钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用，轻质高强耐火浇注料包括重量比为1:1的主料和外加剂，所述主料包括以下重量百分比的原料：轻质莫来石骨料35～45％、氧化铝空心球10～15％、特级高铝骨料10～15％、蓝晶石粉5～7％、镁铝尖晶石粉7～10％、α

【技术实现步骤摘要】
钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，具体涉及一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钢包是炼钢生产的重要冶金设备之一，主要用于钢水盛装、运载、二次精炼以及连铸浇钢的容器。转炉出钢后，钢包将钢水运往精炼车间以及连铸车间，浇铸完后，钢包经铸余渣倾翻与大气条件下空包等待后，再到转炉出钢，完成钢包的一次循环周期，不断循环使用，经历钢包下线小修、中修与大修，完成钢包单个服役周期；由此可见，在钢包的循环周转过程中，钢包经历受钢、传输、工艺操作以及空包返回等历程，并通过空包包壁包衬表面散热，形成包衬蓄热释热损失，通过钢水传搁与工艺操作过程的包衬吸热蓄热、包壁与钢水表面散热，形成钢铸界面温降，并视钢水传搁、操作与空包返回节奏控制的不同，钢铸界面温降也不同，通常钢水温降≥100℃，高者达200℃以上。由此可见，钢铸界面温降大，热损失高，制约了钢水冶炼成本与低碳冶金的技术进步。为此，国内外学者开展了大量的钢包保温技术的研究与推广应用，尤其是钢水液面散热损失，因其钢水液面温度高、散热热流密度大，成为国内外学者与企业率先关注的热点问题，先后开发了种类不同的钢包保温覆盖剂进行钢水液面保温，并通过在出钢后钢水液面投加保温覆盖剂，取得了降低钢水传搁温降的良好效果，但覆盖剂对钢水的污染、投加的扬尘污染、人工投加的繁琐等问题，制约了该技术的持续推广应用，尤其是随着用后对钢种质量要求的不断提升与环保严控制度的不断实施，钢包保温覆盖剂技术被迫淘汰。为此，钢包全程加盖技术应运而生，并成为当下降低钢水传搁温降的一种节能降耗新方法，并通过钢包加盖保温，降低钢水传搁温降与出钢温度，避免出钢温度高和钢包回炉反复加热以及钢水冻包的问题，达到节能降耗与提高钢水质量的目的。
[0003]根据相关资料报道，钢包盖是由钢结构和耐火保温衬组成，通过耐火保温衬对钢结构的保护，防止钢结构的高温变形与氧化破损，达到延长钢包盖服役寿命、提高保温性能的目的，因而钢包盖耐火保温衬是保证钢包盖综合使用性能的关键所在。其中，钢结构包括钢包盖框架本体、壳体面板、壳体圈板、加强筋板、锚固件等金属部件组成，耐火保温衬由耐火浇注料构成。然而，由于钢包盖服役过程频繁的加揭盖操作以及温度场剧烈波动形成的交变热应力，导致钢包盖钢结构易形变以及隔热保温衬易热震剥落、机械损伤和钢水钢渣喷溅挂渣侵蚀损毁；目前钢包盖采用的耐火浇注料主要分为两类，一种是普通高铝浇注料，具有较好的力学强度和抗热震、抗喷溅侵蚀性能，使用寿命高，但体积密度大、导热系数高，钢包盖重量重，运吊负载高，保温性能差；另一种是轻质隔热耐火浇注料，具有导热系数低，保温性能好，但力学强度低，抗机械损伤、应力破损和喷溅侵蚀能力弱，使用寿命不及高铝质浇注料。由此可见，降低耐火保温衬体积密度强化隔热性能与提高耐火保温衬力学性能强化抗损毁能力成为改善钢包盖综合使用性能、延长服役寿命的关键所在。
[0004]基于上述钢包盖耐火保温衬耐火浇注料综合性能改善的迫切需求，国内外学者开
展了大量的高性能轻质耐火浇注料的研究。如：
[0005]公布号为CN106904981A的专利技术专利公开了一种由骨料和基质组成的轻质莫来石浇注料及其制备方法，按照重量份数包括：骨料：轻质莫来石球30～70份，基质：板状刚玉0～15份、莫来石颗粒0～15份、氧化铝微粉5～15份、莫来石微粉5～15份、硅微粉0～8份、结合剂5～15份、减水剂0.1～0.4份。其中，轻质莫来石球为等粒径球形颗粒，颗粒尺寸范围为8～0.1mm，球的体积密度为1.8～1.2g/cm3，显气孔率为25～70％，吸水率低于25％；莫来石颗粒的粒径为5～0mm；所述莫来石微粉的粒径D50≤5um。所述结合剂为铝酸钙水泥、ρ
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Al2O3和硅溶胶中的至少一种。所述钢包包盖轻质莫来石浇注料的体积密度为1.8～2.4g/cm3，显气孔率为30～50％，导热系数为500℃下0.250～0.675W/(m
·
K)，经110℃处理24h耐压强度为20～50MPa，抗折强度为3～7MPa；1550℃处理3h耐压强度为35～60MPa，抗折强度为8～14MPa，残存线变化率为
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0.5～0.8％。通过强度高和吸水率低的轻质莫来石球引入，显著降低浇注料加水量，克服了常规轻质莫来石颗粒吸水率高、施工加水量大、流动性差的不足，不仅改善了浇注料的施工性能，而且提高了浇注料抗热震性、力学强度、高温体积稳定性和服役温度，最高达1550℃。
