环保型中间包干式料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种采用废旧镁砖的环保型中间包干式料及其制备方法。

背景技术：

随着世界钢铁生产技术的巨大发展，形成了中间包冶金工艺，中间包从连铸系统中单纯的钢水过渡盛器转变为具有多种精炼功能的精炼装置，中间包精炼技术也成为洁净钢生产中的重要技术之一。中间包作为连铸生产中的重要的热工设备，不仅起着均匀钢水温度的作用，而且是钢包与结晶器之间的缓冲器，对连铸钢坯的质量、成本及连铸生产的顺利进行具有举足轻重的重要作用。

中间包干式料是不加水和液体结合剂依靠振动成型的方法制作而成的不定形耐火材料（中间包工作衬），制作而成干式料致密、均匀，低温加热后生成脱模强度。以中间包干式料制作中间包工作衬因其具有施工方便、烘烤时间短、抗渣性能好、保温效果好、能量消耗低、施工设备简单等优点而使得其在各大钢厂得到广泛应用。

目前，中间包干式料中应用最广泛且效果较好的低温结合剂是热塑性酚醛树脂，其是以镁砂为主原料，添加含钙材料，以及各种助烧剂、高温改性剂而开发的一种耐火材料；但是固体酚醛树脂在干式料烘烤使用过程中产生的残碳和氢会给钢水增碳和增氢，进而影响钢坯质量；同时固体酚醛树脂在高温作用会产生大量的有害刺激性气体，对现场施工工人和环境造成一定程度的危害，不符合洁净、绿色环保的高质量钢坯的生产要求；而且酚醛树脂的市场价格较高，使中间包的生产成本大幅增加。

为了克服上述问题，人们相继开发了非酚醛树脂结合的中间包干式料，即采用糖类或偏硅酸盐等无机物作为结合剂，虽然减少了有害气体的释放，但使用寿命偏低，一般在20～30小时，同时糖类在高温下会炭化并膨胀，使生产的品种钢气孔多，且粘合效果不理想，翻包率低。

由此可见，如何解决中间包干式料使用寿命短、成本高、污染严重、翻包率低及配合生产的钢铁多杂质等是当前行业内迫切需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明一种采用废旧镁砖的环保型中间包干式料及其制备方法，以期解决中间包干式料使用寿命短、成本高、污染严重、翻包率低及在钢铁生产中多杂质、多气孔遗留等问题，为此本发明创新原料的选择及配比，设计了一种“长寿化”、“洁净化”、高翻包率的环境友好型中间包干式料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种环保型中间包干式料，由如下重量份的原料组成：废镁旧砖20～35份、煅烧镁橄榄石20～35份、广西白泥2～5份、电熔镁铝尖晶石2～8份、中档镁砂20～30份、环保结合剂4～6份。

优选的，所述废镁旧砖中mgo含量≥92%，粒度为0～5mm。

优选的，所述煅烧镁橄榄石中mgo含量≥48%，是由天然镁橄榄石经1100℃以上高温煅烧制成。

优选的，所述广西白泥中sio2含量为45.3～51.6%，al2o3含量≥34%，fe2o3含量为0.65～2.20%，k2o+na2o含量≥1.5%。

优选的，所述电熔镁铝尖晶石过200目筛，al2o3含量为69～71%，sio2含量为22～27%。

优选的，所述中档镁砂过200目筛，mgo含量≥95%。

优选的，所述环保结合剂为在高温高压下络合而成，熔融温度为200～300℃的络合镁铝胶结合剂。

上述环保型中间包干式料的制备方法，包括如下步骤：

(1)拣选：拣选尺寸、体积、密度达不到gb/t2275-2007标准的废镁旧砖；

(2)破碎、筛分、细磨：将废旧镁砖进行粗破，粗破后的颗粒进行细破、碾压和筛分，筛分粒度为0～5mm；

(3)混炼：按上述配比将各原料内充分混炼5～10分钟；

(4)干燥：将混合物干燥，干燥后即得松散、干状、均匀的中间包干式料。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1.本发明中间包干式料能够实现“长寿化”、“洁净化”、高翻包率，且环境友好。

