一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。其技术方案是：以60~65wt%的钛铁渣颗粒为骨料，以12~17wt%的钛铁渣细粉、15~20wt%的棕刚玉细粉、2~4wt%的三氧化二钐微粉和2~4wt%的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料7~10wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护12~24小时；最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得中间包永久层钛铝酸钙浇注料。本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料致密度高、冷态耐压强度大和热震稳定性好。

权利要求

1.一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料的制备方法，其特征在于以60～65wt％的钛铁渣颗粒为骨料，以12～17wt％的钛铁渣细粉、15～20wt％的棕刚玉细粉、2～4wt％的三氧化二钐微粉和2～4wt％的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料；

按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料7～10wt％的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护12～24小时；最后在90～110℃条件下保温12～24h，制得中间包永久层钛铝酸钙浇注料；

所述三氧化二钐微粉的Sm2O3含量≥95wt％；三氧化二钐微粉的粒度为60～80μm；

所述铁粉的Fe含量≥98wt％；铁粉的粒度为60～80μm；

所述铝溶胶的Al2O3含量为20～25wt％。

2.根据权利要求1所述的中间包永久层钛铝酸钙浇注料的制备方法，其特征在于所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣，钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为75～80wt％，TiO2含量为10～12wt％，CaO含量为6～10wt％，SiO2含量≤1wt％；所述钛铁渣颗粒的粒度为

0.1～6mm；所述钛铁渣细粉的粒度为60～80μm。

3.根据权利要求1所述的中间包永久层钛铝酸钙浇注料的制备方法，其特征在于所述棕刚玉细粉的Al2O3含量≥95wt％；棕刚玉细粉的粒度为60～80μm。

4.一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料，其特征在于所述中间包永久层钛铝酸钙浇注料是根据权利要求1～3项中任一项所述的中间包永久层钛铝酸钙浇注料的制备方法所制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料。

说明书

一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于钛铝酸钙浇注料技术领域。具体涉及一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。

背景技术

[0002] 中间包是短流程钢铁冶炼工艺中的关键热工设备，对连铸过程的顺利进行起着决定性的作用。中间包永久层多采用整体打结工艺，降低了耐材消耗，提高了中间包利用率（李志辉，等．正交设计在中包耐材中的应用．冶金能源，2011，30(6)：45 47）。~

[0003] 目前，中间包永久层耐火材料主要采用“刚玉-莫来石质复相材料”、“莫来石自流浇注料”和“高铝质复合浇注料”。

[0004] 采用“刚玉-莫来石质复相材料”作为中间包永久层耐火材料，一般以刚玉、高铝矾土细粉等为主要原料，并引入硅微粉、α-Al2O3微粉和高铝水泥为结合剂，经混合搅拌后成型（刘芳，等．中间包永久层用浇注料性能的改进．包钢科技，2003，29(1)：24 25）。所制备的~“刚玉-莫来石质复相材料”虽耐火度高和耐磨损性强，但刚玉-莫来石质复相材料的热膨胀系数较大，因而缓和热应力的能力较差（贺智勇．中间包整体浇注料的研制与应用．耐火材料，2001，35(2)：15 122），受热循环作用易剥落损毁。
~

[0005] 采用“莫来石自流浇注料”作为中间包永久层耐火材料（史道明，等．中间包用莫来石质自流浇注料的研制与应用．耐火材料，2001，35(4)：24 25），虽其机械强度高、热震稳定~性好和施工性能好，但天然莫来石几乎不存在，只能通过预合成（电熔法或烧结法），这无疑增大了莫来石质耐火材料，尤其是莫来石自流浇注料的开发成本。

[0006] 采用“高铝质复合浇注料”作为中间包永久层耐火材料，一般以高铝矾土、氧化铝微粉为主料，或配比一定量的炉渣（吴胜利．钒铁冶炼炉渣用于中间包永久层浇注料的研究．中国资源综合利用，2014，32(6)：13 15）经混合后成型。采用“高铝质复合浇注料”作为~中间包永久层耐火材料，虽其成本较低，但冶金废渣材料由于组成复杂，成分多变，易导致高温服役过程中材料内产生低熔相，降低材料的高温强度和高温使用性能。如“一种钛铝酸钙-高铝矾土改性耐火材料及其制备方法和应用”（201510013589.3）、“一种钢包包底浇注料及其制备方法”（201510311418.9）和“一种炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件及其制备方法”（201510469732.X）。

发明内容

[0007] 本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低廉和工艺简单的中间包永久层钛铝酸钙浇注料的制备方法，用该方法制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料的致密度高、冷态耐压强度大和热震稳定性好。

[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以60 65wt%的钛铁渣颗粒为骨料，以~12 17wt%的钛铁渣细粉、15 20wt%的棕刚玉细粉、2 4wt%的三氧化二钐微粉和2 4wt%的铁~ ~ ~ ~
粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。

[0009] 按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料7 10wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，~室温条件下养护12 24小时；最后在90 110℃条件下保温12 24h，制得中间包永久层钛铝酸~ ~ ~
钙浇注料。

[0010] 所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣，钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为75~80wt%，TiO2含量为10~12wt%，CaO含量为6~10wt%，SiO2含量≤1wt%；所述钛铁渣颗粒的粒度为0.1 6mm；所述钛铁渣细粉的粒度为60 80μm。~ ~

