CN116903353B - 一种长寿命的钢包包底砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长寿命的钢包包底砖及其制备方法，钢包包底砖的制备原料包括以下质量份数的组分：铬刚玉40‑70份、电熔锆刚玉砖回收料1‑20份、电熔镁砂1‑15份、板状刚玉1‑15份、活性α‑氧化铝0.5‑8份、电熔尖晶石0.5‑8份、石墨5‑8份、金属铝粉0.5‑3份、含碳树脂粉0.1‑5份、结合剂1‑5份。该钢包包底砖的抗冲击性、抗侵蚀性、热震稳定性更强，使用寿命更长，并且生产成本更低。

Description

一种长寿命的钢包包底砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种长寿命的钢包包底砖及其制备方法。

背景技术

随着钢铁工业的发展，钢包长寿化已经成为一个必然的趋势。钢包包底冲击区是钢包内使用条件较为恶劣的区域，该区域不仅要经受反复出钢时高温钢水的强烈冲击力和温度骤变，而且要承受精炼过程的搅拌和熔渣的侵蚀，因此，钢包包底冲击区的使用寿命关系到整个钢包的使用寿命。

为使钢包包底冲击区能够更好的承受恶劣工况，提高钢包包底冲击区的寿命，需要钢包包底砖具有良好的抗冲击性、抗热震稳定性和耐侵蚀性。公开号为CN109534798A的中国专利文献公开了一种300吨钢包冲击区用铝镁碳砖，该铝镁碳砖以不同粒径级配的棕刚玉和二钙高纯镁砂为主体，辅以电熔镁砂、金属铝粉、鳞片石墨和炭黑混合后加入树脂粉和酚醛树脂进行压制并以一定的工艺曲线烘干制成，可有效降低气孔率，提高钢包冲击区用砖的体积密度、耐压强度，进而增加其使用寿命。但是，该铝镁碳砖采用棕刚玉为主体材料，棕刚玉是需要高温烧成的原料，原料成本较高，并且，该铝镁碳砖的使用寿命仍然较短。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种长寿命的钢包包底砖及其制备方法，可提高钢包包底砖的抗冲击性、抗侵蚀性、热震稳定性，从而增加钢包包底砖的使用寿命，并且可降低其生产成本。

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

铬刚玉40-70份、电熔锆刚玉砖回收料1-20份、电熔镁砂1-15份、板状刚玉1-15份、活性α-氧化铝0.5-8份、电熔尖晶石0.5-8份、石墨5-8份、金属铝粉0.5-3份、含碳树脂粉0.1-5份、结合剂1-5份。

优选地，所述长寿命的钢包包底砖的制备原料包括以下质量份数的组分：

铬刚玉43-70份、电熔锆刚玉砖回收料3-20份、电熔镁砂6-7份、板状刚玉5-12份、活性α-氧化铝3-4份、电熔尖晶石3-5份、石墨7-7.5份、金属铝粉1-1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂2.8-3.2份；且铬刚玉与电熔锆刚玉砖回收料总共为63-73份。

优选地，电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为2-20:1。

优选地，铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为8.6-23.3:1.2-2.3:1。

优选地，所述铬刚玉包括：粒径为5-3mm的颗粒15-25份、粒径为3-1mm的颗粒20-30份、粒径为1-0.088mm的颗粒8-15份；

所述铬刚玉的颗粒体积密度≥3.55g/cm³；所述铬刚玉中，Al₂O₃≥79wt%，Cr₂O₃≥12wt%，MgO≤2wt%，CaO≤1.5wt%，Fe₂O₃≤1.0wt%，Na₂O+K₂O≤1.5wt%。

