1.本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种钢铁冶炼用耐火材料。
背景技术：
2.耐火材料与钢铁冶金过程有密切关系，相互依存，相互促进，共同发展。从100多年的钢铁冶炼发展过程来看，每一次重大变革都与耐火材料新品种的开发有关。如白云石耐火材料的开发成功促进了碱性空气转炉的发展。近年来，钢铁冶炼方面如大型高炉高风温热风炉、复吹氧气转炉、铁水预处理、炉外精炼及连续铸钢等采用的新技术，都依赖于优质高效耐火材料的开发。
3.但是，现有的耐火材料在钢铁冶炼中还存在使用温度范围较窄；抗热震性能差，炉衬耐火材料易出现裂纹及断裂；易受炉渣的侵蚀、易与co、so2、co2、ch4、h2o以及金属中可挥发的氧化物及盐类发生反应；不能在降低显气孔率的同时降低热导率等缺点。
4.专利cn102898168b公开了铜冶炼中间包用复合镁铝铬耐火浇注料，其原料组成为：5
‑
1mm的镁砂、5
‑
1mm的铬矿、1
‑
0.01mm的铬精矿、d90<0.088mm的镁铝尖晶石、d95<0.020mm的α
‑
氧化铝微粉、d90<0.088mm的镁砂细粉、硅微粉、铝酸盐水泥、减水剂和硼酸。但是该专利制备的铜冶炼中间包用复合镁铝铬耐火浇注料仍易与co、so2、co2、ch4、h2o以及金属中可挥发的氧化物及盐类发生反应，导致在使用中耐火性能下降。
5.专利cn109608215a公开了一种有色冶炼熔化熔炉炉底用耐火材料，适用于有色冶炼熔化熔炉的炉底位置，所述耐火材料的组成成分为：铝铬共熔体、铝镁尖晶石、铁铝尖晶石和结合剂，具体的重量份数为：铝铬共熔体60
‑
70份；铝镁尖晶石15
‑
25份；铁铝尖晶石5
‑
15份；结合剂5
‑
6份。但是该有色冶炼熔化熔炉炉底用耐火材料的使用温度范围较窄，限制了该耐火材料的使用范围。
技术实现要素：
6.为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种钢铁冶炼用耐火材料，以增大使用温度范围，提高抗热震性能，在降低显气孔率的同时降低热导率，还能避免耐火材料受炉渣的侵蚀，同时也避免耐火材料与co、so2、co2、ch4、h2o以及金属中可挥发的氧化物及盐类发生反应。
7.为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种钢铁冶炼用耐火材料的原材料，按重量份计，包括：60
‑
70份铸石粉、40
‑
45份石英粉、35
‑
45份铝矾土、30
‑
40份水镁石粉、30
‑
35份粉状活性炭、20
‑
25份火山石粉、20
‑
25份石棉粉、5
‑
8份碳酸氢钠粉、10
‑
15份结合剂。
8.所述铸石粉的粒径为1
‑
3mm，铸石粉中二氧化硅的含量≥45wt%，三氧化二铝的含量≥18wt%。
9.所述石英粉的粒径为0.5
‑
1.5mm，石英粉中二氧化硅的含量≥95wt%。
10.所述铝矾土的粒径为2
‑
4mm，铝矾土中三氧化二铝的含量≥80wt%，氧化钙的含量
≤0.6wt%，三氧化二铁的含量≤3.0wt%。
11.所述水镁石粉的粒径为0.5
‑
1mm，水镁石粉中氧化镁的含量≥72wt%。
12.所述粉状活性炭的粒径为0.3
‑
0.8mm。
13.所述火山石粉的粒径为0.2
‑
0.5mm。
14.所述石棉粉的粒径为3
‑
5mm。
15.所述结合剂为β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的混合物，其中，β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的质量比为7
‑
9：10
‑
13：5
‑
7：5
‑
7：50
‑
60。
16.一种钢铁冶炼用耐火材料的制备方法，具体为：先将铝矾土、粉状活性炭、石棉粉和碳酸氢钠粉加入混炼机中，预混6
‑
10min，然后加入铸石粉、石英粉、水镁石粉和火山石粉，再混炼12
‑
15min得到混炼后的原材料，然后将混炼后的原材料置于
‑
20℃到
‑
15℃下冷冻5
‑
7小时后升温至35
‑
40℃，得到处理后的原材料；向处理后的原材料中加入结合剂，充分混匀后进行浇注成型；待浇注结束后经自然硬化干燥并脱模后，然后在
