專利名稱：一種加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種耐火材料，具體的說是一種煉鋼連鑄中間包鎂質(zhì)干式料。
背景技術(shù)：
中間包是鋼包與結(jié)晶器之間用于鋼水過渡的裝置，其主要任務(wù)是1、分流 鋼水；2、穩(wěn)流；3、貯存鋼水；4、凈化鋼水。連鑄技術(shù)的發(fā)展對(duì)耐火材料的要 求越來越苛刻，中間包耐材一般應(yīng)該具備以下條件 一、耐鋼水和熔渣的侵蝕； 二、良好的熱震穩(wěn)定性；三、較低的熱傳導(dǎo)熱率和微小的熱膨脹性；四、對(duì)鋼 水的污染??；五、便于砌筑和解體。
中間包工作襯原來普遍采用絕熱板和鎂質(zhì)涂抹料，但使用壽命較短。后來 很多鋼廠采用鎂質(zhì)干式振動(dòng)料。鎂質(zhì)干式振動(dòng)料用酚醛樹脂粉、瀝青粉等含碳 結(jié)合劑作為低溫結(jié)合劑，加入少量無機(jī)鹽作為中溫?zé)Y(jié)劑。鎂質(zhì)干式振動(dòng)料與 以前的產(chǎn)品相比使用壽命顯著提高，但在烘烤時(shí)產(chǎn)生有毒煙氣。隨著鋼廠冶煉 高級(jí)鋼的增多，鋼水受耐火材料污染的現(xiàn)象得到重視。鋼廠冶煉超低碳潔凈鋼， 鋼水進(jìn)入中間包，含碳結(jié)合劑中的碳會(huì)使鋼水增碳，因此最好不用含碳結(jié)合劑 作為低溫結(jié)合劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋求一種環(huán)保的加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，這種 耐火材料既有較高的使用壽命又能滿足超低碳鋼冶煉的需要。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式耐火材料 的成分為氫氧化鋁微粉1°/。~15%，鎂砂82%~89%，結(jié)合劑1.5%~6.5%，單位
為重量百分?jǐn)?shù)。
所述氫氧化鋁微粉中，氫氧化鋁含量大于90%，氫氧化鋁微粉的粒度小于 0.2mm。所述鎂砂是以氧化鎂為主要成分的耐火原料，所述鎂砂包括電熔鎂砂、 燒結(jié)鎂砂、輕燒鎂砂中一種、兩種或三種的組合。
所指促述結(jié)合劑包括低溫結(jié)合劑和中溫結(jié)合劑中的一種或幾種的組合；所 述低溫結(jié)合劑是指在干式料中加熱到30(TC以下即產(chǎn)生結(jié)合作用的物質(zhì)，所述低 溫結(jié)合劑包括硅灰、松香、膨潤土；所述中溫結(jié)合劑是促進(jìn)鎂質(zhì)干式料在 300'C 100(TC下燒結(jié)并提高強(qiáng)度的物質(zhì)，所述中溫結(jié)合劑包括可溶于水的硼酸、 硼酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽。
在所述耐火材料中還加入1%~10%的以八1203為主要成分的耐火材料，所述 以^203為主要成分的耐火材料包括礬土、棕剛玉、白剛玉、以及氧化鋁微粉中 的一種或數(shù)種。主要作用是調(diào)節(jié)干式料的高溫殘余膨脹和提高其抗鋼水、鋼渣 的滲透能力。
所述結(jié)合劑包括低溫結(jié)合劑和中溫結(jié)合劑；氫氧化鋁微粉在烘烤過程中分 解生成活性氧化鋁和水蒸氣，水蒸氣潤濕干式耐火材料內(nèi)部的顆粒表面，使其
3中的鎂砂和部分低溫結(jié)合劑的顆粒表面水化，使部分低溫結(jié)合劑熔解、擴(kuò)散， 與鎂砂表面產(chǎn)生結(jié)合作用；中溫結(jié)合劑與水蒸氣中的水接觸，與鎂砂表面產(chǎn)生 粘結(jié)作用；生成的活性氧化鋁在900'C后與鎂砂發(fā)生尖晶石反應(yīng)，形成大量微細(xì) 鎂鋁尖晶石，對(duì)鋼水、鋼渣起到抗?jié)B透作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是氫氧化鋁在烘烤過程中分解、脫水。產(chǎn)生的水與干式料 中其它物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生結(jié)合力，可以減少或減免酚醛樹脂、瀝青的添加。避免了 干式料對(duì)超低碳鋼的滲碳作用和烘烤過程中產(chǎn)生的有毒煙霧。鎂鋁質(zhì)干式料用 煤氣烘烤，在超過900。C后，氫氧化鋁微粉分解生成的活性氧化鋁與鎂砂原位反 應(yīng)生成微細(xì)鎂鋁尖晶石，顯著提高干式料對(duì)鋼水、鋼渣的抗?jié)B透作用，并在更 高溫度下形成陶瓷結(jié)合。氫氧化鋁脫水會(huì)產(chǎn)生體積收縮。干式料中加氫氧化鋁， 可以減少經(jīng)高溫?zé)蟮臍堄嗯蛎?，保證使用后容易拆包、翻包。