优选地，所述电熔锆刚玉砖回收料包括：粒径为5-3mm的颗粒0-5份、粒径为3-1mm的颗粒0-10份、粒径为1-0.088mm的颗粒3-8份；

所述电熔锆刚玉砖回收料中，Al₂O₃≥50wt%，ZrO₂≥32wt%，SiO₂≤15wt%，Na₂O+K₂O≤1.4wt%。

优选地，所述电熔镁砂的粒度为1-0.088mm；所述电熔镁砂中，MgO≥96.3wt%，SiO₂≤1.3wt%，CaO≤1.5wt%；

所述板状刚玉的粒度≤0.088mm；所述板状刚玉中，Al₂O₃≥98wt%，Fe₂O₃≤0.4wt%，Na₂O+K₂O≤1.0wt%；

所述活性α-氧化铝的粒径为0-3μm；所述活性α-氧化铝中Al₂O₃≥99.0wt%，α-Al₂O₃≥93.0wt%，SiO₂≤0.1wt%，Fe₂O₃≤0.08wt%，Na₂O+K₂O≤0.3wt%；

所述电熔尖晶石的粒度≤0.074mm；所述电熔尖晶石中Al₂O₃≥72wt%，MgO≥24wt%，尖晶石物相≥90wt%；

所述金属铝粉的粒度≤0.074mm且≥0.037mm；所述金属铝粉中，Al≥99wt%，活性Al≥95wt%，杂质≤0.5wt%。

优选地，所述石墨为-194石墨，所述石墨中固定碳含量≥94wt%，挥发分≤1.2wt%；

所述结合剂为酚醛树脂，所述结合剂中固含量≥80wt%，残碳量≥45wt%，粘度为12000-15000cP。

本发明的第二方面提供一种上述的长寿命的钢包包底砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.将所述长寿命的钢包包底砖的制备原料混合，得到混合料；

S2.将所述混合料压制成型，得到砖坯；

S3.将所述砖坯进行烘烤，得到所述长寿命的钢包包底砖。

优选地，步骤S1具体包括以下步骤：

S101.按照选定的质量份数将板状刚玉、活性α-氧化铝、电熔尖晶石、金属铝粉、含碳树脂粉混合，在锥混机中混料40-60分钟，得到细粉混合料；

S102.按照选定的质量份数将铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料、电熔镁砂混合，得到颗粒混合料；

S103.将颗粒混合料加入倾斜式混砂机中，干混2-3分钟，然后加入结合剂混合2-3分钟，再加入石墨和所述细粉混合料混合20-30分钟后，得到所述混合料。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的长寿命的钢包包底砖, 主要原料为铬刚玉和电熔锆刚玉砖回收料，其中，铬刚玉为铝热法生产金属铬的副产品，电熔锆刚玉砖回收料为用后回收的电熔锆刚玉砖破碎、除杂、筛分得到的颗粒料，二者均为低成本原料，用铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料替代钢包包底砖中常用的棕刚玉、特级高铝矾土等需要高温烧成的原料，可大大降低生产成本，并且可消耗工业废料，提高了产品的竞争力。

由于采用铬刚玉颗粒和电熔锆刚玉砖回收料颗粒作为主要原料，会不可避免的出现颗粒团聚的情况（即假颗粒），假颗粒会导致成品砖体积密度降低，影响其性能，本发明的长寿命的钢包包底砖进一步加入了金属铝粉，金属铝粉和电熔锆刚玉砖回收料颗粒中的ZrO₂在高温下可以生成晶须状和连续片状空间结构的Alon以及Al₂O₃/ZrO₂固溶体，形成的晶须可以使晶粒之间的联系更加紧密，从而提高钢包包底砖的高温强度，保证在降低成本的同时钢包包底砖的性能不会降低。

本发明的长寿命的钢包包底砖，原料中电熔锆刚玉砖回收料中的ZrO₂在高温下会发生马氏体相变，从而在砖体内部形成一定数量的微裂纹，微裂纹能够消耗和分散主裂纹尖端的能量，阻碍主裂纹的扩展，从而可提高钢包包底砖的热震稳定性。原料中的铬刚玉和电熔镁砂在高温下可以形成镁铬尖晶石，而加入的电熔尖晶石细粉可促进高温下原位生成镁铝-镁铬尖晶石的过程，并可形成持续的体积膨胀，提高钢包包底砖在使用过程中的致密性，从而提高包底砖的抗冲击性和抗侵蚀性。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

