一種用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其化學成分及質(zhì)量百分數(shù)為：Al2O375-92%，MgO4-20%，C0.3-5%。所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料是由12-90%的含氧化鋁的原料，預制含碳復合料5-50%，鎂鋁尖晶石原料0-20%；3-10%的鋁酸鹽水泥、3-18%的活性氧化鋁微粉、0.10-0.15%的減水劑構(gòu)成的混合料；預制的含碳顆粒中的石墨牢固地與顆粒料或細粉粘接在一起，從而形成較為穩(wěn)定的含碳的復合顆粒。以這種形式引入石墨，比單純引入石墨要好得多，分散的也均勻。同時，在該澆注料中引入石墨后，則材料內(nèi)部在高溫使用條件下氣氛變?yōu)檫€原性氣氛，不但提升了該澆注料的高溫性能，同時也抑制了精煉渣向澆注料內(nèi)部的滲透，大大改進了該澆注料的高溫使用性能。
【專利說明】一種用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于LF精煉鋼包的工作襯含碳材料，屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼包精煉是高質(zhì)量鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常用的精煉方式有LF精煉、RH、VD等，其中LF精煉是鋼廠使用量較高的一種精煉方式，也是對鋼包工作襯材料損毀較為嚴重的精煉工藝。如何提高耐火材料的長壽性一直是LF精煉鋼包的發(fā)展方向。
[0003]LF精煉包括電弧加熱、鋼水脫硫等工藝。由于電弧加熱，鋼水溫度較高，一般高達1650-1750°C。鋼水脫硫時常用的脫硫造渣劑有石灰、螢石等，其中螢石是熔點較低的化渣劑，對鋼包包襯耐火材料的損毀也是最嚴重的。LF精煉渣的特點就是高溫粘度非常稀，在耐火材料的滲透深度比較深，而隨著精煉渣的滲入，與耐火材料發(fā)生反應，產(chǎn)生溶蝕；而在溫度降低到常溫時，精煉渣又由于其中的氧化鈣含量較高而呈現(xiàn)粉狀，無法對耐火材料形成保護。
[0004]因此，用于LF精煉的鋼包用材料一般采用鎂碳磚等含碳材料或采用基于板狀剛玉、電熔白剛玉的鋁鎂系澆注料或剛玉尖晶石澆注料等高純體系材料。鎂碳磚及鋁鎂碳磚，含有石墨組分，鋼水和熔渣都不易潤濕，因此，鎂碳和鋁鎂碳磚等材料比較適合于LF精煉鋼包。高純鋁鎂系澆注料或剛玉尖晶石澆注料則是依靠其自身的高純性來抵抗熔渣侵蝕，但是由于精煉渣粘度較低，在鋁鎂或剛玉尖晶石中的滲透層較深，導致該體系的澆注料使用中常出現(xiàn)滲透層較厚、繼而變質(zhì)、剝落等，或是由于熔渣與耐火材料的化學反應導致變質(zhì)層的熔點降低，高溫性能變差，有地導致該高純澆注料的使用壽命大大降低。
[0005]相對鎂碳磚和鋁鎂碳磚，高純體系的鋁鎂或剛玉尖晶石澆注料的生產(chǎn)成本較低，現(xiàn)場澆注的工作襯整體性好，但是，由于不能有效抵抗熔渣的滲入，材料變質(zhì)嚴重，鋁鎂及剛玉尖晶石質(zhì)材料的優(yōu)勢無法得到充分體現(xiàn)。
[0006]為抑制精煉渣在高純鋁鎂或剛玉尖晶石澆注料中的滲透，國內(nèi)外曾進行過含碳的高純鋁鎂或剛玉尖晶石澆注料的研發(fā)，碳組分的引入方式主要有石墨、炭黑、浙青等。