2.本发明中各原料相互配合增效，具体而言所采用的环保结合剂（高温高压下络合而成，且含有复合的凝胶粉新材料）能在200～300℃能快速熔融，并且其与其它原料成分相容而生成网络状或穿插状的陶瓷结合相，从而提高中间包干式料的脱模强度，而且所生成的陶瓷结合相也保证了生产出的中间包可以承受中温(1500℃)的烘烤，具备较强的强度和耐高温性能；所采用的广西白泥具有良好的中高温烧结功能，使得干式料的组织结构更加致密，强度高形成陶瓷结合，热稳定性和抗侵蚀性能更好；本发明镁质干式料中加入不同比例的废镁旧砖代替镁砂，通过合理的配比使本发明中间包干式料满足了连铸中间包的使用要求，生产的钢气孔数量大大减少，降低了中间包生产成本及节约了不可再生的镁砂资源。

3.本发明采用的环保结合剂相对于现有结合剂的优点在于：

（1）对于热塑性酚醛树脂结合剂具有如下优点：①环保：热塑性酚醛树脂结合剂生产的干式料，在烧制钢的过程中会分解形成甲酚、甲醛、二甲酚等成分，同时释放出刺激性臭味，对环境的污染较大，而本发明采用的环保结合剂在烘烤时无刺激性气味；②不易塌包：中温强度明显高于树脂结合的；③对钢水的增碳率和增氢率非常低：因为此环保结合剂主要成分合镁铝胶结剂/铝酸镁溶胶结合剂，而酚醛树脂化学式为c7h6o2，其在受高温后，其中的残留的碳和氢会增加钢水内的碳和氢，影响钢坯质量；④成本显著降低：本发明的干式料的成本约是的含热塑性酚醛树脂结合剂干式料的1/2；

（2）对于糖类或偏硅酸盐结合剂具有如下优势：①能改善其基质组成，使其具有良好的高温性能；②能减小其基质气孔的孔径，改善其气孔孔径分布，从而降低熔渣在干式料中的渗透，同时此种环保结合剂能够生成网络状或穿插状的陶瓷结合相，有利于提高干式料的使用寿命及翻包率，使用寿命由原来是24～36小时，提高到60～70小时，翻包率由原来的85%提高到99%。

4.本发明的中间包干式料针对q195、q235钢材，同时也适用于普通的钢板、钢带、型材和棒材等多种钢材的生产。

附图说明

图1利用不同中间包干式料生产出的钢铁表面形态的对比照片；

其中，a幅为利用实施例1所记载的环保型中间包干式料生产出的型材，b幅为实施例3，c幅为实施例4，d幅为对比例1，e幅为对比例2，其它生产条件及检测方法均相同。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案，但以下实施例并不以任何方式限制本发明的范围。以下实施例中所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂。

实施例1：一种环保型中间包干式料，由如下重量份的原料组成：

废镁旧砖：粒度为0～5mm、mgo含量≥92%的废镁旧砖35份；

煅烧镁橄榄石：天然的镁橄榄石经1100℃以上的高温煅烧而形成mgo含量≥48%的橄榄石35份；

广西白泥的成分规格：主要化学成分为sio2含量为45.3～51.6%，al2o3含量≥34%，fe2o3含量为0.65～2.20%，k2o+na2o含量≤1.5%的广西白泥2份；