目前已有的钢包包底砖制备成本较高，钢包包底砖抗冲击性、抗热震稳定性和耐侵蚀性不足，导致的钢包包底砖寿命较短。

为此，本发明实施例的第一方面提供一种长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

铬刚玉40-70份、电熔锆刚玉砖回收料1-20份、电熔镁砂1-15份、板状刚玉1-15份、活性α-氧化铝0.5-8份、电熔尖晶石0.5-8份、石墨5-8份、金属铝粉0.5-3份、含碳树脂粉0.1-5份、结合剂1-5份。

本发明实施例的长寿命的钢包包底砖, 主要原料为铬刚玉和电熔锆刚玉砖回收料，其中，铬刚玉为铝热法生产金属铬的副产品，电熔锆刚玉砖回收料为用后回收的电熔锆刚玉砖破碎、除杂、筛分得到的颗粒料，二者均为低成本原料，用铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料替代钢包包底砖中常用的棕刚玉、特级高铝矾土等需要高温烧成的原料，可大大降低生产成本，并且可消耗工业废料，提高了产品的竞争力。进一步地，由于采用铬刚玉颗粒和电熔锆刚玉砖回收料颗粒作为主要原料，会不可避免的出现颗粒团聚的情况（即假颗粒），假颗粒会导致成品砖体积密度降低，影响其性能，本发明实施例的长寿命的钢包包底砖进一步加入了金属铝粉，金属铝粉和电熔锆刚玉砖回收料颗粒中的ZrO₂在高温下可以生成晶须状和连续片状空间结构的Alon以及Al₂O₃/ZrO₂固溶体，形成的晶须可以使晶粒之间的联系更加紧密，从而提高钢包包底砖的高温强度，保证在降低成本的同时钢包包底砖的性能不会降低。

其中，原料中电熔锆刚玉砖回收料中的ZrO₂在高温下会发生马氏体相变，从而在砖体内部形成一定数量的微裂纹，微裂纹能够消耗和分散主裂纹尖端的能量，阻碍主裂纹的扩展，从而可提高钢包包底砖的热震稳定性。原料中的铬刚玉和电熔镁砂在高温下可以形成镁铬尖晶石，而加入的电熔尖晶石细粉可促进高温下原位生成镁铝-镁铬尖晶石的过程，并可形成持续的体积膨胀，提高钢包包底砖在使用过程中的致密性，从而提高包底砖的抗冲击性和抗侵蚀性。

在一些实施方式中，优选地，所述长寿命的钢包包底砖的制备原料包括以下质量份数的组分：

铬刚玉43-70份、电熔锆刚玉砖回收料3-20份、电熔镁砂6-7份、板状刚玉5-12份、活性α-氧化铝3-4份、电熔尖晶石3-5份、石墨7-7.5份、金属铝粉1-1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂2.8-3.2份；且铬刚玉与电熔锆刚玉砖回收料总共为63-73份。

电熔锆刚玉砖回收料中的ZrO₂一方面在高温下会发生马氏体相变，从而在砖体内部形成微裂纹，而形成的微裂纹过多会造成微裂纹汇集连接形成主裂纹，反而会降低热震稳定性，过少不足以阻碍主裂纹的扩展；另一方面ZrO₂与金属铝粉在高温下可以生成晶须状和连续片状空间结构的Alon以及Al₂O₃/ZrO₂固溶体，而形成的晶须过多会形成晶须团聚，导致晶须在基体中分散不均匀，起不到明显的增韧效果，过少不足以增强晶粒之间的相互作用。优选地，电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为2-20:1。在该比例范围内，可使形成的微裂纹、晶须的量适当，钢包包底砖的抗冲击性、抗侵蚀性、热震稳定性更好。

