一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料、制備方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及耐火材料領域，特別涉及一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料、制備方法及應用。本發(fā)明的一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料，按質量份，包括骨料、基質粉料以及納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑。本發(fā)明耐火澆注料的抗渣滲透和侵蝕性能與磚砌鎂碳磚相當，但基質與骨料結合強度更高，整體性更強，具有優(yōu)良的耐沖刷性與抗熱震性，適用于渣線部位的整體澆注，進而實現精煉鋼包包底、包壁和渣線部位全部澆注，大大縮短了施工時間，節(jié)省了勞動力，一次使用后實行整體套補，可減少大量耐材消耗。
【專利說明】一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料、制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐火材料領域，特別涉及一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料、制備方 法及其應用。
【背景技術】
[0002] 近年來，耐火材料技術發(fā)展的主要趨勢是整體材料或不定形耐火材料的不斷增 力口，特別是耐火澆注料的使用，其在許多國家澆注料的產量已占耐火材料總產量的一半以 上。鋼包工作層耐火澆注料因其具有對鋼水不增碳、無污染、施工簡潔高效、優(yōu)良的保溫效 果以及連續(xù)套澆帶來的材料消耗和生產成本的降低等優(yōu)勢，所以采用耐火澆注料對鋼包整 體澆注成為耐材技術發(fā)展的重要方向。
[0003] 目前，整體澆注料在非精煉鋼包的包底、包壁和渣線上的使用已經非常成熟，但在 精煉鋼包中，渣線部位因其特殊的使用條件砌筑鎂碳磚仍然是唯一的選擇。從煉鋼精煉技 術角度出發(fā)，采用二次精煉生產超潔凈鋼，減少鋼中夾雜，提高鋼的品種和質量是大勢所 趨，但渣線鎂碳磚的使用成為鋼水增碳和保溫的瓶頸。
[0004] 經檢索發(fā)現，CN101397212B的專利提供了一種納米復合氧化物陶瓷結合鋁-尖晶 石耐火澆注料及其制造方法。其配料組成是采用各種不同粒級的特級礬土熟料、棕剛玉或 亞白剛玉、白剛玉或板狀剛玉、鋁鎂尖晶石為骨料；以白剛玉或板狀剛玉、鋁鎂尖晶石粉、燒 結MgO、電熔MgO、煅燒a -Al2O3超細粉、活性氧化鋁超微粉、純鋁酸鈣水泥、硅灰和納米氫氧 化物膠體懸浮液結合劑。將上述配料經混合攪拌制成納米Al 2O3-MgO復合陶瓷結合鋁-尖 晶石耐火澆注料。
[0005] 但是該澆注料主要是使用在鋼包的包壁和包底等使用條件并不苛刻的位置，精煉 鋼包渣線工作層用澆注料仍為一項技術空白，本發(fā)明提供了一種可以代替鎂碳磚使用在精 煉鋼包渣線部位的澆注料。通過在渣線部位引入澆注料，使精煉鋼包從包底、包壁到渣線實 現全面整體澆注,該工藝使鋼包用耐材的施工工藝大大簡化,耐材的綜合成本大大降低、使 鋼包在保溫效果、鋼水質量方面得到極大提升，對鋼鐵冶煉尤其是品種鋼的冶煉意義重大， 是鋼包工作層用耐材的一次重大變革，具有劃時代的意義。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的第一目的是提供一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料。
