CN105060908A - 一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。其技术方案是：在20～40份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀；再加入60～80份质量的含镁刚玉颗粒，干混，然后外加4~6份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。所述基质料的成分是：粒径D50分别为5μm、3μm和1μm的α-Al2O3微粉；电熔白刚玉细粉；电熔镁砂细粉；铝凝胶粉。本发明制备的浇注料具有体积稳定性好、强度高、抗热震性强和抗渣侵蚀性优异的特点。
Description
技术领域
本发明属于刚玉-尖晶石浇注料技术领域。具体涉及一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。
背景技术
随着现代炼钢工业的发展，钢包的冶炼条件日趋严酷，钢包内衬所用耐火材料的使用条件也越来越苛刻，传统材质的浇注料已无法满足技术进步的需求。所以，研制开发新型的高性能钢包用浇注料势在必行。刚玉-尖晶石浇注料是近几年发展起来的新品种，由于其良好的高温性能被广泛应用，先后在日本等国得到普及。随着耐火材料的技术进步及炼钢工艺对耐火材料要求的提高，刚玉-尖晶石浇注料已被用于钢包中使用条件苛刻的部位，如包底冲击区、RH管、透气砖***等，实际应用表明其具有良好的性能和高的使用寿命。
相比于其他材质的耐火材料，刚玉-尖晶石浇注料已成为目前主流的钢包内衬材料，但是从钢厂的实际应用情况来看，仍存在以下缺陷。首先，在使用过程中Al2O3及MgO反应生成的尖晶石虽能提高耐火材料的抗渣性能，但是难以分布均匀，导致钢包内衬材料局部受损严重；其次，原位生成尖晶石反应过程中带来较大的永久线膨胀，导致钢包内衬材料的抗剥落性能下降，内衬材料在中后期严重开裂，导致大面积剥落。
发明内容
本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种体积稳定性好、强度高、热震稳定性强、抗渣侵蚀性优异的钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：在20～40份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入60～80份质量的骨料，干混，然后外加4~6份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量是：电熔白刚玉细粉占30~48wt%，电熔镁砂细粉占3~8wt%，粒径D50为5μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为3μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为1μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，铝凝胶粉占12~20wt%。
所述骨料为含镁刚玉颗粒，含镁刚玉颗粒的MgO含量为1~3wt%；所述含镁刚玉颗粒的颗粒级配是：其中粒径为25mm~15mm的占0~5wt%，粒径小于或等于10mm且大于5mm的占30~35wt%，粒径小于或等于5mm且大于3mm的占20~25wt%，粒径小于或等于3mm且大于1mm的占15~20wt%，粒径小于或等于1mm且大于0.088mm的占20~25wt%。
所述的电熔白刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，粒径<0.088mm。
所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt%，粒径<0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%。
所述铝凝胶粉的Al2O3含量为60～80wt%，粒径<1um。
所述木质素磺酸钙的木质素含量≧55%，PH值为4.5~6.5，水份≦9%。
所述铝粉的Al含量>99wt%，粒径<0.088mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本发明将MgO以含镁刚玉的形式引入，一方面能减小原位生成尖晶石反应过程中带来的永久线膨胀，另一方面，能避免因原位反应生成尖晶石而导致尖晶石分布不均匀的情况，故提高了材料的体积稳定性和抗渣侵蚀性。
（2）本发明引入含镁刚玉颗粒，高温下部分氧化镁固溶到刚玉中，活化氧化铝晶格，在使用过程中氧化铝能够更多地吸收氧化钙，镁铝尖晶石能够均衡长效地固溶渣中的Mn、Fe组分，从而降低熔渣粘度，减缓其侵蚀渗透的速度。
（3）本发明采用三级粒径搭配的α-Al2O3微粉，能实现基质料中梯度原位反应生成尖晶石，其大小分布合适，保证了基质紧密化。
（4）本发明制备的钢包用刚玉尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为15~22MPa，耐压强度为90~110MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为21~27%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~15%，渗透指数为31~36%。
因此，本发明制备的钢包用刚玉-尖晶石浇注料具有体积稳定性好、强度高、抗热震性强和抗渣侵蚀性优异的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和外加剂的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述电熔白刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，粒径<0.088mm。
所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt%，粒径<0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%。
所述铝凝胶粉的Al2O3含量为60～80wt%，粒径<1um。
所述木质素磺酸钙的木质素含量≧55%，PH值为4.5~6.5，水份≦9%。
所述的铝粉的Al含量>99wt%，粒径<0.088mm。
实施例1
一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。在35～40份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入60～65份质量的骨料，干混，然后外加5.5~6份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
本实施例所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量是：电熔白刚玉细粉占30~48wt%，电熔镁砂细粉占3~8wt%，粒径D50为5μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为3μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为1μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，铝凝胶粉占12~20wt%。
本实施例所述骨料为含镁刚玉颗粒，含镁刚玉颗粒的MgO含量为1~3wt%；所述含镁刚玉颗粒的颗粒级配是：其中粒径为25mm~15mm的占0.5~5wt%，粒径小于或等于10mm且大于5mm的占30~35wt%，粒径小于或等于5mm且大于3mm的占20~25wt%，粒径小于或等于3mm且大于1mm的占15~20wt%，粒径小于或等于1mm且大于0.088mm的占20~25wt%。
本实施例所制备的钢包用刚玉-尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为15~18MPa,耐压强度为90~100MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为21~23%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为11~13%，渗透指数为33~35%。
实施例2
一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。在30～35份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入65～70份质量的骨料，干混，然后外加4.5~5.0份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
本实施例所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量与实施例1相同。
