一种大型钢包包底耐火材料制造技术

本发明专利技术涉及一种耐火材料，特别涉及一种大型钢包包底耐火材料。解决了现有钢包包底耐火材料易产生剥落、开裂和渗钢损坏的缺陷。一种大型钢包包底耐火材料，配比组成为：特级矾土７０～８５ｗｔ％，镁砂细粉３～１５ｗｔ％，铝镁尖晶石微粉３～１０ｗｔ％，硅微粉０．５～５ｗｔ％，镁质结合剂１～５％，外加分散剂０．１～０．２％。主要用于超低碳钢等特殊钢的炼制的大型钢包。

Large ladle bottom refractory

The invention relates to a refractory material, in particular to a large ladle bottom refractory. The utility model solves the defects that the refractory material of the existing steel ladle bottom is easy to cause spalling, cracking and steel seepage damage. A large ladle bottom refractory material, composition for high grade bauxite: 70 ~ 85wt%, 3 ~ 15wt% of magnesia powder, magnesium aluminum spinel powder silica powder 3 ~ 10wt%, 0.5 ~ 5wt%, 1 ~ 5% magnesia binder, adding dispersant from 0.1 to 0.2%. Mainly used in ultra low carbon steel and other special steel refining large ladle.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐火材料，特别涉及一种大型钢包包底耐火材料。
技术介绍
大型钢包包底耐材工作衬结构复杂，包底冲击区预制块、透气砖和水口座砖的设置，制约了包底工作衬耐材结构的改变，使包底工作衬的温度分布和应力分布复杂化。由于钢包包底工作衬耐材处在受钢包外壳严格制约的平面中，因此，钢包包底耐材的使用损毁，除了高温钢水和渣的冲刷侵蚀，还存在剥落、开裂和渗钢造成的损坏，包底耐材产生剥落、开裂和渗钢的原因，是使用中剧烈的温度变化和耐材高温下物理化学反应产生的体积效应。对于大型钢包而言，耐材高温下体积效应的累积作用使包底更易产生剥落、开裂和渗钢损坏。一般而言，钢包包底耐材应满足以下二方面的性能要求1)具有合理的热态膨胀率，避免开裂产生，防止渗钢。2)具有较高的抗渣和抗冲刷性能，使包底工作衬具有高寿命。以往的包底工作衬耐材为高铝质、铝镁碳质、蜡石-SiC质和高纯的铝尖晶石或铝镁质。高铝质耐材荷重软化温度高，已有的Al2O3-SiO2系包底无碳耐材不烧高铝砖，在1350~1600℃之间因二次莫来石化反应产生膨胀，材料的荷重软化温度均高于1450℃。在升温过程中，只有当越过1500~1600℃间的最高膨胀温度之后，高铝砖才表现出明显的收缩和出现荷重软化，其荷重软化曲线如图2所示。使用中易发生剥落损毁，使用寿命低且影响包底工作衬的安全使用。铝镁碳质耐材热态强度和热膨胀率均高，使用中易造成钢包包壳下部开裂损毁，也造成钢水增碳而不宜用作超低碳钢冶炼使用。蜡石-SiC质耐材具有热态微膨胀性能，荷软温度较低，用作包底材料时，可有效避免包底的剥落损毁现象。但蜡石-SiC砖存在熔损速率快、使用寿命短等缺点，且材料中碳化硅熔损分解时造成钢水显著增碳，所以蜡石-SiC砖不宜用作超低碳钢等纯净钢水冶炼的包底材料。耐热钢纤维增强的高纯铝尖晶石或铝镁质钢包包底工作衬耐材也可获得良好的使用效果，但材料成本高。已有的的高纯铝尖晶石质或铝镁钢包浇注料，与Al2O3-SiO2系材料类似，高纯铝镁质材料在约1100~1300℃之间生成尖晶石化反应而导致体积快速膨胀。而且材料常以铝酸钙水泥作结合剂，材料中的Al2O3与水泥中的CaO在约1400~1500℃之间反应生成CA6也会产生较大的体积膨胀，所以Al2O3-MgO系材料往往具有高达1600℃以上的荷重软化温度，典型的高纯刚玉尖晶石浇注料的荷重软化曲线也示于图2中。当高纯铝尖晶石或铝镁质材料用于包底时，常采用向材料中引入耐热钢纤维来提高材料的抗剥落性能。耐热钢纤维通过提高材料的抗开裂韧性来提高材料的抗剥落性能，但耐热钢纤维在1200℃以上对材料抗开裂韧性便无提升作用，钢纤维高温下氧化发生体积膨胀降低材料的高温体积稳定性，钢纤维氧化后还在耐火材料中产生集中的氧化铁杂质，降低材料的耐火性能。