧化镁≥8％，其同样能够提供良好的抗侵蚀能力、抗磨蚀能力以及热震稳定性，其与上述烧结镁铝尖晶石和烧结镁砂三者协同增效，进一步提升钢包浇注料的高温性能。
进一步地，以重量份计，原料还包括外加剂0.2-1份。该外加剂用于改善钢包浇注料制备过程中的流动性。
进一步地，外加剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠与REFPAC100中的一种或两种组合。其中，三聚磷酸钠水溶液呈弱碱性，其具有在PH值7-14的范围的水中形成悬浊液的效果，因此其具有良好的分散作用从而提升钢包浇注料制备过程中的流动性，另一方面，其能够作为减水剂减少制备过程中的加水量；六偏磷酸钠具有良好的吸湿性，能够逐渐吸收水分而呈现黏胶状，因此其也能够作为减水剂起到减少加水量的作用，另一方面，其也具有良好的分散能力，能够与钙、镁等金属离子能生成可溶性络合物，也能够提升钢包浇注料制备过程中的流动性；REFPAC100为新型的外加剂，其也能够起到提高制备过程中的流动性、减少加水量的作用。
进一步地，以重量份计，原料还包括防爆纤维0.1-0.2份。防爆纤维是以聚丙烯为原材料制备而成的防火材料，将其与上述原料混合均匀后进行烘烤，随着烘烤温度不断升高并达到一定温度时，该防爆纤维便开始软化、收缩、熔化，最后形成气孔并碳化，它们在成型后的钢包浇注料体内分布形成微小网络气孔，进而打开水气通道，减轻内部应力，防止爆裂，从而提高钢包浇注料整体的使用寿命。
本发明还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉预混均匀得预混粉料。
具体地，将上述原料按照烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4-6份、活性镁铝尖晶石微粉6-10份以及硅微粉2-4份的比例混合均匀得预混粉料。该步骤是将各个粉状原料预混均匀，防止发生混合不均导致制得的钢包浇注料的性能不稳定。
优选地，将原料按照烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4.5-6份、活性镁铝尖晶石微粉7-9份以及硅微粉2-4份的比例混合均匀得预混粉料。
更优选地，将原料按照烧结镁砂3.5-5份、烧结镁铝尖晶石4.5-5.5份、活性镁铝尖晶石微粉7.5-9份以及硅微粉2.5-4份的比例混合均匀得预混粉料。
进一步地，预混时间为20-30分钟。充分的预混时间能够保证预混粉料的均匀性，继而保证钢包浇注料的性能的稳定性，另一方面，时间过长将导致成本增加，20-30分钟的时长即可在保证均匀的前提下降低成本。
S2、浇注-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀后，浇注并养护后脱模。
具体地，将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的4-6％，然后浇注入模具内成型，再自然养护1-3天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
脱模后进行烘烤。通过烘烤步骤后即可制得上述钢包浇注料。
进一步地，烘烤步骤包括低温烘烤、中温烘烤以及高温烘烤，低温烘烤温度为10-200℃，时间为40-48小时；中温烘烤温度为201-700℃，时间为36-48小时；高温烘烤温度为701-1000℃，时间为36-48小时。
具体地，先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以10-200℃的温度进行40-48小时的低温烘烤，继而将温度升高至201-700℃，进行36-48小时的中温烘烤，最后将温度升高至701-1000℃，进行36-48小时的高温烘烤。脱模后的钢包浇注料坯料通过上述完整的烘烤步骤后，能够有效地增加性能，使其具有更优秀的高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能，并且能够提高其使用寿命。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料20份、白刚玉55份、烧结镁砂3份、烧结镁铝尖晶石6份、活性镁铝尖晶石微粉6份以及硅微粉4份，还包括外加剂0.2份以及防爆纤维0.2份，外加剂为三聚磷酸钠。
本发明实施例还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉通过搅拌设备搅拌混合均匀得预混粉料。
