本發(fā)明涉及一種用于大型鋼包包底工作襯的干式搗打料。

背景技術(shù)：

鋼包即鋼水包，一般指容重超過120噸鋼水的鋼包為大型鋼包，主要用于煉鋼廠、鑄造廠在轉(zhuǎn)爐或電爐前承接鋼水、進(jìn)行澆注作業(yè)，其主要擔(dān)負(fù)著載運(yùn)鋼水和進(jìn)行爐外精煉的雙重任務(wù)。煉鋼技術(shù)不斷發(fā)展，冶煉溫度提高和連鑄比增加，鋼水在鋼包中停留時(shí)間延長，尤其是爐外精煉LF、RH工藝對鋼包內(nèi)襯要求越來越苛刻。大型鋼包包底耐材工作襯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包底沖擊區(qū)預(yù)制塊、透氣磚和水口座磚的設(shè)置，制約了包底工作襯耐材結(jié)構(gòu)的改變，使包底工作襯的溫度分布和應(yīng)力分布復(fù)雜化。由于鋼包包底工作襯耐材處在受鋼包外殼嚴(yán)格制約平面中，因此，鋼包包底耐材的使用損毀，除了高溫鋼水和渣的沖涮侵蝕，還存在剝落、開裂和滲鋼造成的損壞，包底耐材產(chǎn)生剝落、開裂和滲鋼的原因，是使用中劇烈的溫度變化和耐材高溫下物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的體積效應(yīng)。對于大型鋼包而言，耐材高溫下體積效應(yīng)的累計(jì)作用使鋼包包底耐材更易產(chǎn)生剝落、開裂和滲鋼損壞。

一般而言，鋼包包底耐材應(yīng)具有合理的熱態(tài)膨脹率，避免開裂的產(chǎn)生，防止?jié)B鋼；具有較高的抗渣和抗沖刷性能，使包底工作襯具有高壽命。鋼包包底工作襯耐材主要有高鋁質(zhì)、鋁鎂碳質(zhì)、蠟石-SiC質(zhì)和高純的鋁尖晶石質(zhì)或者鋁鎂質(zhì)，材料的施工形式一般為澆注料澆注成型，或者預(yù)制件（磚）砌筑成型。近年來國內(nèi)外許多鋼廠為實(shí)現(xiàn)鋼包使用壽命的穩(wěn)定化，降低耐火材料消耗，在大型鋼包，尤其低碳鋼、超低碳鋼和潔凈鋼鋼種冶煉用鋼包包底普遍使用了剛玉-尖晶石澆注料或者預(yù)制塊。

采用澆注料制備鋼包包底，一般采用鋁酸鈣水泥、ρ-Al₂O₃作為結(jié)合劑，也有專利ZL200410017481.3公開一種大型鋼包包底耐火材料采用鎂質(zhì)結(jié)合劑，這些耐火材料都需要添加4～7wt%水，澆注料澆注成型后，需要在室溫下進(jìn)行12小時(shí)以上時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，以利于結(jié)合劑與水發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度，在鋼包使用前，添加的這些水分需要完全排除，所以鋼包要經(jīng)歷從低溫到高溫烘烤，且包底作為鋼包的最下部區(qū)域，其厚度要大于包壁工作層的厚度，所以包底的烘烤成為鋼包烘烤的限制性環(huán)節(jié)，一般鋼包從室溫到高溫（800℃以上）需要經(jīng)歷40個(gè)小時(shí)或更長的時(shí)間，鋼包在烘烤過程中需要花費(fèi)大量的燃料；預(yù)制件和磚一般生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行烘烤，在使用時(shí)烘烤要求要低于澆注料，但存在磚縫，包襯材料的整體性能低于澆注料，且包底在重新砌筑時(shí)，殘磚不能像澆注料那樣進(jìn)行剝皮套澆，必須全部更換，造成材料的大量浪費(fèi)。另外無論是澆注料還是預(yù)制件在使用時(shí)都形成了一個(gè)致密整體，當(dāng)有結(jié)構(gòu)應(yīng)力產(chǎn)生時(shí)，材料自身無法消化應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力積累并隨著應(yīng)力積累的增加，當(dāng)累積應(yīng)力大于材料的自身結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，包底工作襯發(fā)生結(jié)構(gòu)剝落，降低材料的使用壽命。目前，在鋼包包底工作襯為剛玉-尖晶石材質(zhì)時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力對材料壽命的影響已經(jīng)大于鋼包渣鐵侵蝕造成的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于大型鋼包包底工作襯的干式搗打料，本搗打料克服現(xiàn)用耐材在使用過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力無法自身釋放消化、產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落造成包底工作襯壽命降低的缺陷，減少澆注料需要長時(shí)間烘烤的能源消耗，避免了耐材的浪費(fèi)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于大型鋼包包底工作襯的干式搗打料包括以下組分，白剛玉或者板狀剛玉60～80 wt%，α-氧化鋁微粉或者剛玉除塵粉5～15 wt%，鎂砂細(xì)粉5～15 wt%，鋁鎂尖晶石細(xì)粉5～20 wt%，燒結(jié)助劑0.2～1.5 wt%。

進(jìn)一步，所述白剛玉或者板狀剛玉包括粒徑 5～3mm的白剛玉或者板狀剛玉 5～10 wt%、粒徑 3～1mm的白剛玉或者板狀剛玉 30～40 wt%、粒徑 1～0.154mm的白剛玉或者板狀剛玉 20～35 wt%和粒徑 ≤0.154mm的白剛玉或者板狀剛玉 5～15wt%。