[0006]公布号为CN113307613A的专利技术专利公开了一种由主料和外加剂组成的钢包盖浇注料，其中，主料中各组分及其所占质量百分比包括：烧结莫来石10～55％，莫来石空心球10～55％，蓝晶石1～5％，电熔镁砂粉6～15％，烧结尖晶石颗粒1～10％，超细尖晶石微粉1～5％，活性氧化铝粉3～10％，铝酸钙水泥3～7％，硅微粉0～2％；外加剂包括减水剂和防爆有机纤维，减水剂用量为主料用量的0.5～1％；防爆有机纤维用量为主料用量的0.01～0.15％。所述烧结莫来石中各种粒级颗粒所占质量百分比为：8＜粒度≤15mm10～30％，5＜粒度≤8mm5～30％，3＜粒度≤5mm5～30％，1＜粒度≤3mm10～20％，0.1＜粒度≤1mm5～20％，粒度≤0.01mm5～30％。所述莫来石空心球中各种粒级颗粒所占质量百分比为：3＜粒度≤5mm10～40％，2＜粒度≤3mm10～40％，1＜粒度≤2mm10～40％，0.2＜粒度≤1mm10～30％。通过加入一定量的莫来石空心球，降低浇注料体积密度与结构热应力，提高抗热震性与隔热性能；通过引入的电熔镁砂细粉能与氧化铝反应原位生成镁铝尖晶石，在浇注料内部形成微裂纹，提高浇注料的抗热震性，并通过控制加入的烧结尖晶石颗粒与超细尖晶石微粉的含量来控制浇注料中尖晶石的总含量，同时引入的部分镁砂可与莫来石固溶，同步提升所得浇注料的力学性能(保证加盖揭盖过程中的抗物理冲击性等)；通过FDN减水剂的引入，提高材料整体强度，通过防爆有机纤维的引入，便捷水分排出，预防局部爆裂。
[0007]公告号为CN103979949B的专利技术专利公开了一种料由主料、三聚磷酸钠和耐热不锈钢纤维组成钢包盖用浇注料，其中，主料包含的组分为：氧化铝空心球(0.2～5mm)45～60％、莫来石(小于180目)10～30％、广西泥(小于180目)2～15％、红柱石(≤0.5mm)8～28％、碳化硅(≤1mm)5～25％、钛酸铝(≤1mm)3～20％、纯铝酸钙水泥(小于180目)3～15％、硅微粉1～8％和α氧化铝微粉2～10％，三聚磷酸钠为所述主料总重量的0.1～0.5％，耐热不锈钢纤维为所述主料总重量的0.5～1.5％。当钢包盖在钢包上时，利用钢水及钢渣辐射上来的热量，先是广西泥、硅微粉、纯铝酸钙水泥为复合结合剂在高温下烧结成一个整体，然后再利用红柱石的二次莫来石化、碳化硅的高导热性能、以及钛酸铝的膨胀系数小等特点，减少材料在高温状态下的热应力，减少浇注料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，包括重量比为1:1的主料和外加剂，所述主料包括以下重量百分比的原料：轻质莫来石骨料35～45％、氧化铝空心球10～15％、特级高铝骨料10～15％、蓝晶石粉5～7％、镁铝尖晶石粉7～10％、α
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Al2O3微粉5～8％、ρ
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Al2O3微粉5～8％、活性SiO2微粉4～6％；所述外加剂包括以下重量百分比的原料：短切含锆耐火纤维1～3％、耐热不锈钢纤维0.8～1.2％、复合减水剂0.2～0.5％、偶联剂0.02～0.05％、缓凝剂0.05～0.15％。2.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述轻质莫来石骨料中Al2O3重量百分比含量≥65％；所述轻质莫来石骨料粒度为1～5mm，其中，粒度为3～5mm轻质莫来石骨料的重量百分比为35～50％，粒度为3～1mm轻质莫来石骨料的重量百分比为50～65％。3.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述氧化铝空心球中Al2O3重量百分比含量≥98％；所述氧化铝空心球粒度为0.2～5mm，粒度为3～5mm氧化铝空心球的重量百分比为20～35％，粒度为3～0.2mm氧化铝空心球的重量百分比为65～80％。4.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述镁铝尖晶石粉中MgO重量百分比含量≥20％。5.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述特级高铝骨料粒度为0.1～1mm，所述蓝晶石粉粒度为110～130目，所述镁铝尖晶石粉粒度为170～190目。6.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述短切含锆耐火纤维中短纤维絮的长度为5～10mm。7.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述复合减水剂由高效减水剂和六偏磷酸钠的混合组成，高效减水剂和六偏磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳德刚，王海华，周甫，饶江平，罗巍，阳方，孙伟，朱万军，沈继胜，刘婳，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：