一种钢包工作衬砖及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钢包工作衬砖及其制备方法。其技术方案是：以3～7wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物、78～88wt%的刚玉颗粒、6～10wt%的刚玉细粉和2～6wt%的α-Al2O3微粉为原料，以0.11～0.20wt%的木质磺酸钙、金属Al粉、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和偶氮化合物的混合物为外加剂。按原料含量和外加剂的加入量，将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，加入其余原料混合均匀，再外加3.5～6.5wt%水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，坯体在室温下养护8～24小时，然后在110～200℃条件下保温12～36小时。所制材料孔径小且呈梯度分布，保证了材料优良的保温性能和抗热震性，且抗钢渣渗透性好，使用寿命长。

权利要求

1.一种钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：78～88wt%的刚玉颗粒，6～10wt%的刚玉细粉，2～6wt%的α-Al2O3微粉，3～7wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物；

外加剂为木质磺酸钙、金属Al粉、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和偶氮化合物的混合物，外加剂的加入量为所述原料的0.11～0.20wt%；

按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料3.5～6.5wt%的水，搅拌

0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护8～24小时，然后在110～200℃条件下保温12～36小时，即得钢包工作衬砖；

所述经超声处理的超声处理时间为2～5分钟；所述振动成型的振动时间为1～3分钟，振幅为0.5～1mm。

2.根据权利要求1所述的钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于所述的刚玉颗粒为烧结刚玉颗粒或电熔刚玉颗粒，刚玉颗粒的Al2O3含量>98wt%，其粒径为20～0.088mm。

3.根据权利要求l所述的钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于所述刚玉细粉为烧结刚玉细粉或电熔刚玉细粉，刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.088mm。

4.根据权利要求l所述的钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm。

5.根据权利要求l所述的钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于所述MgO微粉和SiO2微粉的混合物是按重量比为5：1混合；MgO微粉的MgO含量>99wt%，其粒径<0.01mm；SiO2微粉的SiO2含量>96wt%，其粒径<0.005mm。

6.根据权利要求1所述的钢包工作衬砖的制备方法，其特征在于所述外加剂的粒径<0.005mm。

7.根据权利要求1～6项中任一项所述的钢包工作衬砖的制备方法所制备的钢包工作衬砖。

说明书

一种钢包工作衬砖及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢包用耐火材料技术领域。具体涉及一种钢包工作衬砖及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢包由原来功能单一的盛装钢水容器逐渐转变为功能复杂的炉外钢水精炼设备。钢水在钢包内停留时间的延长和出钢温度的提高使得钢包的工作环境变得更加苛刻。为适应钢包工作环境的改变，国内钢包普遍采用了铝镁碳砖和富铝尖晶石碳砖。但是采用铝镁碳砖和富铝尖晶石碳砖作内衬的钢包热传导率高，钢水温度下降快，不利于连铸生产顺利进行，另一方面，含碳制品对钢水增碳作用明显，不适应冶炼低碳钢和洁净钢。因此，近年来，钢包内衬材料逐渐向无碳化方向发展。

[0003] 钢包内衬无碳材料有机压砖、整体浇注料和浇注预制块等。整体浇注料在施工时，对外界温度、加水量、养护制度、烘烤制度方面都有严格的要求，同时也需要相应的施工机械作为配套设施。为了提高钢包的周转率和利用率，缩短施工、养护和烘烤所占用的时间，满足对冶炼洁净钢的需求和提高钢包内衬材料的耐用性，越来越多的用户采用了预制块来砌筑钢包，使用效果逐渐达到或超过了现场整体浇注的工作衬，已成为不定型耐火材料施工和应用技术方面的一个新的动向。

