本发明涉及一种钢包浇注料，属于炼钢钢包炉技术领域，具体地涉及一种半轻质钢包永久层浇注料及其制备钢包永久层的方法。
背景技术：
国内传统冶炼钢包炉衬结构主要分为两层，即永久层和工作层；永久层主要以高铝质浇注料或高铝砖为主，工作层主要以镁铝碳、镁碳砖或无碳砖为主，钢包外壳温度在250～380℃之间。永久层通常不与钢水直接接触，厚度约为80～150mm，其主要作用是隔热保温，防止钢包温度下降过快而影响浇钢质量，在特殊情况下，如lf、rh等炉外精炼过程中，由于冶炼温度较高，冲刷和侵蚀更为严重等恶劣使用条件时，工作层可能因意外损毁就会造成永久层直接与钢水接触，因渣线部位侵蚀最为严重，出现穿包漏钢的几率最，这就要求永久层能承受2炉次以上钢水的侵蚀与冲刷。同时，钢包外壳温度过高，后期会导致钢壳变形；永久层厚薄不均，在使用过程中造成较大的安全风险。部分钢厂采用轻质砖、纤维板、纳米隔热板或轻质低导热浇注料作为永久层内衬。这些技术可将钢包包壳温度降低至220℃～250℃，取得了一定的进步，但仍存在安全、隔热保温与使用寿命等方面不能协同兼顾的问题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明公开了一种半轻质钢包永久层浇注料，由该浇注料制成的永久层不仅具备隔热保温性能，同时，在承受高温钢水侵蚀作用下，力学强度较高，能有效防止钢壳形变以及其带来的相关安全风险。
为实现上述目的，本发明公开了一种半轻质钢包永久层浇注料，它由如下重量百分比的各成分组成：
所述轻质莫来石包括两种粒度组分：5mm≤粒度≤8mm，及3mm≤粒度＜5mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～60％、60～40％；如果加入粒度＜3mm的轻质莫来石，同样重量的轻质莫来石粒度越小比表面积越大，需要加入更多水量，会导致浇注料吸水量增加、强度明显降低。同理，如果加入粒度＞8mm的轻质莫来石，必然也会影响浇注料的整体强度。
所述莫来石球也包括两种粒度组分：3mm≤粒度≤5mm，1mm≤粒度＜3mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～55％、60～45％；如果加入粒度＞5mm的莫来石球浇注料成型时容易漂浮在表面，造成分布集中，粒度分布出现严重偏析，加入粒度＜1mm的莫来石球会明显降低浇注料的体积密度和强度。
所述铝酸钙水泥中氧化铝质量百分含量≥70％，其粒度≤0.088mm，其中，粒度不包括零，铝酸钙水泥中氧化铝质量百分含量也不超过100％；
所述硅微粉中二氧化硅质量百分含量≥92％，其粒度≤0.088mm，其中，粒度不包括零，硅微粉中二氧化硅质量百分含量也不超过100％。
进一步地，所述不锈钢纤维熔点为1425～1510℃，长度为20～30mm。
进一步地，所述不锈钢纤维熔点为1480～1500℃，用量为2.5～3％。
进一步地，所述轻质莫来石与莫来石球的质量百分总含量为30～40％。
进一步地，所述轻质莫来石与莫来石球的混合物与不锈钢纤维的质量比为(10～80):1。
进一步地，铝酸钙水泥、氧化铝微粉及硅微粉的质量比为(2～5):(3～8):(3～6)。
进一步地，所述天然烧结莫来石中氧化铝质量百分含量≥68％；它包括两种粒度组分，1mm≤粒度≤3mm、0.088mm≤粒度＜1mm，各粒度组分的质量百分比分别为：10～40％、90～60％，其中，天然烧结莫来石中氧化铝质量百分含量不超过100％。
进一步地，所述高铝矾土熟料中氧化铝质量百分含量≥85％；它包括两种粒度组分，8mm≤粒度≤12mm、粒度≤0.088mm，各粒度组分的质量百分比分别为：30～45％、70～55％，其中，高铝矾土熟料中氧化铝质量百分含量并不超过100％，同时高铝矾土熟料的粒度与轻质莫来石粒度及莫来石球粒度相配合，以保证最终浇注料的粒度均匀性。
进一步地，所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的至少一种。
进一步地，所述浇注料由如下重量百分比的各成分组成：
其中，所述轻质莫来石中氧化铝质量百分含量≥65％，体积密度为1.1～1.2g/cm3；其中，轻质莫来石中氧化铝质量百分含量并不超过100％。
所述莫来石球中氧化铝质量百分含量≥68％，体积密度为1.3～1.5g/cm3，其中，莫来石球中氧化铝质量百分含量并不超过100％。
进一步地，所述浇注料由如下重量百分比的各成分组成：
其中，本发明选择上述原料的原理如下：
1、轻质莫来石和莫来石球的导热系数低，加入该两种组分后势必会降低目标浇注料的导热性能，但该两种组分的强度低，并不利于保证浇注料的力学强度，不锈钢纤维具备高导电及导热性能，且具备较高抗拉伸强度，本发明首先选择轻质莫来石和莫来石球复配，得到粒度均匀分布的莫来石原料，再将该莫来石原料填充于具备一定长度的相互缠绕的不锈钢纤维空隙间，由于莫来石原料成分含量远大于不锈钢纤维含量，在一定程度上削弱了不锈钢纤维的导电导热性，但同时，由于不锈钢纤维长度为20～30mm，可增强莫来石原料间各粒度组分的连接作用，从而有利于提高莫来石原料的力学强度。