[0007] 本發(fā)明的第二目的是提供一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的第三目的是提供一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料的應用。
[0009] 為達到本發(fā)明的第一目的，采用如下的技術方案：
[0010] 一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料，包括骨料、基質粉料以及納米氫氧化物復合 溶膠懸浮液結合劑；
[0011] 按質量份，所述骨料包括20-23份8mm <粒徑彡25mm的板狀剛玉，10-13份5mm <粒徑< 8mm的板狀剛玉，7-10份3mm <粒徑< 5mm的板狀剛玉，17-20份Imm <粒徑< 3mm 的板狀剛玉，12-15份0. Imm <粒徑< Imm的板狀剛玉；
[0012] 所述基質粉料按質量份包括8-11份粒徑180?320目的電熔鎂鋁尖晶石，4-6份 粒徑180?320目的板狀剛玉粉，5-7份粒徑l-2um的活性a -Al2O3微粉，4-6份粒徑3-5um 的活性a -Al2O3微粉，2-4份熱裂解法納米炭黑，2-4份水合P -Al2O3微粉，0. 06-0. 18份復 合防爆劑；
[0013] 所述納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑按質量份包括3-5份納米氫氧化物， 0. 05-0. 2份六偏磷酸鈉，0. 05-0. 2份三聚磷酸鈉，0-0. 05份檸檬酸，3-5份水。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述精煉鋼包渣線工作層用澆注料按質量份包括70-75份的骨 料、25-30份的基質粉料以及6-10份納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑。
[0015] 其中，按質量份，所述骨料包括20份8mm <粒徑< 25mm的板狀剛玉，12份5mm <粒 徑< 8mm的板狀剛玉，8份3mm <粒徑< 5mm的板狀剛玉，17份Imm <粒徑< 3mm的板狀剛 玉，13份0. Imm <粒徑< 1_的板狀剛玉。
[0016] 進一步，按質量份，所述基質粉料包括10份粒徑為180目的電熔鎂鋁尖晶石，5份 粒徑為180目的板狀剛玉粉，6份粒徑l-2um的活性a -Al2O3微粉，5份粒徑3-5um的活性 a -Al2O3微粉，2份熱裂解法納米炭黑，2份水合P -Al2O3微粉，0. 02份金屬鋁粉，0. 06份低 熔點有機纖維。
[0017] 更進一步，按質量份，所述納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑包括2份氫氧化 鋁，2份氫氧化鎂，0. 15份六偏磷酸鈉，0. 10份三聚磷酸鈉，0. 02份檸檬酸，4份水。
[0018] 本發(fā)明中耐火骨料約占總料量70-75%左右，其材質選擇和顆粒級配對澆注料結 構、使用性能等具有關鍵作用，本發(fā)明選用粒度級配〇_25mm的板狀剛玉作為骨料，并適當 增加大顆粒在澆注料中所占的比重，保障了澆注料顆粒部分的抗沖刷、抗侵蝕和抗?jié)B透性 能。
[0019] 本發(fā)明所述的基質粉料的配料主要根據精煉鋼包渣線部位苛刻的使用條件進行 針對性的研究，在澆注料中成功引入了熱裂解法納米炭黑，開發(fā)和應用了復合微粉技術和 基質粉料的高純化技術。