[0004] 冶炼硅钢、桥梁钢、汽车板钢等超低碳钢必须经过VD炉在真空条件下精炼，同时对钢包底部吹氩搅拌，通过LF炉电弧加热、炉内还原气氛、造白渣精炼、气体搅拌等，强化热力学和动力学条件、脱硫、合金化、升温等。因此熔渣碱度范围大，钢水和炉渣的温度更高，钢水在钢包内的滞留时间延长，热震性强，搅拌力大，则对钢包的内衬损坏加剧。现有的钢包预制块热导率相对仍较高，其抗热震性、抗冲刷性依旧薄弱，使用寿命低，不能完全满足钢包精炼生产的要求。

发明内容

[0005] 本发明的任务旨在克服已有技术缺陷，提供一种具有优良抗热震、抗渣侵蚀、抗冲刷性和保温性能且使用寿命长的钢包工作衬砖及其制备方法。

[0006] 为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：78～88wt%的刚玉颗粒，6～10wt%的刚玉细粉，2～6wt%的α-Al2O3微粉，3～7wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物。

[0007] 外加剂为木质磺酸钙、金属Al粉、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和偶氮化合物的混合物，外加剂的加入量为所述原料的0.11～0.20wt%。

[0008] 按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料3.5～6.5wt%的水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护8～24小时，然后在110～200℃条件下保温12～36小时，即得钢包工作衬砖。

[0009] 在上述技术方案中：刚玉颗粒为烧结刚玉颗粒或电熔刚玉颗粒，刚玉颗粒的Al2O3含量>98wt%，其粒径为20～0.088mm；刚玉细粉为烧结刚玉细粉或电熔刚玉细粉，刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.088mm；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm；MgO微粉和SiO2微粉的混合物是按重量比为5：1混合；MgO微粉的MgO含量>99wt%，其粒径<0.01mm；SiO2微粉的SiO2含量>96wt%，其粒径<0.005mm；外加剂的粒径<0.005mm；经超声处理的超声处理时间为2～5分钟；振动成型的振动时间为1～3分钟，振幅为0.5～1mm。

[0010] 在上述技术方案中：刚玉颗粒为烧结刚玉或电熔刚玉，Al2O3含量>98wt%，其粒径为20～0.088mm；刚玉细粉为烧结刚玉或电熔刚玉，Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.088mm；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm；所添加外加剂的粒径<0.005mm；MgO微粉和SiO2微粉的混合物是按重量比为5：1混合，MgO微粉的MgO含量>99wt%，其粒径<0.01mm，SiO2微粉的SiO2含量>96wt%，其粒径<0.005mm。

[0011] 由于采用上述技术方案，本发明主要利用木质磺酸钙、金属Al粉、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和偶氮化合物的混合物在混合原料的浆体里产生微小弥散气泡，再对此浆体采用超声处理，使得气泡微小且分布均匀，配合振动过程调节微气泡在材料中的大小及分布，制得微孔具有梯度分布结构的钢包工作衬预制砖。该微孔梯度结构保证了材料良好的保温性能和抗热震性，将梯度材料致密端用于与钢液直接接触面，能使得此衬砖具有优异的抗钢渣渗透侵蚀和钢液冲刷性能，提高了工作衬预制砖的使用寿命。其运用于大型连铸钢包上，能使钢包外壳温度平均降低5%以上，平均使用寿命大于130次以上。

[0012] 因此，本发明所制备的钢包工作衬预制砖孔径小且呈梯度分布，不仅具有优良的抗热震、抗渣侵蚀、抗冲刷性和保温性能的特点，且使用寿命长。

具体实施方式

[0013] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：

[0014] 为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料和工艺参数统一描述如下，实施例中不再重复：烧结刚玉颗粒和电熔刚玉颗粒的Al2O3含量>98wt%，其粒径为20～0.088mm；烧结刚玉细粉和电熔刚玉细粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.088mm；α-Al2O3微粉的Al2O3含量>99wt%，其粒径<0.01mm；MgO微粉和SiO2微粉的混合物是按重量比为5：1混合；MgO微粉的MgO含量>99wt%，其粒径<0.01mm；SiO2微粉的SiO2含量>96wt%，其粒径<0.005mm；外加剂的粒径<0.005mm；经超声处理的超声处理时间为2～5分钟；振动成型的振动时间为1～3分钟，振幅为0.5～1mm。