铬刚玉和电熔镁砂在高温下可以形成镁铬尖晶石，电熔尖晶石与镁铬尖晶石可进一步原位生成镁铝-镁铬尖晶石，从而形成持续的体积膨胀。优选地，铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为8.6-23.3:1.2-2.3:1。在该比例范围内时，生成的镁铝-镁铬尖晶石的量适当，可使原料得到适当的体积膨胀，从而提高钢包包底砖的致密性，提高包底砖的抗冲击性和抗侵蚀性。

优选地，所述铬刚玉包括：粒径为5-3mm的颗粒15-25份、粒径为3-1mm的颗粒20-30份、粒径为1-0.088mm的颗粒8-15份。采用该粒度级配，可使各个粒度的原料形成紧密堆积，使包底砖具有较低的气孔率和较高的体积密度，从而提高钢包包底砖的致密性。

优选地，所述铬刚玉的颗粒体积密度≥3.55g/cm³；所述铬刚玉中，Al₂O₃≥79wt%，Cr₂O₃≥12wt%，MgO≤2wt%，CaO≤1.5wt%，Fe₂O₃≤1.0wt%，Na₂O+K₂O≤1.5wt%。

电熔锆刚玉砖回收料为用后回收的电熔锆刚玉砖经破碎、除杂后筛分得到的颗粒料。优选地，所述电熔锆刚玉砖回收料中，Al₂O₃≥50wt%，ZrO₂≥32wt%，SiO₂≤15wt%，Na₂O+K₂O≤1.4wt%，余量为不可避免的杂质。

优选地，所述电熔锆刚玉砖回收料包括：粒径为5-3mm的颗粒0-5份、粒径为3-1mm的颗粒0-10份、粒径为1-0.088mm的颗粒3-8份。采用该粒度级配，可使原料形成紧密堆积，同时高温下电熔锆刚玉砖回收料中的ZrO₂相变产生的微裂纹数量适宜，从而提高钢包包底砖的热震稳定性。

优选地，所述电熔镁砂的粒度为1-0.088mm；所述电熔镁砂中，MgO≥96.3wt%，SiO₂≤1.3wt%，CaO≤1.5wt%。

优选地，所述板状刚玉的粒度≤0.088mm；所述板状刚玉中，Al₂O₃≥98wt%，Fe₂O₃≤0.4wt%，Na₂O+K₂O≤1.0wt%。

优选地，所述活性α-氧化铝的粒径为0-3μm；所述活性α-氧化铝中Al₂O₃≥99.0wt%，α-Al₂O₃≥93.0wt%，SiO₂≤0.1wt%，Fe₂O₃≤0.08wt%，Na₂O+K₂O≤0.3wt%。

优选地，所述电熔尖晶石的粒度≤0.074mm；所述电熔尖晶石中Al₂O₃≥72wt%，MgO≥24wt%，尖晶石物相≥90wt%。

优选地，所述金属铝粉的粒度≤0.074mm且≥0.037mm；所述金属铝粉中，Al≥99wt%，活性Al≥95wt%，杂质≤0.5wt%。

优选地，所述石墨为-194石墨，所述石墨中固定碳含量≥94wt%，挥发分≤1.2wt%。

优选地，所述结合剂为酚醛树脂，所述结合剂中固含量≥80wt%，残碳量≥45wt%，粘度为12000-15000cP。

本发明实施例的第二方面提供一种上述的长寿命的钢包包底砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.将所述长寿命的钢包包底砖的制备原料混合，得到混合料；

S2.将所述混合料压制成型，得到砖坯；

S3.将所述砖坯进行烘烤，得到所述长寿命的钢包包底砖。

优选地，步骤S1具体包括以下步骤：

S101.按照选定的质量份数将板状刚玉、活性α-氧化铝、电熔尖晶石、金属铝粉、含碳树脂粉混合，在锥混机中混料40-60分钟，得到细粉混合料；

S102.按照选定的质量份数将铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料、电熔镁砂混合，得到颗粒混合料；