此外，轻质莫来石包括两种粒度组分：5mm≤粒度≤8mm，及3mm≤粒度＜5mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～60％、40～60％；莫来石球也包括两种粒度组分：3mm≤粒度≤5mm，1mm≤粒度＜3mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～55％、45～60％；轻质莫来石的平均粒度略高于莫来石球，二者协同发挥作用保证浇注料的安全使用和较高的使用寿命。
2、铝酸钙水泥和氧化铝微粉在浇注料使用的过程中能生成不同铝酸钙产物，如本申请中铝酸钙水泥先水化生成六水铝石，在使用过程中和氧化铝微粉逐步生成c12a7、ca6等，该铝酸钙产物有利于增加浇注料的强度和抗渣侵蚀性能；而氧化铝微粉还能与硅微粉在浇注料使用过程中能生成莫来石，增加浇注料的体积稳定性和结合强度。
3、聚丙烯纤维有利于减少浇注料施工后的养生和干燥时间，提高烘烤或使用时的体积稳定性、防止爆裂。
4、高铝矾土熟料包括8mm≤粒度≤12mm、粒度≤0.088mm的两种组分，各粒度组分相互配合，保证浇注料的施工性能和使用性能。
5、天然烧结莫来石的体积密度大，其与轻质莫来石和莫来石球协同复配，保证浇注料的隔热保温性能。
为了更好实现本发明技术目的，本发明还公开了将上述浇注料用于制备钢包永久层的方法，它包括按照所述配方的浇注料加水、搅拌充分混匀，倒入钢包底部并经自然养护形成厚度150～200mm的包底永久层，采用钢包胎膜在钢包侧壁形成厚度80～120mm的包壁永久层。
进一步地，加水量为浇注料质量的7.5～8.5％。其中，加水量太高会显著降低浇注料的强度，进而影响使用效果，而加水量太低会导致浇注料偏干、骨料和粉料包覆性不好，出现疏松的状况。
进一步地，所述自然养护条件为室温下养护12～24h，再在100～110℃温度下保温12～24h。养护时间小于12小时会导致结合剂水化时间不够，影响浇注料的强度；养护时间大于24小时会影响现场的施工进度。而烘烤温度大于110℃时会导致浇注料急剧脱水产生裂纹；当烘烤温度小于100℃时，浇注料中的水分不能及时、有效地排出，在使用时容易造成爆裂等现象。
本发明的有益效果主要体现在如下：
本发明公开了一种半轻质钢包永久层浇注料，由该浇注料制备的钢包永久层不仅隔热保温性良好，同时，还兼具较好的力学强度，能承受钢水的侵蚀与冲刷，使用寿命较目前使用的永久层有了较大提高。
具体实施方式
本发明公开了一种半轻质钢包永久层浇注料，它由如下重量百分比的各成分组成：
所述轻质莫来石包括两种粒度组分：5mm≤粒度≤8mm，及3mm≤粒度＜5mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～60％、40～60％；所述轻质莫来石中氧化铝质量百分含量≥65％，体积密度为1.1～1.2g/cm3；
所述莫来石球也包括两种粒度组分：3mm≤粒度≤5mm，1mm≤粒度＜3mm，各粒度组分的质量百分比分别为，40～55％、45～60％；所述莫来石球中氧化铝质量百分含量≥68％，体积密度为1.3～1.5g/cm3。
所述铝酸钙水泥中氧化铝质量百分含量≥70％，其粒度≤0.088mm；
所述硅微粉中二氧化硅质量百分含量≥92％，其粒度≤0.088mm。
所述天然烧结莫来石中氧化铝质量百分含量≥68％；它包括两种粒度组分，1mm≤粒度≤3mm、0.088mm≤粒度＜1mm，各粒度组分的质量百分比分别为：10～40％、60～90％。
所述高铝矾土熟料中氧化铝质量百分含量≥85％；它包括两种粒度组分，8mm≤粒度≤12mm、粒度≤0.088mm，各粒度组分的质量百分比分别为：30～45％、55～70％。
所述不锈钢纤维熔点为1425～1510℃，长度为20～30mm。
所述减水剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的至少一种。
进一步地，所述轻质莫来石与莫来石球的质量百分总含量为30～40％。
进一步地，所述轻质莫来石与莫来石球的混合物与不锈钢纤维的质量比为(10～80):1。
进一步地，铝酸钙水泥、氧化铝微粉及硅微粉的质量比为(2～5):(3～8):(3～6)。
为了探究不同组分间的用量，及后续制备永久层的工艺对钢包永久层性能的影响，本发明列举了如下实施例及对比例，其中，表1、2为本发明各实施例和对比例的原料加入量列表，表3、4为本发明各实施例和对比例的主要工艺参数。
表1各组分列表一(wt，％)
表2各组分列表二(wt，％)
其中，制备永久层的工艺参数如表3、4所示；
表3工艺参数列表一
表4工艺参数列表二
测试上述实施例制得永久层的性能，具体如表5、6所示；
表5性能列表一
表6性能列表二
如表1、2、3、4的实施例1～4所示，在本发明限定的原料加入量，浇注料中加入适量的高铝矾土熟料、天然烧结莫来石、轻质莫来石、莫来石球、铝酸钙水泥、氧化铝微粉、硅微粉、不锈钢纤维、聚丙烯纤维、减水剂，同时控制好均混时间、加水量、养护时间和烘烤时间这些工艺参数，就能制备出一种导热率低、保温隔热性能好，体积稳定性好，中高温强度高，使用寿命长且经济环保的半轻质钢包永久层浇注料。
相对地，对于未控制原料加入量的表1、3中对比例1～3和表2、4列举出的对比例1～6中，浇注料不能同时具备良好的保温隔热性能、体积稳定性和常温、中高温强度，无法满足产品的施工和使用性能。具体的，轻质莫来石、莫来石球、铝酸钙水泥、氧化铝微粉及硅微粉的含量均对浇注料的性能有较大影响。