[0015] 实施例1

[0016] 一种钢包工作衬砖及其制备方法。该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：78～80wt%的烧结刚玉颗粒，8～10wt%的电熔刚玉细粉，4～6wt%的α-Al2O3微粉，6～
7wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物；外加剂为所述原料的0.11～0.13wt%。

[0017] 按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料3.5～4.5wt%的水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护8～16小时，然后在110～160℃条件下保温24～36小时，即得钢包工作衬砖。

[0018] 本实施例1所制得的钢包工作衬砖应用于200t精炼钢包，其外壳温度从300℃下降到285℃，平均使用寿命达到133次。

[0019] 实施例2

[0020] 一种钢包工作衬砖及其制备方法。该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：81～84wt%的电熔刚玉颗粒，7～9wt%的烧结刚玉细粉，3～5wt%的α-Al2O3微粉，5～
6wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物；外加剂为所述原料的0.13～0.15wt%。

[0021] 按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料4.5～5.5wt%的水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护16～24小时，然后在150～200℃条件下保温12～24小时，即得钢包工作衬砖。

[0022] 本实施例2所制得的钢包工作衬砖应用于300t精炼钢包，其外壳温度从310℃下降到290℃，平均使用寿命达到132次。

[0023] 实施例3

[0024] 一种钢包工作衬砖及其制备方法。该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：84～86wt%的烧结刚玉颗粒，6～8wt%的电熔刚玉细粉，3～4wt%的α-Al2O3微粉，4～
5wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物；外加剂为所述原料的0.15～0.18wt%。

[0025] 按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料5.5～6.5wt%的水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护8～16小时，然后在110～160℃条件下保温24～36小时，即得钢包工作衬砖。

[0026] 本实施例3所制得的钢包工作衬砖应用于200t精炼钢包，其外壳温度从305℃下降到288℃，平均使用寿命达到135次。

[0027] 实施例4

[0028] 一种钢包工作衬砖及其制备方法。该钢包工作衬砖的原料及其质量百分含量是：86～88wt%的电熔刚玉颗粒，6～9wt%的烧结刚玉细粉，2～3wt%的α-Al2O3微粉，3～
4wt%的MgO微粉与SiO2微粉的混合物；外加剂为所述原料的0.18～0.20wt%。

[0029] 按所述原料的质量百分含量和外加剂的加入量，先将外加剂和MgO微粉与SiO2微粉的混合物预混均匀，然后加入其余原料，混合均匀，再外加所述原料4.5～5.5wt%的水，搅拌0.5～1分钟，经超声处理后浇注，振动成型，成型后的坯体在室温下养护16～24小时，然后在150～200℃条件下保温12～24小时，即得钢包工作衬砖。

[0030] 本实施例4所制得的钢包工作衬砖应用于300t精炼钢包，其外壳温度从315℃下降到295℃，平均使用寿命达到134次。

[0031] 本具体实施方式主要利用木质磺酸钙、金属Al粉、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和偶氮化合物的混合物在混合原料的浆体里产生微小弥散气泡，再对此浆体采用超声处理，使得气泡微小且分布均匀，配合振动过程调节微气泡在材料中的大小及分布，制得微孔具有梯度分布结构的钢包工作衬预制砖。该微孔梯度结构保证了材料良好的保温性能和抗热震性，将梯度材料致密端用于与钢液直接接触面，能使得此衬砖具有优异的抗钢渣渗透侵蚀和钢液冲刷性能，提高了工作衬预制砖的使用寿命。其运用于大型连铸钢包上，能使钢包外壳温度能降低15~20℃，平均降低5%以上，平均使用寿命大于130次以上。

[0032] 因此，本具体实施方式所制备的钢包工作衬预制砖孔径小且呈梯度分布，不仅具