S103.将颗粒混合料加入倾斜式混砂机中，干混2-3分钟，然后加入结合剂混合2-3分钟，再加入石墨和所述细粉混合料混合20-30分钟后，得到所述混合料。

优选地，步骤S2中，采用1000吨电动螺旋压砖机将混合料压制成型，得到砖坯。

优选地，步骤S3中，将砖坯于180-200℃烘烤，烘烤时间为12-18小时。

以下各实施例中，铬刚玉的颗粒体积密度≥3.55g/cm³，铬刚玉中，Al₂O₃≥79wt%，Cr₂O₃≥12wt%，MgO≤2wt%，CaO≤1.5wt%，Fe₂O₃≤1.0wt%，Na₂O+K₂O≤1.5wt%；电熔锆刚玉砖回收料中，Al₂O₃≥50wt%，ZrO₂≥32wt%，SiO₂≤15wt%，Na₂O+K₂O≤1.4wt%，余量为不可避免的杂质；电熔镁砂中，MgO≥96.3wt%，SiO₂≤1.3wt%，CaO≤1.5wt%；板状刚玉中，Al₂O₃≥98wt%，Fe₂O₃≤0.4wt%，Na₂O+K₂O≤1.0wt%；活性α-氧化铝中Al₂O₃≥99.0wt%，α- Al₂O₃≥93.0wt%，SiO₂≤0.1wt%，Fe₂O₃≤0.08wt%，Na₂O+K₂O≤0.3wt%；电熔尖晶石中Al₂O₃≥72wt%，MgO≥24wt%，尖晶石物相≥90wt%；金属铝粉中，Al≥99wt%，活性Al≥95wt%，杂质≤0.5wt%；石墨中固定碳含量≥94wt%，挥发分≤1.2wt%；结合剂中固含量≥80wt%，残碳量≥45wt%，粘度为12000-15000cP。

实施例1

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒20份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒8份、粒径为5-3mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒10份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉12份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝4份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石5份、-194石墨7.5份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂3.2份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照选定的质量份数将板状刚玉、活性α-氧化铝、电熔尖晶石、金属铝粉、含碳树脂粉混合，在锥混机中混料50分钟，得到细粉混合料；

（2）按照选定的质量份数将铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料、电熔镁砂混合，得到颗粒混合料；

（3）将颗粒混合料加入倾斜式混砂机中，干混2-3分钟，然后加入结合剂混合2-3分钟，再加入石墨和细粉混合料混合20分钟后，得到混合料；

（4）将混合料称量，放入模具中，用1000T电动螺旋压砖机压制成型，得到砖坯；

（5）将砖坯于180℃烘烤，烘烤时间为18小时，得到长寿命的钢包包底砖。

实施例2

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒18份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒22份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒8份、粒径为5-3mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒8份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂6份、粒度≤0.088mm的板状刚玉10份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝4份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石5份、-194石墨7.5份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂3.1份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒20份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒22份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒10份、粒径为5-3mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒8份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉8份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝4份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石4份、-194石墨7.5份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂3份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒20份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒10份、粒径为5-3mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒8份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂6份、粒度≤0.088mm的板状刚玉8份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石3份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.9份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例5

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒22份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒28份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒12份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉8份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石3份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.9份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例6

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉5份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石3份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.8份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例7

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒20份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒5份、粒径为5-3mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒径为3-1mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒10份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒5份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂14份、粒度≤0.088mm的板状刚玉2份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝7份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石2份、-194石墨8份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉3份、含碳树脂粉4份、结合剂酚醛树脂4份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例8

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒13份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒1份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂3份、粒度≤0.088mm的板状刚玉14份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝1份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石7份、-194石墨5份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉0.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例9

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，与实施例6相比，区别为电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为1:1，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉5份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石3份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉3份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.8份。

实施例10

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，与实施例6相比，区别为电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为22:1，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂7份、粒度≤0.088mm的板状刚玉5份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石3份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉0.14份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.8份。

