一种陶瓷质钢包浇注料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷质钢包浇注料及其制备方法，所述陶瓷质钢包浇注料的制备原料包括骨料、基质料、复合结合剂、无机致孔剂和助剂，所述骨料包括电熔刚玉、尖晶石和镁砂，所述基质料包括活性氧化铝粉、氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛，所述复合结合剂包括树脂、硼玻璃和添加剂，所述无机致孔剂为碳酸氢钠，所述助剂包括表面活性剂和无机纤维。所述陶瓷质钢包浇注料具有均匀的微孔结构，提高了保温隔热性能，同时使用了新型复合结合剂，提高了所述陶瓷质钢包浇注料的强度。

A kind of castable for ceramic ladle and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷质钢包浇注料及其制备方法
本专利技术涉及钢包浇注料
，具体涉及一种陶瓷质钢包浇注料及其制备方法。
技术介绍
钢铁产业是国家工业化发展的重要产业之一，其中，炼铁系统和炼钢系统是钢铁工业生产流程的主工序，而钢包是钢水或铁水储存的重要部件，并对铁水和钢水的质量产生重要影响。钢包浇注材料是钢包工作内衬的重要材料，主要由耐火骨料、基质料、结合剂和外加剂组成，其性能和寿命也与组成息息相关。钢包浇注材料的传统结合剂主要是水泥，然而，使用水泥具有浇注材料体积密度低，强度、耐磨性和抗渣性较差的缺点。而且大量水泥的使用，不利于钢铁工业的绿色发展。传统钢包的耐火材料普遍采用黏土砖、高铝砖、高硅酸质耐火砖、含碳铝镁砖、镁碳砖等。然而，耐火材料含有较多碳元素，易向钢水或铁水中增碳，污染钢水，不利于洁净钢铁的冶炼。此外，石墨的热导率较高，既会引起钢包自身过热而出现蠕变变形或开裂，又会导致钢包散热速度快，钢水快速降温而出现粘渣现象。因此，发展无碳钢包浇注料，提高钢包的保温隔热性能，发展新型结合剂，提高钢包强度，是本领域技术人员的研究方向。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种陶瓷质钢包浇注料及其制备方法，所述陶瓷质钢包浇注料的制备原料中使用新型复合结合剂，所述复合结合剂为有机/无机复合结合剂，所述有机结合剂为树脂，所述无机结合剂为改进的硼玻璃体系，能够提高所述陶瓷质钢包浇注料的强度、抗冲刷和抗渣性能。所述陶瓷质钢包浇注料包括无机致孔剂，能够在高温下形成均匀微孔，不仅减轻了钢包的重量，而且增强了钢包的保温隔热性能，防止钢包中的铁水快速冷却，节约了能源。所述无机致孔剂在致孔后生成的化合物，能够配合所述无机结合剂，起到二次增强结合的作用。本专利技术提供了一种陶瓷质钢包浇注料，所述陶瓷质钢包浇注料的制备原料包括骨料、基质料、复合结合剂、无机致孔剂和助剂，所述骨料包括电熔刚玉、尖晶石和镁砂，所述复合结合剂包括树脂、硼玻璃和添加剂，所述基质料包括活性氧化铝粉、氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛，所述助剂包括表面活性剂和无机纤维。所述骨料包括电熔刚玉、尖晶石和镁砂。所述尖晶石为高纯镁铝尖晶石，所述高纯镁铝尖晶石中氧化铝纯度不低于98.5％，氧化镁纯度不低于96％，菱镁矿中氧化镁含量不低于47％。所述镁砂选自高纯镁砂、电熔镁砂或中档镁砂中的一种或两种以上的组合，优选的，所述镁砂中氧化镁的含量不低于95％，优选的，所述镁砂为高纯镁砂和电熔镁砂。传统的含碳钢包浇注材料的热导率过大，一是导致钢水降温过快，影响浇钢和连铸的顺利进行，增加能源的损耗，而且温度降低过快会出现粘渣，二是可能引起钢包自身过热而出现蠕变变形或开裂，三是且含碳骨料或耐火材料对钢水的增碳作用明显，不利于超低碳钢和低碳钢的生产。本专利技术所述的骨料基本为陶瓷质的，在保证钢包强度的同时，克服了传统含碳钢包浇注材料的缺点，而且铝镁质骨料具有较好的抗渣和耐剥落性能。所述电熔刚玉的颗粒级配为3级，分别为<1mm、1-3mm、3-5mm。所述镁砂的颗粒级配为2级，分别为≤0.088mm和>0.088mm。所述尖晶石的颗粒为1-5mm。所述复合结合剂包括树脂、硼玻璃和添加剂。所述树脂选自环氧树脂或酚醛树脂中的一种或两种。所述树脂发挥有机结合剂的作用，调节温度不高时的所述钢包浇注料的胶黏性，与硼玻璃这种无机结合剂配合使用，使得所述复合结合剂在不同温度阶段发挥胶黏作用，保证所述钢包浇注料良好的成型。另外，所述树脂在高温时发生碳化，会形成多孔结构，与所述无机致孔剂发挥相同的致孔作用，提高钢包成型后微孔的均匀性。所述硼玻璃的基本成分为三氧化二硼、氧化硅和氧化钠，又称硼硅酸盐玻璃，是一种热稳定性和化学稳定性良好的陶瓷结合剂，发挥无机结合剂的作用，调节高温时的所述钢包浇注料的胶黏性。所述添加剂包括固化剂和助熔剂，所述固化剂为树脂固化剂，优选为环氧树脂固化剂和/或酚醛树脂固化剂，所述环氧树脂固化剂可以选用市场上常见的环氧树脂固化剂，例如脂肪族二胺、多胺、有机酸或酸酐等，所述酚醛树脂固化剂可以选用市场上常见的酚醛树脂固化剂，例如苯磺酰氯、硫酸乙酯、六次甲基四胺、石油磺酸等。所述助熔剂包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物、氟化物中的一种或两种以上的组合，所述碱金属氧化物优选为氧化锂和/或氧化钠，所述碱土金属氧化物优选为氧化镁和/或氧化钙，所述氟化物优选为氟化锂、氟化钙或六氟铝酸钠。本专利技术发现，在所述钢包浇注料的复合结合剂中加入所述助熔剂，能够提高复合结合剂的粘结强度，同时使得所述复合结合剂的各组分之间的混合或融合更加均匀，进而使得所述复合结合剂在所述钢包浇注料的各组分之间的混合或融合更加均匀。优选的，所述添加剂还可以包括金属粉，例如铝粉、镁粉，所述金属粉在高温环境下与所述骨料和基质料结合并烧结，能够进一步增强所述钢包浇注料的强度，弥补微孔隔热结构对钢包强度的负面影响。所述金属粉的颗粒粒径优选为0.1-1mm。本专利技术提供的所述复合结合剂采用有机、无机复合的形式，使所述复合结合剂在高低温环境下均能发挥胶黏作用，有利于所述钢包浇注料在成型、烧结过程中良好的成型性，不易散落，相比于传统水泥粘合剂，能够使得钢包获得较高的体积密度，从而改善钢包的强度、耐磨性、耐火度、抗渣渗透性和抗冲刷性。所述树脂在高温环境下可发挥二次致孔作用，提高所述钢包浇注料的轻质、保温隔热性能。所述基质料包括活性氧化铝粉、氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛，所述氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛具有良好的耐火性能，所述基质料填充在所述骨料中，增强所述钢包浇注料的强度和耐火性。所述活性氧化铝粉具有良好的多孔性和分散性，能够与所述无机结合剂中的各种氧化物组分相互作用，增强硼玻璃的强度。另外，在高温环境中，部分树脂碳化提供一些碳素，所述氧化钛和碳素与空气中的氮气反应生成氮化钛，氮化钛进而与碳化钛在高温环境中生成固溶体Ti(C，N)，TiC、TiN和Ti(C，N)具有高强度、高硬度和耐高温的特点，这些物质富集在钢包内壁区域，从而起到保护钢包的作用。所述基质料中各组分的颗粒大小为：活性氧化铝粉＜5um，氧化钛≤0.5mm，碳化钛1-2mm，氮化硅≤1mm，硅粉具有两个粒级分别是0.1-0.5mm和2-5mm。优选的，所述无机致孔剂为碳酸氢钠，碳酸氢钠是廉价易得的无机化合物，受热产生二氧化碳气体和碳酸钠，在钢包浇注料中形成多孔结构；碳酸钠在高温下继续分解产生二氧化碳气体和氧化钠，进一步释放气体，形成多孔结构，制造二次致孔效果，提高所述钢包的保温性能；产生的氧化钠与所述硼玻璃作用，即在高温环境中提供二次补氧化钠的效果，进一步增强所述无机结合剂的各组分的融合性和胶黏性，最终提供所述钢包的强度。所述助剂包括表面活性剂和无机纤维，所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或六偏磷酸钠，表面活性剂促进所述钢包浇注料中树脂与多种无机化合物的混合。所述无机纤维选自陶瓷纤维或玻璃纤维，所述钢包的多孔保温结构会在一定程度上影响钢包的强度、抗渣性和抗冲刷性，所述无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述陶瓷质钢包浇注料的制备原料包括骨料、基质料、复合结合剂、无机致孔剂和助剂，所述骨料包括电熔刚玉、尖晶石和镁砂，所述基质料包括活性氧化铝粉、氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛，所述复合结合剂包括树脂、硼玻璃和添加剂，所述助剂包括表面活性剂和无机纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述陶瓷质钢包浇注料的制备原料包括骨料、基质料、复合结合剂、无机致孔剂和助剂，所述骨料包括电熔刚玉、尖晶石和镁砂，所述基质料包括活性氧化铝粉、氧化钛、氮化硅、硅粉和碳化钛，所述复合结合剂包括树脂、硼玻璃和添加剂，所述助剂包括表面活性剂和无机纤维。