S2、浇注-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的4％，然后浇注入模具内成型，再自然养护3天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以200℃的温度进行40小时的低温烘烤，继而将温度升高至700℃，进行36小时的中温烘烤，最后将温度升高至1000℃，进行36小时的高温烘烤制得钢包浇注料。
实施例2
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料60份、白刚玉25份、烧结镁砂5份、烧结镁铝尖晶石4份、活性镁铝尖晶石微粉10份以及硅微粉2份，还包括外加剂1份以及防爆纤维0.1份，外加剂为REFPAC100。
本发明实施例还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉通过搅拌设备搅拌混合均匀得预混粉料。
S2、浇注-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的6％，然后浇注入模具内成型，再自然养护1天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以10℃的温度进行48小时的低温烘烤，继而将温度升高至201℃，进行48小时的中温烘烤，最后将温度升高至701℃，进行48小时的高温烘烤制得钢包浇注料。
实施例3
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料22份、白刚玉53份、烧结镁砂3份、烧结镁铝尖晶石6份、活性镁铝尖晶石微粉7份以及硅微粉4份，还包括外加剂0.2份以及防爆纤维0.2份，外加剂为六偏磷酸钠0.1份和三聚磷酸钠0.1份。
本发明实施例还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉通过搅拌设备搅拌混合均匀得预混粉料。
S2、浇注-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的4％，然后浇注入模具内成型，再自然养护3天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以180℃的温度进行42小时的低温烘烤，继而将温度升高至640℃，进行39小时的中温烘烤，最后将温度升高至930℃，进行38小时的高温烘烤制得钢包浇注料。
实施例4
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料55份、白刚玉29份、烧结镁砂5份、烧结镁铝尖晶石4.5份、活性镁铝尖晶石微粉9份以及硅微粉205份，还包括外加剂1份以及防爆纤维0.1份，外加剂为六偏磷酸钠。
本发明实施例还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉通过搅拌设备搅拌混合均匀得预混粉料。
S2、浇注-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的6％，然后浇注入模具内成型，再自然养护3天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以70℃的温度进行46小时的低温烘烤，继而将温度升高至520℃，进行45小时的中温烘烤，最后将温度升高至860℃，进行47小时的高温烘烤制得钢包浇注料。
实施例5
本发明实施例提供的一种钢包浇注料，其由多种原料制成，以重量份计，多种原料包括：90均化料41份、白刚玉39份、烧结镁砂4份、烧结镁铝尖晶石5份、活性镁铝尖晶石微粉8.5份以及硅微粉3.5份，还包括外加剂0.6份以及防爆纤维0.16份，外加剂为三聚磷酸钠。
本发明实施例还提供一种钢包浇注料的制备方法：包括以下步骤：
S1、预混；
将烧结镁砂、烧结镁铝尖晶石、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉通过搅拌设备搅拌混合均匀得预混粉料。
S2、装膜-养护-脱模；
将90均化料、白刚玉以及预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀，加水质量为上述钢包浇注料的总质量的5％，然后浇注入模具内成型，再自然养护2天，然后进行脱模。
S3、烘烤；
先将脱模后的钢包浇注料坯料置于烘烤器下，以110℃的温度进行44小时的低温烘烤，继而将温度升高至470℃，进行42小时的中温烘烤，最后将温度升高至880℃，进行43小时的高温烘烤制得钢包浇注料。
对比例1
与实施例1的区别在于，将90均化料替换为相同份数的白刚玉。
对比例2