[0011] 所述棕刚玉细粉的Al2O3含量≥95wt%；棕刚玉细粉的粒度为60 80μm。~

[0012] 所述三氧化二钐微粉的Sm2O3含量≥95wt%；三氧化二钐微粉的粒度为60~80μm。

[0013] 所述铁粉的Fe含量≥98wt%；铁粉的粒度为60 80μm。~

[0014] 所述铝溶胶的Al2O3含量为20 25wt%。~

[0015] 由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

[0016] 1、本发明采用冶炼钛铁合金所产生的炉渣为主要原料，显著降低了中间包永久层钛铝酸钙浇注料的开发成本。

[0017] 2、本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单。

[0018] 3、本发明通过陶瓷相与金属相复合，提升了钛铝酸钙浇注料的导热性能，并结合原位固溶反应，强度明显增强。

[0019] 本发明制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度为3.20 3.25g·cm-3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为70 80MPa；1300℃水冷一次热震稳定性~ ~
实验残余强度保持率为94 97%。
~

[0020] 因此，本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料致密度高、冷态耐压强度大和热震稳定性好。

具体实施方式

[0021] 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。

[0022] 为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

[0023] 所述钛铁渣为冶炼钛铁合金所产生的炉渣，钛铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为75~80wt%，TiO2含量为10~12wt%，CaO含量为6~10wt%，SiO2含量≤1wt%；所述钛铁渣颗粒的粒度为0.1 6mm；所述钛铁渣细粉的粒度为60 80μm。~ ~

[0024] 所述棕刚玉细粉的Al2O3含量≥95wt%；棕刚玉细粉的粒度为60~80μm。

[0025] 所述三氧化二钐微粉的Sm2O3含量≥95wt%；三氧化二钐微粉的粒度为60 80μm。~

[0026] 所述铁粉的Fe含量≥98wt%；铁粉的粒度为60 80μm。~

[0027] 所述铝溶胶的Al2O3含量为20~25wt%。

[0028] 实施例１

[0029] 一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。以60 62wt%的钛铁渣颗粒为骨~料，以15 17wt%的钛铁渣细粉、18 20wt%的棕刚玉细粉、2 3wt%的三氧化二钐微粉和2 3wt%~ ~ ~ ~
的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。

[0030] 按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料7 9wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室~温条件下养护12 24小时；最后在90 110℃条件下保温12 24h，制得中间包永久层钛铝酸钙~ ~ ~
浇注料。

[0031] 本实施例制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度为3.20 3.22g·cm-3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为70 74MPa；1300℃水冷一次热震稳定~ ~性实验残余强度保持率为94 96%。
~

[0032] 实施例２

[0033] 一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。以61 63wt%的钛铁渣颗粒为骨~料，以14 16wt%的钛铁渣细粉、17 19wt%的棕刚玉细粉、2 3wt%的三氧化二钐微粉和2 3wt%~ ~ ~ ~
的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。

[0034] 按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料7 9wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室~温条件下养护12 24小时；最后在90 110℃条件下保温12 24h，制得中间包永久层钛铝酸钙~ ~ ~
浇注料。

[0035] 本实施例制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度-3为3.21 3.23g·cm ；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为72 76MPa；1300℃水冷一次热震稳定~ ~
性实验残余强度保持率为94 96%。
~

[0036] 实施例３

[0037] 一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。以62 64wt%的钛铁渣颗粒为骨~料，以13 15wt%的钛铁渣细粉、16 18wt%的棕刚玉细粉、3 4wt%的三氧化二钐微粉和3 4wt%~ ~ ~ ~
的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。

[0038] 按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料8 10wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，~室温条件下养护12 24小时；最后在90 110℃条件下保温12 24h，制得中间包永久层钛铝酸~ ~ ~
钙浇注料。

[0039] 本实施例制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度为3.22 3.24g·cm-3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为74 78MPa；1300℃水冷一次热震稳定~ ~性实验残余强度保持率为95 97%。
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[0040] 实施例４

[0041] 一种中间包永久层钛铝酸钙浇注料及其制备方法。以63 65wt%的钛铁渣颗粒为骨~料，以12 14wt%的钛铁渣细粉、15 17wt%的棕刚玉细粉、3 4wt%的三氧化二钐微粉和3 4wt%~ ~ ~ ~
的铁粉为基质料，所述骨料与所述基质料之和称为原料。

[0042] 按所述原料的成分及其含量进行配料，先将所述基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加所述原料8 10wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，~室温条件下养护12 24小时；最后在90 110℃条件下保温12 24h，制得中间包永久层钛铝酸~ ~ ~
钙浇注料。

[0043] 本实施例制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度为3.23 3.25g·cm-3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为76 80MPa；1300℃水冷一次热震稳定~ ~性实验残余强度保持率为95 97%。
~

[0044] 本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

[0045] 1、本具体实施方式采用冶炼钛铁合金所产生的炉渣为主要原料，显著降低了中间包永久层钛铝酸钙浇注料的开发成本。

[0046] 2、本具体实施方式无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单。

[0047] 3、本具体实施方式通过陶瓷相与金属相复合，提升了钛铝酸钙浇注料的导热性能，并结合原位固溶反应，强度明显增强。

[0048] 本具体实施方式制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料经测定：1500℃×3h烧后体积密度为3.20 3.25g.cm-3；1500℃×3h烧后冷态耐压强度为70 80MPa；1300℃水冷一次热~ ~震稳定性实验残余强度保持率为94 97%。
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[0049] 因此，本具体实施方式具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的中间包永久层钛铝酸钙浇注料致密度高、冷态耐压强度大和热震稳定性好。