[0007]石墨的抗氧化性較為出色。為改善石墨在水中的潤濕性，國內(nèi)外在石墨的表面處理、包覆處理等方面進行了較多工作，但由于仍然無法使石墨均勻分散于澆注料中而未取得應用。炭黑和浙青可以較好地分散于澆注料中，也有將炭黑和浙青引入澆注料的先例，但由于炭黑和浙青的炭化產(chǎn)物都是無定型炭，極易氧化，因此，以浙青和炭黑為碳源的澆注料都無法取得較好的使用效果。目前用于鋼水精煉的鋼包工作襯的不定形材料仍然為無碳的鋁鎂或剛玉尖晶石系材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為開發(fā)一種有效抑制LF精煉渣在澆注料中的滲透，改善澆注料抗熔渣的滲透和侵蝕性能的材料，本發(fā)明的目的在于提供一種既可以使石墨在水中有效分散，又具有較好抗氧化性的含碳的鋼包包襯澆注料。
[0009]一種精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其化學成分及質(zhì)量百分數(shù)為:Al2O3 75-92%，MgO 4-20%, C 0.3-5%ο
[0010]進一步的，所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料是由12-90%的含氧化鋁的原料，預制含碳復合料5-50%，鎂鋁尖晶石原料0-20% ；3-10%的鋁酸鹽水泥、3-18%的活性氧化鋁微粉、0.10-0.15%的減水劑構(gòu)成的混合料；所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料由顆粒料和粉料兩部分組成，且顆粒料和粉料的質(zhì)量比為1:1~4:1 ;其中，所述含氧化鋁的原料的Al2O3含量聞于60%,粒度小于30mm。
[0011]進一步的，所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料中的碳組分是以預先制備好的含碳復合料的形式引入的，所述含碳復合料包括含碳復合顆粒和含碳復合粉體，其中，所述含碳復合顆粒的粒徑小于5mm。
[0012]優(yōu)選的，所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料的顆粒料的成分和質(zhì)量百分數(shù)配比為:含氧化鋁的原料的顆粒料30-75%、預制的含碳復合顆粒料5飛0%、鎂鋁尖晶石顆粒料0-35% ;且各種顆粒粒徑均小于5mm。所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料的粉料的成分和質(zhì)量百分數(shù)配比包括:預制的含碳復合粉10-45%，含氧化鋁的原料粉20-70%，氧化鋁活性微粉為10~25%，純鋁酸鹽水泥為0~15%，硅微粉為2~10%，鎂鋁尖晶石0~30%，氧化鎂0~20%，分散劑3~10%、防爆劑0.05、.5% ;細粉粒度為200目。所述的含氧化鋁的原料是高鋁礬土、棕剛玉、亞白剛玉、白剛玉、燒結(jié)剛玉中的一種或幾種。
[0013]優(yōu)選的，所述的預制的含碳復合料為經(jīng)過高壓成型、干燥后再經(jīng)破碎而制備的，其成分和質(zhì)量百分數(shù)配比按照含氧化鋁的原料72-93%、鎂砂3-22%、石墨4-14%的比例混合，預制的含碳復合料的化學成分和質(zhì)量分數(shù)為=Al2O3 65-90%, MgO 5-30%, C 5-15%;其中，所述的預制的含碳顆粒料是將上述原料共磨2~20h后以樹脂、浙青或葡萄糖為結(jié)合劑，經(jīng)高壓成型、烘干后再破碎成小于5_的顆粒制成；所述的預制的含碳粉料是將上述原料共磨2~20h后烘干而成。
[0014]進一步的，所述鋁酸鹽水泥、活性氧化鋁微粉及減水劑的質(zhì)量之和占總體質(zhì)量的百分比為6-18%。
[0015]進一步的，所述的預制的含碳復合料中的碳組分主要來源于石墨。
[0016]進一步的，所述的含氧化鋁的原料是高鋁礬土、棕剛玉、亞白剛玉、白剛玉、燒結(jié)剛玉中的一種或幾種。
