一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法，中间包工作衬按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共20

【技术实现步骤摘要】
一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法。

技术介绍

[0002]中间包是钢铁连铸过程中的关键装置之一，它用来接收钢包的钢水并将其连续、均匀、稳定地注入结晶器，而且还起着调整钢水流和除去非金属夹杂物、洁净钢水等作用，而中间包工作衬的性能是提高连铸技术的关键所在。
[0003]随着冶金技术的不断发展，对中间包工作衬耐火材料的要求已不单纯是长寿命，耐火材料的功能化已越来越重要。特别在优质钢和特殊钢的冶炼中，对中间包耐火材料的使用寿命的要求不是很高，但中间包耐火材料的洁净作用和保温效果则分别对优化钢种和提高成材率具有积极的作用。
[0004]目前，连铸中间包工作衬用耐火材料主要为镁质干式料，该干式料具有较好的抗高铁和碱性熔渣侵蚀、使用寿命长、不污染钢液、施工方便、易脱包翻包等特点。如中国专利文献CN201610460348.8公开了一种抗钢渣渗透性较好的低成本中间包干式料及其制法，其由以下组分构成：粒径为3.2～1mm的烧结镁砂或电熔皮砂30～40％，粒径≤1mm的烧结镁砂或电熔皮砂30～45％，200目的烧结镁砂或电熔皮砂25～35％，粒径为1～0.12mm的石英砂0～5％，粒径≤0.12mm的石英砂0～8％，酚醛树脂0～3％，改性酚醛树脂2～5％，七水硫酸镁2～6％，硼酸0～0.6％。但是，镁质干式料密度一般较高，这类干式料有两大劣势：1）由于其热导率高，中间包内衬的散热速度很快，钢水降温很快，且消耗了大量热能。2）由于密度较高，中间包吨钢耐火材料消耗量居高不下，浪费了矿产资源，也增加了企业的耐材成本。此外，目前中间包干式料工作衬以酚醛树脂结合为主，烘烤过程中，随着中间包温度的升高，酚醛树脂逐渐固化，固化后的树脂在200℃~800℃时分解，释放出CO2、CO、CH4、H2及H2O等气体，对施工人员身体健康造成极大影响。因此，现有中间包工作衬用耐火材料已不能满足对其洁净性和保温效果的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法，该中间包工作衬的干式料自然堆积密度及体积密度低，可降低耐材吨钢消耗，提高干式料的保温性能；材料强度高，抗渣渗透性能高；且采用环保结合剂，不产生有害刺激性气体，环保性强。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共20
‑
120份、重烧镁砂细粉5
‑
30份、结合剂1
‑
20份、纸纤维0.1
‑
3份、改性剂1
‑
10份。
[0007]本专利技术采用体密较低的菱镁石、镁橄榄石等作为原料，降低了干式料的自然堆积
密度及体积密度；且菱镁石在烘烤过程中约在400℃时开始分解，逸出CO2气体，温度达550~650℃时，反应激烈，至1000℃时分解完全，生成轻烧MgO，质地疏松，气孔率大，体密较低，由此降低了干式料的自然堆积密度、体积密度，实现材料的轻量化，降低了中间包吨钢耐火材料消耗量，节约了企业的耐材成本；同时其导热系数较小，使中间包内衬的散热速度降低，其保温性能提高，使用过程中钢水降温较慢，节约了大量热能。此外，生成的轻烧MgO活性较大，浇钢过程中与SiO2进一步反应，生成镁橄榄石相，提高材料的强度，微膨胀可以填充气孔，提高材料的抗渣渗透性能。纸纤维在烘烤过程中收缩、燃烧，在干式料内部形成微小气孔及通道，烘烤时让菱镁石分解产生的气体快速排出，缓解内部应力，防止工作衬坍塌。同时，纸纤维的引入还能降低干式料的体积密度。
[0008]优选地，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共51
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90份、重烧镁砂细粉10
‑
20份、结合剂6
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10份、纸纤维0.5
‑
1份、改性剂4
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8份。
[0009]经大量实验研究发现，采用上述质量份数配比时得到的中间包工作衬，可获得最适宜的自然堆积密度、体积密度、导热系数、材料强度高和抗渣渗透性能。
[0010]优选地，所述菱镁石和镁橄榄石为：粒度为1
‑
3mm的菱镁石和镁橄榄石共20