‑
30℃到
‑
25℃下冷冻20
‑
25h，再于200
‑
300℃下烘干5
‑
6h，然后再于500
‑
600℃保温10
‑
12h，得到钢铁冶炼用耐火材料。
17.本实施例所制备的耐火材料的体积密度为3.4
‑
3.6g/cm3，显气孔率为11
‑
13%，常温耐压强度为180
‑
200mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为17
‑
20mpa，加热永久线变化[1500℃
×
3h]为0
‑
0.3%，抗热震性[1100℃
×
水冷]为90
‑
95次，荷重软化温度为1800
‑
1880℃，热导率为3
‑
5w/m
·
℃。
[0018]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在耐火材料的制备过程中对原材料进行冷冻处理，提高了耐火材料的荷重软化温度，本发明中耐火材料的荷重软化温度可达到1800
‑
1880℃；（2）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在结合剂中加入了β
‑
环糊精，提高了抗热震性能，本发明中耐火材料的抗热震性[1100℃
×
水冷]可达到90
‑
95次。
[0019]
（3）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在耐火材料的制备中加入粉状活性炭和石棉粉，同时在制备过程中进行冷冻处理，在降低显气孔率的同时降低热导率；（4）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在耐火材料的制备中加入石英粉，可以保护耐火材料不易受炉渣的侵蚀；（5）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在耐火材料的制备中加入粉状活性炭和石棉粉，提高了耐火材料的稳定性，使本发明的耐火材料不易与co、so2、co2、ch4、h2o以及金属中可挥发的氧化物及盐类发生反应；（6）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，通过在耐火材料的制备过程中对原材料进行冷冻处理，降低了耐火材料的显气孔率，根据gb2997标准，本发明中耐火材料的显气孔率为11
‑
13%。
[0020]
（7）采用本发明的制备方法制备的钢铁冶炼用耐火材料，体积密度为3.4
‑
3.6g/cm3，常温耐压强度为180
‑
200mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为17
‑
20mpa，加热永久线
变化[1500℃
×
3h]为0
‑
0.3%。
具体实施方式
[0021]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
[0022]
实施例1一种钢铁冶炼用耐火材料的原材料，按重量份计，包括：60份铸石粉、40份石英粉、35份铝矾土、30份水镁石粉、30份粉状活性炭、20份火山石粉、20份石棉粉、5份碳酸氢钠粉、10份结合剂。
[0023]
所述铸石粉的粒径为1
‑
3mm，铸石粉中二氧化硅的含量≥45wt%，三氧化二铝的含量≥18wt%。
[0024]
所述石英粉的粒径为0.5
‑
1.5mm，石英粉中二氧化硅的含量≥95wt%。
[0025]
所述铝矾土的粒径为2
‑
4mm，铝矾土中三氧化二铝的含量≥80wt%，氧化钙的含量≤0.6wt%，三氧化二铁的含量≤3.0wt%。
[0026]
所述水镁石粉的粒径为0.5
‑
1mm，水镁石粉中氧化镁的含量≥72wt%。
[0027]
所述粉状活性炭的粒径为0.3
‑
0.8mm。
[0028]
所述火山石粉的粒径为0.2
‑
0.5mm。
[0029]
所述石棉粉的粒径为3
‑
5mm。
[0030]
所述结合剂为β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的混合物，其中，β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的质量比为7：10：5：5：50。