实施例11

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，与实施例6相比，区别为铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为8.2:0.5:1，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂4.2份、粒度≤0.088mm的板状刚玉5份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石8.5份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.8份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

实施例12

本实施例所述的长寿命的钢包包底砖，与实施例6相比，区别为铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为25:3:1，其制备原料包括以下质量份数的组分：

粒径为5-3mm的铬刚玉颗粒25份、粒径为3-1mm的铬刚玉颗粒30份、粒径为1-0.088mm的铬刚玉颗粒15份、粒径为1-0.088mm的电熔锆刚玉砖回收料颗粒3份、粒度为1-0.088mm的电熔镁砂8.4份、粒度≤0.088mm的板状刚玉5份、粒径为0-3μm的活性α-氧化铝3份、粒度≤0.074mm的电熔尖晶石2.8份、-194石墨7份、粒度≤0.074mm且≥0.037mm的金属铝粉1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂酚醛树脂2.8份。

本实施例的长寿命的钢包包底砖的制备方法与实施例1相同。

对比例1

本对比例的钢包包底砖为市售某公司生产的钢包包底砖，其组成为高铝矾土40份，棕刚玉38份、电熔镁砂10份、石墨10份、金属铝粉1份、碳化硅细粉1份、结合剂采用酚醛树脂，加入量为3.0份。

对上述各实施例及对比例的钢包包底砖的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度、使用寿命进行测定，使用寿命试验为在风冷条件下模拟现场条件进行的热震试验，结果如下表1。

由表1的数据可以看出，相比于对比例的市售钢包包底砖，本申请各实施例得到的钢包包底砖均具有显著更好的耐压强度、抗折强度，更长的使用寿命。其中，实施例1-6采用优选的配方，相比于实施例7、8，制备得到的钢包包底砖的耐压强度、抗折强度更高，寿命更长。实施例6为最优选的实施方式，钢包包底砖的性能最好。

实施例9、10相比于实施例6，区别为原料中电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比不同，由于电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比可影响使用过程中产生的微裂纹的多少及晶须的多少，从而影响钢包包底砖的性能及寿命。相比之下，实施例9、10的耐压强度、抗折强度比实施例6差，表明实施例6中电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为可使钢包包底砖性能更好的优选的质量比。

实施例11、12相比于实施例6，区别为原料中铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比不同，由于铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比可影响镁铝-镁铬尖晶石的形成，从而决定其体积膨胀大小，影响钢包包底砖的性能及寿命。相比之下，实施例11、12的耐压强度、抗折强度比实施例6差，表明实施例6中铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为可使钢包包底砖性能更好的优选的质量比。

表1

项目	显气孔率，%	体积密度，g/cm3	常温耐压强度，MPa	高温抗折强度，MPa（1400℃×0.5h）	300吨钢包包底使用，使用寿命/次
						实施例1	≤4.7	≥3.13	≥63.7	≥7.2	107
实施例2	≤4.4	≥3.15	≥64.9	≥7.7	112
						实施例3	≤3.2	≥3.18	≥66.0	≥8.4	124
实施例4	≤3.5	≥3.18	≥68.1	≥9.4	119
						实施例5	≤3.4	≥3.19	≥70.8	≥9.7	117
实施例6	≤3.1	≥3.21	≥71.4	≥10.2	126
						实施例7	≤5.3	≥3.10	≥58.4	≥6.9	103
实施例8	≤6.5	≥3.12	≥47.9	≥6.2	96
						实施例9	≤3.2	≥3.19	≥71.0	≥9.8	119
实施例10	≤3.3	≥3.20	≥71.2	≥9.9	122
						实施例11	≤3.5	≥3.19	≥70.8	≥9.7	118
实施例12	≤3.2	≥3.19	≥70.9	≥9.9	124
						对比例1	≤5.4	≥3.10	≥57.4	≥6.7	70

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种长寿命的钢包包底砖，其特征在于，其制备原料包括以下质量份数的组分：