[0017]預制的含碳顆粒中的石墨牢固地與顆粒料或細粉粘接在一起，從而形成較為穩(wěn)定的含碳的復合顆粒。以這種形式引入石墨，比單純引入石墨要好得多，分散的也均勻。同時，在該澆注料中引入石墨后，則材料內(nèi)部在高溫使用條件下氣氛變?yōu)檫€原性氣氛，不但提升了該澆注料的高溫性能，同時也抑制了精煉渣向澆注料內(nèi)部的滲透，大大改進了該澆注料的高溫使用性能。
[0018]

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例1
澆注料的顆粒和粉體部分按照重量百分比為65%: 35%計量。顆粒部分中的板狀剛玉顆粒料為46%，預制的含碳復合顆粒為54% ;細粉部分:預制的含碳復合粉40.8%，板狀剛玉粉24.6%，氧化鋁活性微粉為16.1%，純鋁酸鹽水泥為10.4%，硅微粉為2.9%，分散劑5%、防爆劑0.2%。將上述各料稱好后導入攪拌機內(nèi)混煉均勻，加適量水攪拌，然后直接加入到鋼包的胎膜或模具中。待養(yǎng)生、干燥后即可進行應用。
[0021]本實施例為水泥結(jié)合體系的含碳澆注料，其中骨料主要為板狀剛玉和預制的含碳復合顆粒，細粉部分為剛玉和鋁酸鹽水泥及氧化鋁微粉等；該澆注料的石墨含量較高，耐鋼水滲透性能優(yōu)越，適合于精煉鋼包的包底以及渣道等熔渣滲透較為嚴重的區(qū)域。
[0022]實施例2
澆注料的顆粒和粉體部分按照重量百分比為70%: 30%計量。顆粒部分中的板狀剛玉顆粒料為69%，預制的含碳復合顆粒為31% ;細粉部分:尖晶石細粉26.4%，板狀剛玉細粉37%，氧化鋁活性微粉為15.8%，純鋁酸鹽水泥為10.7%，硅微粉為2.8%，分散劑7%、防爆劑
0.3%。將上述各料稱好后導入攪拌機內(nèi)混煉均勻，加適量水攪拌，然后直接加入到鋼包的胎膜或模具中。待養(yǎng)生、干燥后即可進行應用。
[0023]本實施例為水泥結(jié)合體系的含碳澆注料，其中骨料主要為板狀剛玉及預制的含碳復合顆粒，細粉部分加入尖晶石來強化材料的抗熔渣滲透性；該材料的高溫強度較高，適合于精煉鋼包的鋼水沖蝕較為嚴重的區(qū)域。
[0024]實施例3 澆注料的顆粒和粉體部分按照重量百分比為60%: 40%計量。顆粒部分中的棕剛玉顆粒31%，板狀剛玉顆粒料為31%，尖晶石顆粒為31%，預制的含碳復合顆粒為7% ;細粉部分:氧化鎂細粉為13.1%，板狀剛玉細粉59.1%，氧化鋁活性微粉為16%，硅微粉為5.6%，分散劑6%、防爆劑0.2%。將上述各料稱好后導入攪拌機內(nèi)混煉均勻，加適量水攪拌，然后直接加入到鋼包的胎膜或模具中。待養(yǎng)生、干燥后即可進行應用。
[0025]本實施例為無水泥結(jié)合體系的含碳澆注料，其中骨料主要為棕剛玉、尖晶石、板狀剛玉及預制的含碳復合顆粒，細粉部分加入鎂砂細粉，期望與氧化鋁等形成原位尖晶石來強化該澆注料的高溫強度和抗熔渣滲透性；該材料的高溫強度較高，適合于精煉鋼包的鋼水沖蝕較為嚴重的區(qū)域。
[0026]實施例4
澆注料的顆粒和粉體部分按照重量百分比為65%: 35%計量。顆粒部分中的高鋁礬土23%，板狀剛玉顆粒料為46%，預制的含碳復合顆粒為31% ;細粉部分:氧化鎂細粉為13.4%，板狀剛玉細粉46.5%，預制的含碳復合粉13.9%，氧化鋁活性微粉為16.3%，硅微粉為5.7%，分散劑4%、防爆劑0.2%。將上述各料稱好后導入攪拌機內(nèi)混煉均勻，加適量水攪拌，然后直接加入到鋼包的胎膜或模具中。待養(yǎng)生、干燥后即可進行應用。