电熔镁铝尖晶石：其中al2o3含量为69～71%，sio2含量为22～27%，且过200目筛的电熔镁铝尖晶石8份；

中档镁砂：mgo含量≥95%、过200目筛的中档镁砂20份；

环保结合剂：络合镁铝胶结合剂/铝酸镁溶胶结合剂4.5份，络合镁铝胶结合剂是在高温高压下络合而制成，其熔融温度200～300℃。

该环保结合剂购于铁岭市朝辉节能技术开发有限公司，型号为zpx-1。

上述环保型中间包干式料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)拣选：拣选尺寸、体积、密度达不到gb/t2275-2007标准的废镁旧砖；

(2)破碎、筛分、细磨：将废旧镁砖在鄂式破碎机中进行粗破，粗破后的颗粒进入破碎机中细破、碾压，并通过振动筛进行筛分，筛分粒度为0～3mm；

(3)混炼：按上述中间包干式料的配比将各原料放入混砂机内充分混炼10分钟；

(4)干燥：将混合物放入干燥机内干燥，干燥后即得松散、干状、均匀的中间包干式料。

实施例2：与实施例1的不同之处在于：

由如下重量份的原料组成：废旧镁砖30份、煅烧镁橄榄石35份、广西白泥5份、电熔镁铝尖晶石5份、中档镁砂25份、环保结合剂5份。

上述环保型中间包干式料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤（2）废旧镁砖筛分粒度为0～2mm；步骤（3）混炼8分钟。

实施例3：与实施例1的不同之处在于：由如下重量份的原料组成：

废旧镁砖32份、煅烧镁橄榄石32份、广西白泥4份、电熔镁铝尖晶石6份、中档镁砂26份、环保结合剂4份。

上述环保型中间包干式料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：

步骤（2）废镁砖筛分粒度为0～5mm；步骤（3）混炼5分钟。

实施例4：与实施例1的不同之处在于：由如下重量份的原料组成：

由如下重量份的原料组成：废旧镁砖30份、煅烧镁橄榄石30份、广西白泥3份、电熔镁铝尖晶石7份、中档镁砂30份、环保结合剂6份。

上述环保型中间包干式料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤（2）废旧镁砖筛分粒度为0～4mm；步骤（3）混炼7分钟。

效果验证例

在相同的常规试验条件下，分别检测含热塑性酚醛树脂结合剂pf4012（市购产品，对比例1）的中间包干式料、含糖类结合剂（市购产品工业级蔗糖，对比例2）的中间包干式料、实施例1、实施例2、实施例3及实施例4配方制成的样块，其中对比例1及对比例2除结合剂不同外，其它条件同于实施例1，分别进行280℃×3h和1500℃×3h烘干和烧成处理，并在ye-1000a型机上测定样块的耐压强度，在dkz-1000电动抗折机上测定所制得样块的抗折和耐压性能指标，试验结果见表1。

表1为中间包干式料的性能指标

。

由表1可以看出，在280℃下实施例1、实施例2、实施例3及实施例4的耐压强度和抗折强度大于含糖类结合剂的中间包干式料（对比例2），与市购含热塑性酚醛树脂结合剂的中间包干式料（对比例1）的耐压强度和抗折强度相当；在1500℃实施例1、实施例2、实施例3及实施例4其耐压强度约为对比例1和对比例2的2倍，抗折强度远大于对比例1和对比例2；说明本发明环保型中间包干式料不仅在低温下性能与采用树脂及含糖类结合剂性能相当，且在高温下，生产出的中间包耐压强度和抗折强度远远优于采用树脂及含糖结合剂的中间包。

进一步的，分别利用上述各类中间包干式料分别制作成对应的中间包工作衬，在相同的试验条件下，按照钢厂q195常规工艺进行中间包精炼，检查对比所得钢材（q195）表面的形态结构（见图1）。

由图1可以看出，采用本发明生产的中间包干式料生产的钢铁，其表面光滑无气孔，在生产出的钢铁表面形态方面与市购含热塑性酚醛树脂结合剂的中间包干式料相当，优于含糖类结合剂的中间包干式料生产对钢材。

上面结合实施例及附图对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更或技术手段的等同替代，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。