专利名称：一种钢包用刚玉‑尖晶石浇注料及其制备方法

公开号： CN105060908A

当前权利人： 武汉科技大学

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、透气砖系统等，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。