[0020] 熱裂解法納米炭黑的使用將原來鎂碳磚的獨有特性引入到了該渣線澆注料中， 大大提升了澆注料的抗渣滲透和侵蝕性能；復合微粉技術的應用實現了基質微粉（粒徑 l-2um的活性a -Al2O3微粉，粒徑3-5um的活性a -Al2O3微粉，熱裂解法納米炭黑，水合 P -Al2O3微粉）和細粉（粒徑180?320目的電熔鎂鋁尖晶石，粒徑180?320目的板狀 剛玉粉）的最優(yōu)級配，有效的減少了澆注料的加水量，使其具有了良好的致密性、燒后線變 化率及抗熱震性能，綜合提升了澆注料的強度、抗渣滲透和侵蝕性能?；|粉料的高純化技 術主要從結合體系和基質選擇方面徹底的避免了 CaO、Si02、Fe203、K20、Na 2O等成分帶入澆 注料中，使得本發(fā)明的澆注料在受熱過程中徹底避免了與其它組分之間生成不利于澆注料 高溫性能的結合相，進而大大提高了該渣線澆注料的抗熔渣滲透性和抗侵蝕性，從而確保 渣線部位的使用安全性，并提高了其使用壽命。
[0021] 本發(fā)明的納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑均勻地分散在基質粉料中，為納米 微觀致密結構基質的形成提供了可行條件，同時也為澆注料結構的改善、性能的提高以及 使用的強化奠定了良好的基礎。在高溫使用過程中，該納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合 澆注料內部發(fā)生二次尖晶石的合成反應，伴隨著膨脹并在約束下發(fā)生致密化，從而導致宏 觀和微觀結構改善、性能的提高、耐用性增強。
[0022] 為了達到使粒度級配更合理，澆注料的綜合使用性能更佳，所述電熔鎂鋁尖晶石 的粒徑為180目，所述板狀剛玉粉的粒徑為180目。
[0023] 為了增強了渣線部位用耐火材料的抗熱震性能，和抗渣侵蝕、滲透和沖刷等性能， 所述熱裂解法納米炭黑為THERMAX。THERMAX?是加拿大CANCARB UMITED公司生產 的天然氣中粒子熱裂解法炭黑的注冊商標。
[0024] 所述復合防爆劑由0. 01-0. 08份金屬鋁粉和0. 01-0. 1份低熔點有機纖維組成。低 熔點有機纖維可選用現有技術中的任一產品，例如沈陽市斯帝恩化學纖維有限公司生產的 F105型低熔點防爆纖維或鞏義市盛世耐材有限公司生產的低熔點防爆纖維。
[0025] 具體的，本發(fā)明納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑的配料中所述納米氫氧化物 由2-3份納米氫氧化鋁和1-2份納米氫氧化鎂組成。
[0026] 納米氫氧化鋁和納米氫氧化鎂可選用現有技術中的任一產品，例如納米氫氧化鋁 可采購自上海譜振生物科技有限公司、杭州萬景新材料有限公司或溫州精成化工有限公司 等，納米氫氧化鎂可采購自無錫市澤輝化工有限公司等。
[0027] 本發(fā)明納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑的制備方法為按照各配料的使用量 進行配料，然后將所有配料組成的混合物在攪拌機中攪拌6-10小時，密封包裝后待用。優(yōu) 選采用GW750攪拌機。
[0028] 本發(fā)明所述的納米Al (OH)3和Mg(OH)2復合溶膠懸浮液結合劑經過分散和溶膠化 處理后，直接加入到混合料中，使該澆注料在高溫下使用時，形成以氧化鋁和尖晶石占全部 晶相的鋁尖晶石納米結構材質。本發(fā)明將納米技術和納米材料在渣線澆注料中進行了應 用，解決了以往普通鋼包工作層澆注料在組織結構和技術性能方面存在的缺陷，全面提升 和改善了耐火澆注料的組織結構，尤其是微觀顯微結構。納米材料的功能和特性得到很好 發(fā)揮的同時，實現了材料結構和材質在抗侵蝕和抗?jié)B透方面的全面提升。
[0029] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料的 配料按質量份包括70-75份的骨料、25-30份的基質粉料以及6-10份納米氫氧化物復合溶 膠懸浮液結合劑；
[0030] 所述骨料按質量份包括20份粒徑為8-25mm的板狀剛玉，12份粒徑為5-8mm的板 狀剛玉，8份粒徑為3-5mm的板狀剛玉，17份粒徑為l-3mm的板狀剛玉，13份0· Imm <粒徑 < Imm的板狀剛玉；