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30质量份；粒度为0.25
‑
1mm的菱镁石和镁橄榄石共31
‑
60质量份；所述重烧镁砂细粉的粒度不大于0.075mm。
[0011]本专利技术通过上述合理的颗粒级配，可进一步降低干式料的自然堆积密度及体积密度，实现材料的轻量化。
[0012]优选地，所述菱镁石和镁橄榄石为：粒度为1
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3mm的菱镁石5
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25质量份，粒度为1
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3mm的镁橄榄石5
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15质量份；粒度为0.25
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1mm的菱镁石10
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25质量份，粒度为0.25
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1mm的镁橄榄石10
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45质量份。
[0013]优选地，菱镁石中MgO>42wt%，SiO2<8wt%，灼减<50wt%；镁橄榄石中MgO>42wt%，SiO2<45wt%，Fe2O3<8wt%，灼减<4.0wt%；重烧镁砂中MgO>91wt%，SiO2<4wt%，灼减<0.3wt%。
[0014]优选地，所述结合剂为硫酸镁、氨基磺酸、氯化镁、偏硅酸钠、硅酸钠中的三种的混合。
[0015]本专利技术使用无毒、无害的环保结合剂取代传统结合剂酚醛树脂，在赋予材料良好的脱模强度的同时，烘烤过程中不产生苯酚、甲醛等刺激性气体，具有绿色环保、价格低廉等优势。
[0016]优选地，所述结合剂为硫酸镁、氨基磺酸、氯化镁、偏硅酸钠、硅酸钠中的三种按照1:1:1的质量比的混合。
[0017]优选地，所述结合剂为硫酸镁、氨基磺酸、偏硅酸钠的混合。经大量实验研究发现，采用上述三种化合物相配合作为结合剂时，中间包工作衬具有最佳的强度。
[0018]优选地，所述改性剂为石墨与SiC以1:1的质量比的混合。石墨能不被钢水和熔渣润湿，并且具备极高的导热性能，将其加入到氧化物中，能够极大程度改变其性能。SiC的引入一方面能够防止石墨氧化，还能够穿插或弥散在方镁石或镁橄榄石的骨架结构中起到增
强增韧的作用。
[0019]优选地，还包括保存剂0.1
‑
0.3份，所述保存剂为纯度为95%的硅微粉或纯度为92%的硅微粉。将保存剂和结合剂预混，可使环保结合剂表面均匀包裹硅微粉，避免结合剂受潮结块。
[0020]进一步优选地，还包括保存剂0.2份。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种资源节约型轻质环保中间包工作衬，其特征在于，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共20
‑
120份、重烧镁砂细粉5
‑
30份、结合剂1
‑
20份、纸纤维0.1
‑
3份、改性剂1
‑
10份。2.根据权利要求1所述的资源节约型轻质环保中间包工作衬，其特征在于，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共51
‑
90份、重烧镁砂细粉10
‑
20份、结合剂6
‑
10份、纸纤维0.5
‑
1份、改性剂4
‑
8份。3.根据权利要求2所述的资源节约型轻质环保中间包工作衬，其特征在于：所述菱镁石和镁橄榄石为：粒度为1
‑
3mm的菱镁石和镁橄榄石共20
‑
30质量份；粒度为0.25
‑
1mm的菱镁石和镁橄榄石共31
‑
60质量份；所述重烧镁砂细粉的粒度不大于0.075mm。4.根据权利要求1所述的资源节约型轻质环保中间包工作衬，其特征在于：所述结合剂为硫酸镁、氨基磺酸、氯化镁、偏硅酸钠、硅酸钠中的三种的混合。5.根据权利要求4所述的资源节约型轻质环保中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜浩，于九利，邓伟，郑浩，刘东，胡玲军，任林，刘靖轩，付朝阳，史佳朋，王团收，
申请(专利权)人：北京利尔高温材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：