施工時(shí)采用干法成型，然后通過對(duì)金屬模具加熱，熱傳導(dǎo)干式料使結(jié)合劑 熔化或固化，形成固定的中間包工作層，用于盛裝鋼水。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)就是在鎂質(zhì)干式料中添加1%~15%氫氧化鋁微粉。 氫氧化鋁微粉為白色微結(jié)晶粉末，氫氧化鋁微粉的粒徑一般小于0.2mm。
本發(fā)明產(chǎn)品中使用的氫氧化鋁微粉的粒徑主要是10pm，甚至lpm以下。其相
對(duì)密度2.42g/cm3，被加熱到超過195'C開始分解生成氧化鋁和水。釋放出約
35%重量的水。分解反應(yīng)過程如下
2Al(OH) 3—A1203+3H20 把產(chǎn)品中的各組分計(jì)量后投入行星式混煉機(jī)中攪拌IO分鐘。使其中添加的
氫氧化鋁微粉盡可能均勻分布。氫氧化鋁微粉由于粒度很細(xì)，會(huì)彌散在干式料中。
該產(chǎn)品采用干法成型施工，然后通過對(duì)金屬模具加熱，使干式料升溫，超 過195'C氫氧化鋁開始分解生成氧化鋁和水。
結(jié)合劑包括低溫結(jié)合劑和中溫結(jié)合劑中的一種或幾種的組合；低溫結(jié)合劑 是指在干式料中加熱到300'C以下即產(chǎn)生結(jié)合作用的物質(zhì)，低溫結(jié)合劑包括硅 灰、松香以及粘土類物質(zhì)；中溫結(jié)合劑是促進(jìn)干式料在30(TC 100(TC下燒結(jié)的 物質(zhì)，中溫結(jié)合劑包括可溶于水的硼酸、硼酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽。在有水的 條件下中溫結(jié)合劑在300'C以下往往也起到輔助結(jié)合作用。
本發(fā)明產(chǎn)品中添加的結(jié)合劑一硅灰與氫氧化鋁微粉分解生成的水、氧化鎂 接觸生成鎂硅膠結(jié)合，起到結(jié)合作用。
本發(fā)明產(chǎn)品中添加的結(jié)合劑一粘土類物質(zhì)，如膨潤土與氫氧化鋁微粉分解 生成的水接觸，產(chǎn)生粘性起到輔助結(jié)合作用。硅灰在有水的條件下與鎂砂反應(yīng)， 產(chǎn)生結(jié)合作用。。
本發(fā)明產(chǎn)品中添加的硼酸.、硼酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等可溶性無機(jī)物與水 接觸，并在干式料中溶解、蒸發(fā)、擴(kuò)散、反應(yīng)，在300'C下也起到了顯著的輔助 結(jié)合作用，也有利于提高中溫?zé)Y(jié)強(qiáng)度。
鎂鋁質(zhì)干式料用煤氣烘烤，超過900'C，氫氧化鋁微粉分解生成的活性氧化鋁與鎂砂原位反應(yīng)生成微細(xì)的鎂鋁尖晶石，顯著提高干式料對(duì)鋼水、鋼渣的抗 滲透作用，并在更高溫度下形成陶瓷結(jié)合。
氫氧化鋁脫水會(huì)產(chǎn)生體積收縮。干式料中加氫氧化鋁，可以調(diào)低經(jīng)高溫?zé)?后的殘余膨脹，保證使用后容易拆包、翻包。
還可以加入1°/。~10%的以Al203為主要成分的耐火原料，包括礬土、棕剛玉、
白剛玉、以及氧化鋁微粉中的一種或數(shù)種。主要作用是調(diào)節(jié)干式料的高溫殘余 膨脹和生成尖晶石提高其抗鋼水、鋼渣的滲透能力。但與加氫氧化鋁相比，大 量生成尖晶石的溫度高，只能在盛鋼水的工作期間大量生成。且生成的尖晶石 粒度粗，抗渣滲透能力略差。
實(shí)施例一
配方燒結(jié)鎂砂(顆粒直徑或粒度3 lmm) 40%，電熔鎂砂(粒度〈lmm) 37%，輕燒鎂砂(325目)5%，氫氧化鋁微粉(粒度5pm, Al(OH) 3含量》98%) 12%，氫氧化鋁微粉(粒度0.2mm， Al(OH) 3含量》90%) 3%，硼酸(200目) 1.5%,硅灰1.5%。
把上述物料經(jīng)計(jì)量后投入行星式輪碾混合機(jī)，混合>8分鐘，然后裝雙層袋， 防止吸潮。