[0031] 所述基質粉料按質量份包括10份粒徑為180目的電熔鎂鋁尖晶石，5份粒徑為 180目的板狀剛玉粉，6份粒徑l-2um的活性a -Al2O3微粉，5份粒徑3-5um的活性a -Al2O3 微粉，2份熱裂解法納米炭黑，2份水合P -Al2O3微粉，0. 02份金屬鋁粉，0. 06份低熔點有機 纖維；
[0032] 所述納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑按質量份包括2份氫氧化鋁，2份氫氧 化鎂,0. 15份六偏磷酸鈉，0. 10份三聚磷酸鈉，0. 02份檸檬酸，4份水。
[0033] 本發(fā)明所提供的一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性 均有顯著提高，能夠滿足二次精煉鋼包渣線部位的使用需求。本發(fā)明的澆注料在渣線部位 使用能夠使鋼包的渣線和包壁壽命得到匹配，提高鋼包使用壽命，減少小修次數，為二次精 煉鋼包實施渣線整體澆注帶來了可行條件，為鋼鐵工業(yè)二次精煉的快速發(fā)展提供了更優(yōu)質 的服務。
[0034] 為了達到本發(fā)明的第二目的，具體采用如下的技術方案：本發(fā)明精煉鋼包渣線工 作層用澆注料的制備方法，包括以下步驟：
[0035] (1)將骨料和基質粉料在攪拌機中干混3-5分鐘，得混合料；
[0036] (2)將納米氫氧化物溶膠懸浮液結合劑加入到步驟（1)所得混合料中，繼續(xù)在攪 拌機中濕混攪拌5-8分鐘，混合過程中添加水，水的加入質量占所攪拌的所有物質質量的 0· 5-2%。
[0037] 具體的，所述攪拌機選用GW750攪拌機。
[0038] 本發(fā)明提供的制備方法能使該結合劑中的納米氫氧化鋁和納米氫氧化鎂在基質 粉料中得到充分分散，最終得到納米粒子分散均勻、團聚少的耐火澆注料。
[0039] 本發(fā)明的第三目的為澆注料在精煉鋼包渣線工作層中的應用。精煉鋼包渣線工作 層用澆注料的施工是在鋼包包壁整體澆注施工完成的基礎上進行的，具體的，本發(fā)明所述 的澆注料在精煉鋼包渣線工作層中應用的施工工藝，包括以下步驟：
[0040] (1)振動成型：將澆注料均勻布料到精煉鋼包渣線內襯模型中，在布料過程中保 持振動，直到基本沒有氣泡排出為止，澆注料完成振動成型；
[0041] (2)脫模及養(yǎng)護：振動成型完畢10-14小時后脫模，脫模后在室溫下養(yǎng)護24-36小 時；
[0042] (3)烘烤：將脫模后的澆注料在900-1100°C的條件下烘烤12-24小時后，鋼包即具 備了投入使用的要求。
[0043] 具體的，步驟（1)濕混合后的澆注料經過自動加料裝置加入到鋼包內襯模型中。
[0044] 步驟（2)采用震動棒震動成型。
[0045] 本發(fā)明的耐火澆注料適用于渣線部位的整體澆注，進而實現精煉鋼包包底、包壁 和渣線部位全部澆注，大大縮短了施工時間，節(jié)省了勞動力，一次使用后實行整體套補，可 減少大量耐材消耗。本發(fā)明耐火澆注料的抗渣滲透和侵蝕性能與磚砌鎂碳磚相當，但因其 基質是納米級結構，基質與骨料結合強度更高，整體性更強，具有優(yōu)良的耐沖刷性與抗熱震 性，所以在杜絕磚縫夾鋼，磚與永久層之間夾鋼等安全隱患方面比鎂碳磚優(yōu)勢明顯，經使用 后對比，鋼包渣線部位平均使用壽命較鎂碳磚提高了 5-10%。在減少鋼水增碳方面，該澆注 料也是冶煉潔凈鋼的首選材料。從社會效益經濟效益來看，精煉鋼包的整體澆注是未來鋼 包發(fā)展方向，本發(fā)明具有巨大的開創(chuàng)性意義。
【具體實施方式】
[0046] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。（）
[0047] 實施例1