[0027]本實施例為無水泥結(jié)合體系的含碳澆注料，其中骨料主要為高鋁礬土、板狀剛玉及預制的含碳復合顆粒，細粉部分加入鎂砂細粉，期望與氧化鋁等形成原位尖晶石來強化該澆注料的高溫強度和抗熔渣滲透性，同時細粉中引入預制的含碳復合粉來強化抗?jié)B透性；該材料的成本較低，抗熔渣滲透性好，適合于精煉鋼包的倒渣的渣道等滲透較為嚴重的區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料化學成分及質(zhì)量百分數(shù)為=Al2O3 75-92%, MgO 4-20%, C 0.3_5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料是由12-90%的含氧化鋁的原料，預制含碳復合料5-50%，鎂鋁尖晶石原料0-20% ;3-10%的鋁酸鹽水泥、3-18%的活性氧化鋁微粉、0.10-0.15%的減水劑構(gòu)成的混合料；所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料由顆粒料和粉料兩部分組成，且顆粒料和粉料的質(zhì)量比為1:1~4:1 ;其中，所述含氧化鋁的原料的Al2O3含量高于60%，粒度小于30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料中的碳組分是以預先制備好的含碳復合料的形式引入的，所述含碳復合料包括含碳復合顆粒和含碳復合粉體，其中，所述含碳復合顆粒的粒徑小于5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料的顆粒料的成分和質(zhì)量百分數(shù)配比為:含氧化鋁的原料的顆粒料30-75%、預制的含碳復合顆粒料5飛0%、鎂鋁尖晶石顆粒料0-35% ;且各種顆粒粒徑均小于5mm ο
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述精煉鋼包工作襯的含碳澆注料的粉料的成分和質(zhì)量百分數(shù)配比包括:預制的含碳復合粉10~45%，含氧化鋁的原料粉20~70%，氧化鋁活性微粉為10~25%，純鋁酸鹽水泥為0~15%，硅微粉為2~10%，鎂鋁尖晶石0~30%，氧化鎂0~20%，分散劑3~10%、防爆劑0.05^0.5% ;細粉粒度為200目ο
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述的預制的含碳復合料為經(jīng)過高 壓成型、干燥后再經(jīng)破碎而制備的，其成分和質(zhì)量百分數(shù)配比按照含氧化鋁的原料72-93%、鎂砂3-22%、石墨4-14%的比例混合，預制的含碳復合料的化學成分和質(zhì)量分數(shù)為=Al2O3 65-90%, MgO 5-30%, C 5-15% ;其中，所述的預制的含碳顆粒料是將上述原料共磨2~20h后以樹脂、浙青或葡萄糖為結(jié)合劑，經(jīng)高壓成型、烘干后再破碎成小于5mm的顆粒制成；所述的預制的含碳粉料是將上述原料共磨2~20h后烘干而成。
7.根據(jù)權(quán)利2中所述的用于精煉鋼包工作襯用澆注料，其特征在于:所述鋁酸鹽水泥、活性氧化鋁微粉及減水劑的質(zhì)量之和占總體質(zhì)量的百分比為6-18%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述的預制的含碳復合料中的碳組分主要來源于石墨。
9.根據(jù)權(quán)利要求4飛任意一項所述的用于精煉鋼包工作襯的含碳澆注料，其特征在于:所述的含氧化鋁的原料是高鋁礬土、棕剛玉、亞白剛玉、白剛玉、燒結(jié)剛玉中的一種或幾種。
【文檔編號】C04B35/66GK104072169SQ201410329712
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】陳俊紅, 李斌, 宿金棟, 李曉萍, 劉文娜, 楊樹磊, 孫秀芹, 杜雨潔, 閆明偉, 祁圣堃 申請人:北京科技大學