专利名称：改良型矾土基中小型钢包浇注料及配制方法
技术领域：
本发明涉及一种经组分改进的改良型矾土基的钢包浇注料及配制方法，尤其涉及一种由电熔镁砂、烧结镁砂连续颗粒级配配制长寿命矾土基中小型钢包浇注料及配制方法。属于耐火材料领域。
背景技术：
矾土基铝镁浇注料具有优良的性能，在中小型钢包上的使用取得了良好的效果，该类材料的技术路线是，在高铝质料的基质中，掺加MgO粉，以便在高温下形成铝镁尖晶石，尖晶石具有较小的热膨胀系数和弹性模量，熔融点为2135℃，且在形成时产生体积膨胀效应，使得材料具有较高的耐火度和良好的抗渣性、热震稳定性。并且已有不少中外文献报道。
例如，纪泽等人在“高铝矾土尖晶石/钢包浇注料的开发与应用”一文中报道采用高铝矾土和矾土基尖晶石为主要原料，制备了高铝矾土-尖晶石浇注料，研究了硅微粉和烧结镁砂细粉的加入量对该浇注料高温抗折强度及抗渣性能的影响及新开发的防爆剂对浇注料抗爆裂性能的影响。结果表明加入适量的硅微粉和烧结镁砂细粉，可改善浇注料的强度和抗渣性；新型防爆剂可有效发送浇注料的抗爆裂性；研制的浇注料在40t连铸钢包上使用，效果很好。(耐火材料36(6)353-354，362，2002)。国外在这方面报道也不少，如JP2000000063607、JP1989000025661等均涉及钢包浇注用的高Al2O3的浇注料。
然而随着钢铁工业的蓬勃发展、连铸和炉外精炼技术的迅速推广、钢品种增多、冶炼时间加长、冶炼温度提高。导致钢包内衬铝镁浇注料工作条件越来越苛刻。如何保证采用相对廉价的原料制备长寿命、性能良好的浇注料，尚未真正解决。浇注料长期受渣的侵蚀和钢水的冲刷，蚀损大都是从浇注料基质开始的，从钢厂实际应用的情况来看，铝镁浇注料的基质部分易出现裂纹，且在后期出现更多、更大的裂纹，炉渣、钢水沿裂纹渗透到浇注料内部，加快了蚀损速度，并产生剥落，降低了钢包衬的使用寿命。
因此，基质的组成、结构和性能对浇注料的性能起着重要的作用，在矾土基铝镁浇注料中如何控制各个组分的粒度和用量，是延长铝镁浇注料使用寿命的关键。而现有技术中只在铝镁浇注料中添加镁砂细粉，在高温作用下，铝镁膨胀的反应快，在钢包衬使用前期，反应已进行趋于完全，后期出现收缩易产生裂纹、剥落。而在实验室检测中仍可看到的是高温下的膨胀效应。而后期裂纹产生被所谓的“热胀冷缩无法消除”所解释。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经改良的长寿命矾土基中小型钢包浇注料及配制方法。使提供的钢包浇注料在40吨转炉钢包上的包龄，从原来平均60炉提高到80炉-120炉，也即使寿命提高达2倍。
为了提高钢包衬的使用寿命，本发明的重点是解决下述二个问题1.通过组分调配增强基质的性能；2.减少后期钢包衬出现的裂纹。这就是本发明区别于现有技术的基本出发点。
本发明的特征在于①在基质中适量加入棕刚玉微粉，并通过合理控制二氧化硅微粉和镁砂细粉的加入量，以强化基质，并使浇注料具备良好的低温、中温和高温强度。②利用调配电熔镁砂、烧结镁砂连续颗粒级配方法，使材料内部的铝镁膨胀反应在≥1000℃温度范围内具有长效性，从而减少后期钢包衬出现的收缩裂纹和剥落。
具体而言，本发明提供的矾土基中小型钢包浇注料具体组成的质量百分数是
20-10mm矾土10-25％10-5mm 矾土10-15％5-3mm 矾土8-18％3-1mm 矾土10-25％≤1mm 矾土5-15％≤75μm矾土5-15％4-2mm 烧结镁砂1-10％ 推荐加入量为2-62-1mm 烧结镁砂1-10％ 推荐加入量为2-6≤1mm 电熔镁砂1-10％ 推荐加入量为2-6≤75μm电熔镁砂1-10％ 推荐加入量为2-6同时，加入三种添加物A二氧化硅微粉(≤5μm)1～3％它与电熔镁砂细粉的重量比1∶1-2∶1，以2∶1为佳。
B棕刚玉微粉(≤5μm) 1～5％C三聚磷酸钠 0.1～0.5％在上述组分中可清楚看出(1)在配料中引入烧结镁砂和电熔镁砂两种不同镁砂，除可以适当降低成本外，更重要的是由于两种镁砂的反应活性不同，从而使形成铝镁尖晶石的固相反应具有长效性。
(2)通过引入棕刚玉微粉，减少矾土高温收缩，提高高温强度，强化基质。
(3)由于不同颗粒度镁砂，其活性也不同，所引入的4mm以下的粗颗粒镁砂，在钢包使用后期继续产生铝镁尖晶石反应，从而进一步缓冲矾土在高温下的收缩，保持浇注料在长期接触钢水过程中体积相对稳定，有效防止收缩裂纹及剥落的产生。
显然，钢渣的侵蚀和钢水的冲刷是一个复杂的高温物理化学过程，它既有渗透又有侵蚀，对材料要求极其苛刻。本发明采用较细的电熔镁砂细粉与较粗的烧结镁砂颗粒级配，以及在基质中添加棕刚玉微粉，使材料在高温下持续反应，生成尖晶石，而具备优异的性能。克服了现有技术中单单使用镁砂细粉而不能消除钢包使用后期收缩开裂、剥落的弊端，大大的延长了钢包的使用寿命而又降低了成本。
本发明提供的改良型矾土基中小型钢包浇注料体现在(1)使用电熔镁砂和烧结镁砂级配替代现有技术中采用单一品种镁砂细粉的配制方法；(2)合理的基质料的组成，使浇注料的性能如中温、高温处理后抗压强度和抗折强度大大提高(详见实施例)。