[0048] 本實施例中，精煉鋼包渣線工作層用澆注料的配料包括以下各組分：
[0049]
【權利要求】
1. 一種精煉鋼包渣線工作層用澆注料，其特征在于：包括骨料、基質粉料以及納米氫 氧化物復合溶膠懸浮液結合劑； 按質量份，所述骨料包括20-23份8mm <粒徑彡25mm的板狀剛玉，10-13份5mm <粒徑 < 8mm的板狀剛玉，7-10份3mm <粒徑< 5mm的板狀剛玉，17-20份Imm <粒徑< 3mm的板 狀剛玉，12-15份0? Imm <粒徑< Imm的板狀剛玉； 按質量份，所述基質粉料包括8-11份粒徑180?320目的電熔鎂鋁尖晶石，4-6份粒徑 180?320目的板狀剛玉粉，5-7份粒徑l-2um的活性a -Al2O3微粉，4-6份粒徑3-5um的 活性a -Al2O3微粉，2-4份熱裂解法納米炭黑，2-4份水合P -Al2O3微粉，0. 06-0. 18份復合 防爆劑； 按質量份，所述納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑包括3-5份納米氫氧化物， 0. 05-0. 2份六偏磷酸鈉，0. 05-0. 2份三聚磷酸鈉，0-0. 05份檸檬酸，3-5份水。
2. 根據權利要求1所述的澆注料，其特征在于：所述電熔鎂鋁尖晶石的粒徑為180目， 所述板狀剛玉粉的粒徑為180目。
3. 根據權利要求1所述的澆注料，其特征在于：所述納米氫氧化物由2-3份氫氧化鋁 和1-2份氫氧化鎂組成。
4. 根據權利要求1所述的澆注料，其特征在于：所述復合防爆劑由0. 01-0. 08份金屬 鋁粉和0. 01-0. 1份低熔點有機纖維組成。
5. 根據權利要求1所述的澆注料，其特征在于：按質量份，包括70-75份的骨料、25-30 份的基質粉料以及6-10份納米氫氧化物復合溶膠懸浮液結合劑。
6. 根據權利要求1-5任一項所述的澆注料，其特征在于：按質量份，所述骨料包括20 份8mm <粒徑< 25mm的板狀剛玉，12份5mm <粒徑< 8mm的板狀剛玉，8份3mm <粒徑 < 5mm的板狀剛玉，17份Imm <粒徑< 3mm的板狀剛玉，13份0? Imm <粒徑< Imm的板狀 剛玉的板狀剛玉。
7. 根據權利要求1-5任一項所述的澆注料，其特征在于：按質量份，所述基質粉料包括 10份粒徑為180目的電熔鎂鋁尖晶石，5份粒徑為180目的板狀剛玉粉，6份粒徑l-2um的 活性a -Al2O3微粉，5份粒徑3-5um的活性a -Al2O3微粉，2份熱裂解法納米炭黑，2份水合 P-Al2O3微粉，0. 02份金屬鋁粉，0. 06份低熔點有機纖維。
8. 根據權利要求1-5任一項所述的澆注料，其特征在于：按質量份，所述納米氫氧化物 復合溶膠懸浮液結合劑包括2份氫氧化鋁，2份氫氧化鎂，0. 15份六偏磷酸鈉，0. 10份三聚 磷酸鈉，〇. 02份檸檬酸，4份水。
9. 權利要求1-8任一項所述澆注料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將骨料和基質粉料在攪拌機中干混3-5分鐘，得混合料； (2) 將納米氫氧化物溶膠懸浮液結合劑加入到步驟（1)所得混合料中，繼續(xù)在攪拌 機中濕混攪拌5-8分鐘，混合過程中添加水，水的加入質量占所攪拌的所有物質質量的 0? 5-2%。
10. 權利要求1-8任一項所述澆注料在精煉鋼包渣線工作層中的應用。
【文檔編號】C04B35/66GK104311078SQ201410542418
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權日:2014年10月14日
【發(fā)明者】任林, 劉麗, 張盛, 晁尚奎, 吳永生, 茹明明, 趙偉, 劉美榮, 車曉梅, 趙傳亮, 黃亞東, 鄢鳳明, 胡玲軍, 王曉東, 趙冉 申請人:北京利爾高溫材料股份有限公司