[0031]
一种钢铁冶炼用耐火材料的制备方法，具体为：先将铝矾土、粉状活性炭、石棉粉和碳酸氢钠粉加入混炼机中，预混6min，然后加入铸石粉、石英粉、水镁石粉和火山石粉，再混炼12min得到混炼后的原材料，然后将混炼后的原材料置于
‑
20℃下冷冻5小时后升温至35℃，得到处理后的原材料；向处理后的原材料中加入结合剂，充分混匀后进行浇注成型；待浇注结束后经自然硬化干燥并脱模后，然后在
‑
30℃下冷冻20h，再于200℃下烘干5h，然后再于500
‑
600℃保温10h，得到钢铁冶炼用耐火材料。
[0032]
本实施例所制备的耐火材料的体积密度为3.4g/cm3，显气孔率为12%，常温耐压强度为180mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为17mpa，加热永久线变化[1500℃
×
3h]为0.2%，抗热震性[1100℃
×
水冷]为90次，荷重软化温度为1820℃，热导率为4.8w/m
·
℃。
[0033]
实施例2：一种钢铁冶炼用耐火材料的原材料，按重量份计，包括：62份铸石粉、42份石英粉、37份铝矾土、32份水镁石粉、32份粉状活性炭、21份火山石粉、22份石棉粉、6份碳酸氢钠粉、11份结合剂。
[0034]
所述铸石粉的粒径为1
‑
3mm，铸石粉中二氧化硅的含量≥45wt%，三氧化二铝的含量≥18wt%。
[0035]
所述石英粉的粒径为0.5
‑
1.5mm，石英粉中二氧化硅的含量≥95wt%。
[0036]
所述铝矾土的粒径为2
‑
4mm，铝矾土中三氧化二铝的含量≥80wt%，氧化钙的含量≤0.6wt%，三氧化二铁的含量≤3.0wt%。
[0037]
所述水镁石粉的粒径为0.5
‑
1mm，水镁石粉中氧化镁的含量≥72wt%。
[0038]
所述粉状活性炭的粒径为0.3
‑
0.8mm。
[0039]
所述火山石粉的粒径为0.2
‑
0.5mm。
[0040]
所述石棉粉的粒径为3
‑
5mm。
[0041]
所述结合剂为β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的混合物，其中，β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的质量比为8：11：6：6：52。
[0042]
一种钢铁冶炼用耐火材料的制备方法，具体为：先将铝矾土、粉状活性炭、石棉粉和碳酸氢钠粉加入混炼机中，预混7min，然后加入铸石粉、石英粉、水镁石粉和火山石粉，再混炼13min得到混炼后的原材料，然后将混炼后的原材料置于
‑
18℃下冷冻6小时后升温至37℃，得到处理后的原材料；向处理后的原材料中加入结合剂，充分混匀后进行浇注成型；待浇注结束后经自然硬化干燥并脱模后，然后在
‑
28℃下冷冻21h，再于220℃下烘干5h，然后再于520℃保温10h，得到钢铁冶炼用耐火材料。
[0043]
本实施例所制备的耐火材料的体积密度为3.5g/cm3，显气孔率为12%，常温耐压强度为190mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为18mpa，加热永久线变化[1500℃
×
3h]为0，抗热震性[1100℃
×
水冷]为92次，荷重软化温度为1850℃，热导率为3.9w/m
·
℃。
[0044]
实施例3：一种钢铁冶炼用耐火材料的原材料，按重量份计，包括：68份铸石粉、44份石英粉、42份铝矾土、37份水镁石粉、33份粉状活性炭、23份火山石粉、24份石棉粉、7份碳酸氢钠粉、14份结合剂。
[0045]
所述铸石粉的粒径为1
‑
3mm，铸石粉中二氧化硅的含量≥45wt%，三氧化二铝的含量≥18wt%。
[0046]
所述石英粉的粒径为0.5
‑
1.5mm，石英粉中二氧化硅的含量≥95wt%。
[0047]
所述铝矾土的粒径为2
‑
4mm，铝矾土中三氧化二铝的含量≥80wt%，氧化钙的含量≤0.6wt%，三氧化二铁的含量≤3.0wt%。
[0048]
所述水镁石粉的粒径为0.5
‑