由本发明提供的改良型矾土基中小型钢包浇注料的Al2O3质量百分含量70-75.50，MgO质量百分含量9.0-15.0，体积密度为2.90-3.00g/cm3，经1600℃×3h处理后的一次线变化率为0～+0.5％，二次线变化率为0～+0.6％，三次线变化率为0～+0.8％。
由本发明提供的改良型矾土基中小型钢包浇注料的配制工艺是(1)按上述组成称料；(2)将组分中添加物与≤1mm部分的组分混合均匀；(3)将配料中其它颗粒与步骤(2)的混合料混合均匀，待用。
具体实施例方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明实质性特点和显著的进步。
实施例1钢包浇注料含量Al2O3质量百分数为70.5、MgO为10.8。具体配比是20-10mm矾土15％，10-5mm矾土10％，5-3mm矾土8％，3-1mm矾土10％，≤1mm矾土15％，≤75μm矾土11.5％；4-2mm烧结镁砂2％，2-1mm烧结镁砂2％，≤1mm电熔镁砂2％，≤75μm电熔镁砂4.8％，棕刚玉微粉2.6％，二氧化硅微粉2.4％，三聚磷酸钠0.5％。先按上述配比称重，然后将三种添加物与≤1mm部分组分预混后再与其它颗粒进行混匀，待用。
实施例2提供钢包浇注料Al2O3质量百分含量为74.8，MgO13.60。颗粒级配配比为20-10mm矾土10％，10-5mm矾土12％，5-3mm矾土18％，3-1mm矾土15％，≤1mm矾土5％，≤75μm矾土10％；4-2mm烧结镁砂3％，2-1mm烧结镁砂4％，≤1mm电熔镁砂3％，≤75μm电熔镁砂5％，≤5μm的棕刚玉微粉2.2％，二氧化硅微粉(≤5μm)2％，三聚磷酸钠0.2％。按配方称量后，将三种添加物与≤1mm部分组分预混后再与其它颗粒进行混匀，待用。
经检测与原有产品指标对比如下表
权利要求
1.改良型矾土基中小型钢包浇注料，以矾土和镁砂为主要基质，其特征在于①所述的镁砂是由电熔镁砂和烧结镁砂连续颗粒级配而成；②控制二氧化硅微粉和镁砂细粉的比例；③在基质中加入棕刚玉微粉，使之高温下生成铝镁尖晶石相。
2.按权利要求1所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于所述浇注料的质量组成为20-10mm矾土10-25％10-5mm 矾土10-15％5-3mm 矾土8-18％3-1mm 矾土10-25％≤1mm 矾土5-15％≤75μm矾土5-15％4-2mm 烧结镁砂1-10％2-1mm 烧结镁砂1-10％≤1mm 电熔镁砂1-10％≤75μm电熔镁砂1-10％二氧化硅微粉 1～3％棕刚玉微粉 1～5％以及 三聚磷酸钠 0.1～0.5％。
3.按权利要求2所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于浇注料组分中二氧化硅微粉和棕刚玉微粉粒径，以≤5μm为宜。
4.按权利要求2或3所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于所述的≤75μm的电熔镁砂细粉与二氧化硅微粉的质量比例为1∶1-2∶1。
5.按权利要求4所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于所述的≤75μm的电熔镁砂细粉与二氧化硅微粉的质量比例为2∶1。
6.按权利要求2所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于浇注料组成中4-2mm烧结镁砂质量组成为2-6％2-1mm烧结镁砂质量组成为2-6％≤1mm电熔镁砂质量组成为2-6％≤75μm电熔镁砂质量组成为2-6％。
7.按权利要求1或2所述的改良型矾土基中小型钢包浇注料，其特征在于所述浇注料Al2O3的质量百分含量为70-75.50，MgO的质量百分量为9.0-15.0。
8.配制如权利要求2所述的改良型矾土基中小型钢包浇注材料的方法，其特征在于具体步骤是(1)各组份按权利要求2所述的配比称重；(2)将二氧化硅微粉、棕刚玉微粉以及三聚磷酸钠三种作为添加物的组分与步骤(1)中≤1mm的组分预混；(3)将步骤(2)预混好的组分，再与其它颗粒的矾土和烧结镁砂混合均匀。
全文摘要
本发明提供一种改良型矾土基中小型钢包浇注料及配制方法。其特征在于由电熔镁砂、烧结镁砂连续颗粒级配配制；在基质中加入棕刚玉微粉，使之高温下生成铝镁尖晶石相，并合理控制二氧化硅微粉和镁砂细粉比例，使矾土基具有良好的低温、中温和高温强度，且在使用过程使铝镁膨胀反应在≥1000℃温度范围内具有长效性，减少后期钢包衬出现的收缩裂纹和剥落。本发明提供的浇注料在40吨转炉钢包上的包龄，可从平均60炉提高到80－120炉。
文档编号C04B35/66GK1686948SQ20051002500
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者何晓俊 申请人:上海彭浦特种耐火材料厂