2.根据权利要求1所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述尖晶石为高纯镁铝尖晶石，所述高纯镁铝尖晶石中氧化铝纯度不低于98.5％，氧化镁纯度不低于96％，菱镁矿中氧化镁含量不低于47％；
所述镁砂选自高纯镁砂、电熔镁砂或中档镁砂中的一种或两种以上的组合。


3.根据权利要求1所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述电熔刚玉的颗粒级配为3级，分别为<1mm、1-3mm和3-5mm；所述镁砂的颗粒级配为2级，分别为≤0.088mm和>0.088mm；所述尖晶石的颗粒为1-5mm；
所述基质料中各组分的颗粒大小为：活性氧化铝粉＜5um，氧化钛≤0.5mm，碳化钛1-2mm，氮化硅≤1mm，硅粉具有两个粒级分别是0.1-0.5mm和2-5mm。


4.根据权利要求1所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述树脂选自环氧树脂或酚醛树脂中的一种或两种。


5.根据权利要求1所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述添加剂包括固化剂和助熔剂，所述固化剂为树脂固化剂。


6.根据权利要求5所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所述助熔剂包括碱金属氧化物、碱土金属氧化物或氟化物中的一种或两种以上的组合。


7.根据权利要求6所述的陶瓷质钢包浇注料，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔健健，王攀，许亚花，宗莎莎，
申请(专利权)人：长兴煤山新型炉料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33