干式料采用振動(dòng)成型施工。施工前干式料中可加微量水混合，潤濕表面， 防止揚(yáng)灰。然后在中間包永久襯與胎模中加入本發(fā)明產(chǎn)品，采用逐層加入、振 動(dòng)成型的工藝。打結(jié)后加熱胎模，胎模加熱到超過195'C，氫氧化鋁微粉分解釋 放出水和活性氧化鋁。高溫下硼酸隨著水汽蒸發(fā)、擴(kuò)散。硅灰在有水的條件下 與鎂砂反應(yīng)，產(chǎn)生一定的結(jié)合作用。加熱到30(TC，保溫3小時(shí)。這時(shí)干式料有 一定強(qiáng)度可以脫模。之后用煤氣繼續(xù)烘烤，超過500'C時(shí)硼酐全部液化，促進(jìn)干 式料的燒結(jié)；超過90(TC時(shí)活性氧化鋁與鎂砂原位反應(yīng)生成微細(xì)鎂鋁尖晶石， 1000 °C以上溫度下形成陶瓷結(jié)合。
產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)化學(xué)成分MgO>75%;體積密度(280'Cl2h)》2. Og/cm3; 耐壓強(qiáng)度(280°C， 12h)》5MPa; (1500°C， 3h)》20MPa;線變化率 (1500°C， 3h): -2%~0o/o。
實(shí)施例二
配方燒結(jié)鎂砂(粒度3~lmm) 32.5%，電熔鎂砂(粒度〈lmm) 50%, 氧化鋁微粉(粒度1pm) 8%，棕剛玉(粒度0.045mm) 2%，氫氧化鋁微粉(粒 度lpm， Al(OH) 3含量》98%) 1%、水玻璃粉(硅酸鈉，150目)1.5%，硅灰 1%，松香粉末4%。
把上述物料經(jīng)計(jì)量后投入行星式輪碾混合機(jī)，混合>8分鐘后裝雙層袋，防 止吸潮。采用干法振動(dòng)成型施工
產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)化學(xué)成分MgO》75% ;體積密度 (280°Cl2h)》2.20g/cm3;耐壓強(qiáng)度(280°C， 12h)》8MPa; (1500°C， 3h)》20MPa; 線變化率(1500°C, 3h)±1.5%。
施工在中間包永久襯與胎模中加入發(fā)明產(chǎn)品，采用逐層加入、逐層振動(dòng) 的工藝。加熱胎模。胎模加熱到超過175"C，松香熔化、潤濕干式料。加熱到超過195'C，氫氧化鋁微粉分解，釋放出水和活性氧化鋁。高溫下硅灰在有水的條 件下與鎂砂反應(yīng)，產(chǎn)生一定的結(jié)合作用；水玻璃(硅酸鈉)溶解、擴(kuò)散，潤濕 在干式料顆粒、微粉表面，起到結(jié)合作用。加熱到30(TC，保溫3小時(shí)后脫模。 之后用煤氣烘烤，超過900。C，活性氧化鋁與鎂砂原位反應(yīng)生成尖晶石，形成陶 瓷結(jié)合。水玻璃、硅灰會(huì)促進(jìn)尖晶石反應(yīng)。 實(shí)施例三
配方燒結(jié)鎂砂(粒度3 lmm) 35%，電熔鎂砂(粒度〈lmm) 54%，礬 土粉(200目)1%，氫氧化鋁微粉(粒度2nm， Al (OH) 3含量》99%) 6%， 三聚磷酸鈉1%，硅灰1%,膨潤土 2%。把上述物料經(jīng)計(jì)量后投入行星式輪碾混 合機(jī)，混合〉8分鐘后裝雙層袋，防止吸潮。
施工在中間包永久襯與胎模中加入發(fā)明產(chǎn)品，采用逐層加入、逐層振動(dòng) 的工藝。打結(jié)后沿胎模倒入少量水，然后加熱胎模。胎模加熱到超過195'C，氫 氧化鋁微粉分解釋放出大量水和活性氧化鋁。高溫下，硅灰在有水的條件下與 鎂砂反應(yīng)，產(chǎn)生結(jié)合力。膨潤土吸潮起到結(jié)合作用。同時(shí)三聚磷酸鈉易溶于水， 從粉末狀態(tài)到溶解、然后潤濕在干式料內(nèi)部顆粒表面，起到結(jié)合作用。加熱到 300°C，保溫3小時(shí)后脫模。之后用煤氣繼續(xù)烘烤，超過622。C三聚磷酸鈉熔化， 促進(jìn)干式料的燒結(jié)。超過90(TC活性氧化鋁與鎂砂原位反應(yīng)生成尖晶石，形成陶
瓦5口 口 o
產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)化學(xué)成分MgO》80%;體積密度(280°C ，
12h)>2.10g/cm3;耐壓強(qiáng)度(280°C， 12h)^5MPa; (1500°C， 3h)^25MPa;線 變化率(150(TC， 3h)-2%~+0.5%。本產(chǎn)品不含碳，在連鑄中間包上使用時(shí)間大于 50小時(shí)。