铬刚玉43-70份、电熔锆刚玉砖回收料3-20份、电熔镁砂6-7份、板状刚玉5-12份、活性α-氧化铝3-4份、电熔尖晶石3-5份、石墨7-7.5份、金属铝粉1-1.5份、含碳树脂粉0.5份、结合剂2.8-3.2份；且铬刚玉与电熔锆刚玉砖回收料总共为63-73份；

电熔锆刚玉砖回收料与金属铝粉的质量比为2-20:1；

铬刚玉、电熔镁砂、电熔尖晶石的质量比为8.6-23.3:1.2-2.3:1；

所述铬刚玉包括：粒径≥3mm且＜5mm的颗粒15-25份、粒径≥1mm且＜3mm的颗粒20-30份、粒径≥0.088mm且＜1mm的颗粒8-15份；

所述铬刚玉的颗粒体积密度≥3.55g/cm³；所述铬刚玉中，Al₂O₃≥79wt%，Cr₂O₃≥12wt%，MgO≤2wt%，CaO≤1.5wt%，Fe₂O₃≤1.0wt%，Na₂O+K₂O≤1.5wt%；

所述电熔锆刚玉砖回收料包括：粒径≥3mm且＜5mm的颗粒0-5份、粒径≥1mm且＜3mm的颗粒0-10份、粒径≥0.088mm且＜1mm的颗粒3-8份；

所述电熔锆刚玉砖回收料中，Al₂O₃≥50wt%，ZrO₂≥32wt%，SiO₂≤15wt%，Na₂O+K₂O≤1.4wt%；

所述电熔镁砂的粒度为≥0.088mm且＜1mm；所述电熔镁砂中，MgO≥96.3wt%，SiO₂≤1.3wt%，CaO≤1.5wt%；

所述电熔尖晶石的粒度≤0.074mm；所述电熔尖晶石中Al₂O₃≥72wt%，MgO≥24wt%，尖晶石物相≥90wt%；

所述金属铝粉的粒度≤0.074mm且≥0.037mm；所述金属铝粉中，Al≥99wt%，活性Al≥95wt%，杂质≤0.5wt%。

2.根据权利要求1所述的长寿命的钢包包底砖，其特征在于：

所述板状刚玉的粒度≤0.088mm；所述板状刚玉中，Al₂O₃≥98wt%，Fe₂O₃≤0.4wt%，Na₂O+K₂O≤1.0wt%；

所述活性α-氧化铝的粒径为＞0μm且≤3μm；所述活性α-氧化铝中Al₂O₃≥99.0wt%，α-Al₂O₃≥93.0wt%，SiO₂≤0.1wt%，Fe₂O₃≤0.08wt%，Na₂O+K₂O≤0.3wt%。

3.根据权利要求1所述的长寿命的钢包包底砖，其特征在于：

所述石墨为-194石墨，所述石墨中固定碳含量≥94wt%，挥发分≤1.2wt%；

所述结合剂为酚醛树脂，所述结合剂中固含量≥80wt%，残碳量≥45wt%，粘度为12000-15000cP。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的长寿命的钢包包底砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将所述长寿命的钢包包底砖的制备原料混合，得到混合料；

S2.将所述混合料压制成型，得到砖坯；

S3.将所述砖坯进行烘烤，得到所述长寿命的钢包包底砖。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

步骤S1具体包括以下步骤：

S101.按照选定的质量份数将板状刚玉、活性α-氧化铝、电熔尖晶石、金属铝粉、含碳树脂粉混合，在锥混机中混料40-60分钟，得到细粉混合料；

S102.按照选定的质量份数将铬刚玉、电熔锆刚玉砖回收料、电熔镁砂混合，得到颗粒混合料；

S103.将颗粒混合料加入倾斜式混砂机中，干混2-3分钟，然后加入结合剂混合2-3分钟，再加入石墨和所述细粉混合料混合20-30分钟后，得到所述混合料。