1mm，水镁石粉中氧化镁的含量≥72wt%。
[0049]
所述粉状活性炭的粒径为0.3
‑
0.8mm。
[0050]
所述火山石粉的粒径为0.2
‑
0.5mm。
[0051]
所述石棉粉的粒径为3
‑
5mm。
[0052]
所述结合剂为β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的混合物，其中，β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的质量比为8：13：6：6：57。
[0053]
一种钢铁冶炼用耐火材料的制备方法，具体为：先将铝矾土、粉状活性炭、石棉粉和碳酸氢钠粉加入混炼机中，预混9min，然后加入铸石粉、石英粉、水镁石粉和火山石粉，再混炼13min得到混炼后的原材料，然后将混炼后的原材料置于
‑
19℃下冷冻6小时后升温至39℃，得到处理后的原材料；向处理后的原材料中加入结合剂，充分混匀后进行浇注成型；待浇注结束后经自然硬化干燥并脱模后，然后在
‑
28℃下冷冻23h，再于290℃下烘干5.5h，然后再于580℃保温11h，得到钢铁冶炼用耐火材料。
[0054]
本实施例所制备的耐火材料的体积密度为3.6g/cm3，显气孔率为12%，常温耐压强度为190mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为19mpa，加热永久线变化[1500℃
×
3h]为0.3%，抗热震性[1100℃
×
水冷]为93次，荷重软化温度为1800℃，热导率为4.5w/m
·
℃。
[0055]
实施例4：
一种钢铁冶炼用耐火材料的原材料，按重量份计，包括：70份铸石粉、45份石英粉、45份铝矾土、40份水镁石粉、35份粉状活性炭、25份火山石粉、25份石棉粉、8份碳酸氢钠粉、15份结合剂。
[0056]
所述铸石粉的粒径为1
‑
3mm，铸石粉中二氧化硅的含量≥45wt%，三氧化二铝的含量≥18wt%。
[0057]
所述石英粉的粒径为0.5
‑
1.5mm，石英粉中二氧化硅的含量≥95wt%。
[0058]
所述铝矾土的粒径为2
‑
4mm，铝矾土中三氧化二铝的含量≥80wt%，氧化钙的含量≤0.6wt%，三氧化二铁的含量≤3.0wt%。
[0059]
所述水镁石粉的粒径为0.5
‑
1mm，水镁石粉中氧化镁的含量≥72wt%。
[0060]
所述粉状活性炭的粒径为0.3
‑
0.8mm。
[0061]
所述火山石粉的粒径为0.2
‑
0.5mm。
[0062]
所述石棉粉的粒径为3
‑
5mm。
[0063]
所述结合剂为β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的混合物，其中，β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、硅酸钠、磷酸钠和去离子水的质量比为9：13：7：7：60。
[0064]
一种钢铁冶炼用耐火材料的制备方法，具体为：先将铝矾土、粉状活性炭、石棉粉和碳酸氢钠粉加入混炼机中，预混10min，然后加入铸石粉、石英粉、水镁石粉和火山石粉，再混炼15min得到混炼后的原材料，然后将混炼后的原材料置于
‑
15℃下冷冻7小时后升温至40℃，得到处理后的原材料；向处理后的原材料中加入结合剂，充分混匀后进行浇注成型；待浇注结束后经自然硬化干燥并脱模后，然后在
‑
25℃下冷冻25h，再于300℃下烘干6h，然后再于600℃保温12h，得到钢铁冶炼用耐火材料。
[0065]
本实施例所制备的耐火材料的体积密度为3.6g/cm3，显气孔率为13%，常温耐压强度为200mpa，高温耐折强度[1300℃
×
0.5h]为20mpa，加热永久线变化[1500℃
×
3h]为0.3%，抗热震性[1100℃
×
水冷]为95次，荷重软化温度为1880℃，热导率为3.2w/m
·
℃。
[0066]
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
[0067]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。