權(quán)利要求
1、一種加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，其特征在于，所述耐火材料的成分為氫氧化鋁微粉1％～15％，鎂砂82％～89％，結(jié)合劑1.5％～6.5％，單位為重量百分?jǐn)?shù)。
2、 如權(quán)利要求l所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，其特征在于，所述 氫氧化鋁微粉中，氫氧化鋁含量大于90%，氫氧化鋁微粉的粒度小于0.2mm。
3、 如權(quán)利要求1所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式耐火材料，其特征在于， 所述鎂砂是以氧化鎂為主要成分的耐火原料，所述鎂砂包括電熔鎂砂、燒結(jié)鎂 砂、輕燒鎂砂中一種、兩種或三種的組合。
4、 如權(quán)利要求l所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，其特征在于，所指 促述結(jié)合劑包括低溫結(jié)合劑和中溫結(jié)合劑中的一種或幾種的組合；所述低溫結(jié) 合劑是指在干式料中加熱到30(TC以下即產(chǎn)生結(jié)合作用的物質(zhì)，所述低溫結(jié)合劑 包括硅灰、松香、膨潤土；所述中溫結(jié)合劑是促進(jìn)鎂質(zhì)干式料在300。C 1000。C 下燒結(jié)并提高強(qiáng)度的物質(zhì)，所述中溫結(jié)合劑包括可溶于水的硼酸、硼酸鹽、磷 酸鹽、硅酸鹽。
5、 如權(quán)利要求l所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，其特征在于，在所 述耐火材料中還加入1%~10%的以Al203為主要成分的耐火材料，所述以A1203 為主要成分的耐火材料包括礬土、棕剛玉、白剛玉、以及氧化鋁微粉中的一種 ^婁k禾中。
6、 如權(quán)利要求l所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，其特征在于，所述 結(jié)合劑包括低溫結(jié)合劑和中溫結(jié)合劑；氫氧化鋁微粉在烘烤過程中分解生成活 性氧化鋁和水蒸氣，水蒸氣潤濕干式耐火材料內(nèi)部的顆粒表面，使其中的鎂砂 和部分低溫結(jié)合劑的顆粒表面水化，使部分低溫結(jié)合劑熔解、擴(kuò)散，與鎂砂表 面產(chǎn)生結(jié)合作用；中溫結(jié)合劑與水蒸氣中的水接觸，與鎂砂表面產(chǎn)生粘結(jié)作用； 生成的活性氧化鋁在900。C后與鎂砂發(fā)生尖晶石反應(yīng)，形成大量微細(xì)鎂鋁尖晶 石，對(duì)鋼水、鋼渣起到抗?jié)B透作用。
全文摘要
一種加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式料，屬于一種耐火材料。所述加氫氧化鋁的中間包鎂質(zhì)干式耐火材料的成分為氫氧化鋁微粉1％～15％，鎂砂82％～89％，結(jié)合劑1.5％～6.5％，單位為重量百分?jǐn)?shù)。在烘烤和使用中氫氧化鋁微粉分解產(chǎn)生活性氧化鋁和水蒸氣，水蒸氣潤濕干式料內(nèi)部顆粒表面，使其中的鎂砂和硅灰表面水化，結(jié)合劑部分溶解、擴(kuò)散，與鎂砂表面產(chǎn)生結(jié)合作用。生成的活性氧化鋁在900℃后與鎂砂細(xì)粉發(fā)生尖晶石反應(yīng)，形成大量微細(xì)鎂鋁尖晶石，顯著提高干式料對(duì)鋼水、鋼渣的抗?jié)B透作用，并起到陶瓷結(jié)合作用。這種干式料不依靠酚醛樹脂、瀝青等含碳結(jié)合劑，既避免碳對(duì)低碳鋼鋼水增碳，也減少了有毒的煙氣排放。該產(chǎn)品施工采用干法成型，然后通過對(duì)金屬模具加熱，熱傳導(dǎo)干式料使結(jié)合劑熔化或固化，形成固定的中間包工作層，用于盛裝鋼水。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101423416SQ20081023485
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者俞曉東, 張雪松, 朱光永 申請(qǐng)人:江蘇蘇嘉集團(tuán)新材料有限公司