本实施例所述骨料为含镁刚玉颗粒，含镁刚玉颗粒的MgO含量为1~3wt%；所述含镁刚玉颗粒的颗粒级配是：其中粒径小于或等于10mm且大于5mm的占30~35wt%，粒径小于或等于5mm且大于3mm的占20~25wt%，粒径小于或等于3mm且大于1mm的占15~20wt%，粒径小于或等于1mm且大于0.088mm的占20~25wt%。
本实施例所制得的钢包用刚玉-尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为17~20MPa,耐压强度为95~105MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为23~25%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~12%，渗透指数为31~33%。
实施例3
一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。在25～30份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入70～75份质量的骨料，干混，然后外加5.0~5.5份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
本实施例中：所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量与实施例1相同；所述骨料与实施例1相同。
本实施例所制得的钢包用刚玉-尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为18~21MPa,耐压强度为100~110MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为22~24%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为13~15%，渗透指数为34~36%。
实施例4
一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。在20～25份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入75～80份质量的骨料，干混，然后外加4~4.5份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
本实施例中：所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量与实施例1相同；所述骨料与实施例2相同。
本实施例4所制得的钢包用刚玉-尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为19~22MPa,耐压强度为105~110MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为25~27%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~12%，渗透指数为31~33%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本具体实施方式将MgO以含镁刚玉的形式引入，一方面能减小原位生成尖晶石反应过程中带来的永久线膨胀，另一方面，能避免因原位反应生成尖晶石而导致尖晶石分布不均匀的情况，故提高了材料的体积稳定性和抗渣侵蚀性。
（2）本具体实施方式引入含镁刚玉颗粒，高温下部分氧化镁固溶到刚玉中，活化氧化铝晶格，在使用过程中氧化铝能够更多地吸收氧化钙，镁铝尖晶石能够均衡长效地固溶渣中的Mn、Fe组分，从而降低熔渣粘度，减缓其侵蚀渗透的速度。
（3）本具体实施方式采用三级粒径搭配的α-Al2O3微粉，能实现基质料中梯度原位反应生成尖晶石，其大小分布合适，保证了基质紧密化。
（4）本具体实施方式制备的钢包用刚玉-尖晶石浇注料经检测：1500℃×3h烧后的常温抗折强度为15~22MPa，耐压强度为90~110MPa；1100℃水冷五次后抗折强度保持率为21~27%；1500℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~15%，渗透指数为31~36%。
因此，本具体实施方式制备的钢包用刚玉-尖晶石浇注料具有体积稳定性好、强度高、抗热震性强和抗渣侵蚀性优异的特点。
Claims (8)
1.一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：在20～40份质量的基质料中外加0.02~0.15份质量的有机纤维、0.04~0.08份质量的木质素磺酸钙、0.08~0.12份质量的三聚磷酸钠、0.03~0.06份质量的六偏磷酸钠和0.01~0.03份质量的铝粉，混匀，得到混合料；再向混合料中加入60～80份质量的骨料，干混，然后外加4~6份质量的水进行搅拌，安装模具，浇注振动成型，在110~200℃条件下保温12~48小时，脱模，即得钢包用刚玉-尖晶石浇注料；
所述基质料的成分及各成分占基质料的百分含量是：电熔白刚玉细粉占30~48wt%，电熔镁砂细粉占3~8wt%，粒径D50为5μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为3μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，粒径D50为1μm的α-Al2O3微粉占5~15wt%，铝凝胶粉占12~20wt%；
所述骨料为含镁刚玉颗粒，含镁刚玉颗粒的MgO含量为1~3wt%；所述含镁刚玉颗粒的颗粒级配是：其中粒径为25mm~15mm的占0~5wt%，粒径小于或等于10mm且大于5mm的占30~35wt%，粒径小于或等于5mm且大于3mm的占20~25wt%，粒径小于或等于3mm且大于1mm的占15~20wt%，粒径小于或等于1mm且大于0.088mm的占20~25wt%。
2.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述的电熔白刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，粒径<0.088mm。
3.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述电熔镁砂细粉的MgO含量>97wt%，粒径<0.088mm。
4.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%。
5.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述铝凝胶粉的Al2O3含量为60～80wt%，粒径<1um。
6.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述木质素磺酸钙的木质素含量≧55%，PH值为4.5~6.5，水份≦9%。
7.根据权利要求1所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法，其特征在于所述铝粉的Al含量>99wt%，粒径<0.088mm。
8.一种钢包用刚玉-尖晶石浇注料，其特征在于所述钢包用刚玉-尖晶石浇注料是根据权利要求1～7项中任一项所述的钢包用刚玉-尖晶石浇注料的制备方法所制备的钢包用刚玉-尖晶石浇注料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20151118 Assignee: Wuhan University of science and Technology Business Incubator Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2020420000003 Denomination of invention: A corundum spinel castable for ladle and its preparation method Granted publication date: 20170711 License type: Common License Record date: 20201021 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
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Assignee: Wuhan University of science and Technology Business Incubator Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2020420000003 Date of cancellation: 20230505 |