因此，耐热钢纤维提高耐火材料抗剥落性能存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提高包底耐材的高温体积行为稳定性，降低其荷重软化温度，提高包底工作衬的使用寿命和降低材料消耗。提供一种抗渣侵蚀和抗钢水冲刷性能优良，满足超低碳钢冶炼需要的钢包包底无碳耐火材料。本专利技术配方设计思路以往的钢包包底耐材开发均强调耐材高纯度、高性能的技术发展方向。本专利技术根据钢包底工作衬耐材的实际使用条件，突破常规的材料设计思路，不单纯追求钢包底材料的高性能，提出钢包底耐材低荷重软化温度、适度膨胀和兼顾抗渣抗钢水冲刷性能的性能组合技术思路，从材料上述性能组合出发，设计出由高铝矾土为主骨料，配合镁砂细粉、尖晶石微粉、氧化硅微粉和镁质结合剂制造而成的大型钢包包底工作衬耐材。本专利技术采用不同于向耐火浇注料中引入钢纤维提高材料的方法，而是对矾土-氧化镁-氧化硅系的矾土铝镁尖晶石质材料，通过材料配料组分和结合剂的改变调整材料的组成点，使材料在高温下产生一定量的高温液相和高温塑性，形成具有低荷重软化温度同时仍能保持较高耐火性能的材料组成，从而使开发的钢包包底工作衬材料高温下具有较好的缓冲热应力的能力，该材料可直接用于钢包底的浇注施工，也可制作成浇注料预制块后砌筑施工。实现铝镁质材料低荷软化的关键技术是选择适当的原料及其配比，使材料的荷重软化温度降低。为实现上述材料性能设计的目标，本专利技术包底材料原料种类和配比的确定，叙述如下1)主原料从本专利技术产品选择价格低廉、性能较好的特级矾土(Al2O3≥89wt％)。矾土主要用作颗粒骨料，部分以粒径小于180目的细粉形式加入，用于改变基质组成，从而更有效地调节材料的荷重软化温度。特级矾土加入量为70～85wt％。2)镁砂细粉为使材料在高温使用中形成抗渣性能良好的原位尖晶石，本专利技术产品在配方中加入镁砂细粉。镁砂细粉的引入具有两方面的作用一是高温时与材料中的氧化铝反应，产生体积膨胀，使材料保持适度的热态膨胀；二是与氧化铝反应生成具有优良的抗渣熔损及抗渣渗透性能的原位铝镁尖晶石，提高材料的抗渣性能。但镁砂细粉的加入量对材料性能具有显著的影响。随镁砂细粉加入量的提高，材料的荷重软化温度及铝镁尖晶石反应导致的膨胀率都将明显提高。因此，对镁砂细粉的加入量必需限制。镁砂细粉控制在3～15wt％范围为好。图1是材料试样的热态膨胀率随氧化镁含量变化的情况。3)尖晶石微粉材料基质细粉中氧化铝与氧化镁反应生成尖晶石的过程产生显著的膨胀，对材料的高温体积稳定性不利，氧化镁与氧化铝的反应膨胀量应控制在适度的范围内。因此，材料中可通过由加入镁砂细粉产生原位尖晶石的数量有限制，需要向浇注料基质细粉中引入一部分预合成尖晶石制备的微粉，提高材料的氧化镁含量，以满足材料抗渣性能的需要，并保持可满足使用要求的热态强度和较好的高温体积稳定性。另一方面，尖晶石微粉的加入，可降低材料浇注施工的拌和水分和增加流动性，提高材料的密度和强度。铝镁尖晶石微粉加入量一般为3～10wt％。低于3％作用不明显，高于10％，对浇注料降低拌和水分、提高施工流动性不利，还增加原料成本。4)硅微粉硅微粉是调整材料基质组成中氧化硅含量、降低材料荷重软化温度的重要配料组分，硅微粉还有较强的助结合作用和抑制材料高温膨胀的作用。硅微粉加入量应准确控制，过多加入硅微粉将明显降低材料的抗渣性能和使用寿命。硅微粉加入量应控制在0.5～5wt％。5)结合剂为了避免水泥中的CaO或化学结合剂在材料中引入杂质，本专利技术采用与材料配料组成成份一致的氧化镁大于75％的镁质结合剂，使材料能形成较高的强度和较方便地控制材料的基质组成。结合剂加入量为1～5wt％。低于1％时材料强度不够，高于5％后，材料强度增加不明显。基于以上考虑，本专利技术所采用的原材料为矾土颗粒和细粉、镁砂细粉、尖晶石微粉、硅微粉及镁质结合剂，通过调节原材料配比改变材料的组成，从而对材料物理化学性能和高温性能进行控制。本专利技术的技术方案为一种大型钢包包底耐火材料，配比组成为特级矾土70~85wt％，镁砂细粉3~15wt％，铝镁尖晶石微粉3~10wt％，硅微粉0.5~5wt％，镁质结合剂1～5％，外加分散剂0.1～0.2％。特级矾土以不同粒径的矾土颗粒和细粉组成，具体组成配比为粒径15~7mm的特级矾土 10~30wt％粒径7~3mm的特级矾土 5~25wt％粒径3~1mm的特级矾土 10~25wt％粒径1~0mm的特级矾土 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型钢包包底耐火材料，配比组成为：特级矾土７０～８５ｗｔ％，镁砂细粉３～１５ｗｔ％，铝镁尖晶石微粉３～１０ｗｔ％，硅微粉０．５～５ｗｔ％，镁质结合剂１～５％，外加分散剂０．１～０．２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣荣，牟济宁，何平显，赵明，陈金荣，汪宁，甘菲芳，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]