与实施例5的区别在于，多种原料包括：90均化料70份、白刚玉16份、烧结镁砂6份、烧结镁铝尖晶石7份、活性镁铝尖晶石微粉5份以及硅微粉5份，还包括外加剂1份以及防爆纤维0.5份，外加剂为三聚磷酸钠。
对比例3
与实施例3的区别在于，将烧结镁铝尖晶石替换为相同份数的烧结镁砂。
对比例4
与实施例4的区别在于，将活性镁铝尖晶石微粉替换为相同份数的烧结镁砂。
对比例5
与实施例5的区别在于，烘烤步骤中，直接将脱模后的预混粉料置于900℃的烘烤炉内烘烤129小时。
对比例6
与实施例5的区别在于，烘烤步骤中，低温烘烤的温度为300℃，中温烘烤的温度为750℃，高温烘烤的温度为1100℃。
对比例7
与实施例5的区别在于，烘烤步骤中，低温烘烤的时间为30小时，中温烘烤的时间为55小时，高温烘烤的时间为25小时。
实验例1
分别根据《YB/T 5083-2014》的实验方法对实施例1-5和对比例1-7的钢包浇注料从耐火度、常温抗折强度(110℃，24小时)、常温耐压强度(110℃，24小时)以及加热永久线变化四个方面进行检测，并分别测试正常情况下的使用寿命，检测结果见表1。
表1检测结果
根据表1可知，本发明实施例1-5提供的钢包浇注料在使用90均化粉降本的前提下，能够达到与使用白刚玉相当的性能。通过限制原料的配伍以及制备时的烘烤方法与温度，能够有效增强钢包浇注料的耐火度、常温抗折强度、常温耐压强度、加热永久线变化以及有效使用次数。
综上，本发明实施例提出的钢包浇注料通过90均化料、白刚玉、烧结镁砂、烧结镁铝尖晶、活性镁铝尖晶石微粉以及硅微粉之间的相互协同增效作用，使得选用90均化料进行有效降本的前提下，也能保证钢包浇注料具有优秀的高温性能、抗冲刷性能以及抗侵蚀性能，且具有较长的使用寿命，通过限制上述原料的比例，进一步增强了钢包浇注料的性能；该钢包浇注料的制备方法，通过限制制备过程中的烘烤方式、烘烤温度与烘烤时间，进一步增强了钢包浇注料的高温性能。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种钢包浇注料，其特征在于，其由多种原料制成，以重量份计，多种所述原料包括：90均化料20-60份、白刚玉25-55份、烧结镁砂3-5份、烧结镁铝尖晶石4-6份、活性镁铝尖晶石微粉6-10份以及硅微粉2-4份。
2.根据权利要求1所述的钢包浇注料，其特征在于，以重量份计，多种所述原料包括：所述90均化料22-58份、所述白刚玉27-53份、所述烧结镁砂3-5份、所述烧结镁铝尖晶石4.5-6份、所述活性镁铝尖晶石微粉7-9份以及所述硅微粉2-4份。
3.根据权利要求1所述的钢包浇注料，其特征在于，以重量份计，多种所述原料包括：所述90均化料26-55份、所述白刚玉29-50份、所述烧结镁砂3.5-5份、所述烧结镁铝尖晶石4.5-5.5份、所述活性镁铝尖晶石微粉7.5-9份以及所述硅微粉2.5-4份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的钢包浇注料，其特征在于，以重量份计，所述原料还包括外加剂0.2-1份。
5.根据权利要求4所述的钢包浇注料，其特征在于，所述外加剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠与REFPAC100中的一种或两种组合。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的钢包浇注料，其特征在于，以重量份计，所述原料还包括防爆纤维0.1-0.2份。
7.一种权利要求1-3中任意一项所述的钢包浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述烧结镁砂、所述烧结镁铝尖晶石、所述活性镁铝尖晶石微粉以及所述硅微粉预混均匀得预混粉料；
将所述90均化料、所述白刚玉以及所述预混粉料装入搅拌机内加水搅拌均匀后，浇注并养护后脱模；
脱模后进行烘烤。
8.根据权利要求7所述的钢包浇注料的制备方法，其特征在于，所述预混步骤中，预混时间为20-30分钟。
9.根据权利要求7所述的钢包浇注料的制备方法，其特征在于，加水质量为所述钢包浇注料的总质量的4-6％，养护时间为1-3天。
10.根据权利要求7所述的钢包浇注料的制备方法，其特征在于，所述烘烤步骤包括低温烘烤、中温烘烤以及高温烘烤，所述低温烘烤温度为10-200℃，时间为40-48小时；所述中温烘烤温度为201-700℃，时间为36-48小时；所述高温烘烤温度为701-1000℃，时间为36-48小时。
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