進(jìn)一步，所述α-氧化鋁微粉或者剛玉除塵粉的粒徑≤2μm。

進(jìn)一步，所述鎂砂細(xì)粉為97高純品級(jí)，并且粒徑≤63μm。

進(jìn)一步，所述鋁鎂尖晶石細(xì)粉為高純燒結(jié)鋁鎂尖晶石細(xì)粉，其中氧化鋁含量在75~85 wt%，鋁鎂尖晶石細(xì)粉的粒徑≤63μm。

進(jìn)一步，所述燒結(jié)助劑是硼酐。

由于本發(fā)明用于大型鋼包包底工作襯的干式搗打料采用了上述技術(shù)方案，即本搗打料包括以下組分，白剛玉或者板狀剛玉60～80 wt%，α-氧化鋁微粉或者剛玉除塵粉5～15 wt%，鎂砂細(xì)粉5～15 wt%，鋁鎂尖晶石細(xì)粉5～20 wt%，燒結(jié)助劑0.2～1.5 wt%。本搗打料克服現(xiàn)用耐材在使用過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力無法自身釋放消化、產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落造成包底工作襯壽命降低的缺陷，減少澆注料需要長時(shí)間烘烤的能源消耗，避免了耐材的浪費(fèi)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的搗打料在抗渣后的坩堝截面圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的搗打料在抗渣后的坩堝截面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的搗打料在抗渣后的坩堝截面圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的搗打料在抗渣后的坩堝截面圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例5的搗打料在抗渣后的坩堝截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明用于大型鋼包包底工作襯的干式搗打料包括以下組分，白剛玉或者板狀剛玉60～80 wt%，α-氧化鋁微粉或者剛玉除塵粉5～15 wt%，鎂砂細(xì)粉5～15 wt%，鋁鎂尖晶石細(xì)粉5～20 wt%，燒結(jié)助劑0.2～1.5 wt%。

進(jìn)一步，所述白剛玉或者板狀剛玉包括粒徑 5～3mm的白剛玉或者板狀剛玉 5～10 wt%、粒徑 3～1mm的白剛玉或者板狀剛玉 30～40 wt%、粒徑 1～0.154mm的白剛玉或者板狀剛玉 20～35 wt%和粒徑 ≤0.154mm的白剛玉或者板狀剛玉 5～15wt%。

優(yōu)選的，所述α-氧化鋁微粉或者剛玉除塵粉的粒徑≤2μm。

優(yōu)選的，所述鎂砂細(xì)粉為97高純品級(jí)，并且粒徑≤63μm。

優(yōu)選的，所述鋁鎂尖晶石細(xì)粉為高純燒結(jié)鋁鎂尖晶石細(xì)粉，其中氧化鋁含量在75~85 wt%，鋁鎂尖晶石細(xì)粉的粒徑≤63μm。

優(yōu)選的，所述燒結(jié)助劑是硼酐。

本搗打料選擇目前所采用應(yīng)用性能最好的鋁尖晶石材質(zhì)為主料，利用硼酐為燒結(jié)助劑，在使用過程中不需要加入任何水分或者其他結(jié)合劑，直接干法搗打成包底工作襯使用。材料在制備和成型時(shí)不引入水分，減少了現(xiàn)用材料排出水分而需長時(shí)間烘烤造成的能源消耗；燒結(jié)助劑在鋼包烘烤超過350℃時(shí)即產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度，燒結(jié)助劑開始熔化并向包底表面擴(kuò)散，促進(jìn)包底表面材料的強(qiáng)度升高，滿足鋼包的使用要求，而內(nèi)部由于溫度梯度的因素，遠(yuǎn)離工作面的位置仍為搗打成型的松散結(jié)構(gòu)；鋼包在使用時(shí)，鋼水的熱量傳遞至包底工作襯材料，這樣工作襯材料表面產(chǎn)生燒結(jié)，阻止鋼水和熔渣的滲透，而工作襯材料內(nèi)部由于其松散結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱性差，包底工作襯與鋼水接觸面至工作襯內(nèi)部存在溫度梯度，這樣整個(gè)工作襯形成由接觸鋼水面至內(nèi)部為致密到半致密再到松散的結(jié)構(gòu)，因此包底工作襯使用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力被工作襯內(nèi)部松散處吸收，結(jié)構(gòu)應(yīng)力消除；并隨著工作襯表面材料逐漸被消耗，包底工作襯變薄，但仍然是由接觸鋼水面至內(nèi)部為致密到半致密再到松散的結(jié)構(gòu)，當(dāng)包底工作襯厚度小于60mm或者鋼包其它原因到了其使用壽命，對包底工作襯進(jìn)行維修或者打制新的包底工作襯。在維修或者重新打制新的包底工作襯時(shí)，只需將與鋼水接觸的表面一層致密材料去掉，剩余材料仍然可以重復(fù)使用。

采用本搗打料制成的包底工作襯減少了現(xiàn)用包底工作襯在使用前排除水分而需要大量能源的消耗，克服了使用過程中由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力不能得到釋放造成的結(jié)構(gòu)剝落，并且無含CaO或SiO₂等結(jié)合劑的添加，提高了包底工作襯材料的純度，包底工作襯材料抗鋼水和熔渣的侵蝕性能提高，使用壽命也相應(yīng)增加；制備新的包底工作襯時(shí)，只需要去除原工作襯表面致密層材料即可以加入新料搗打成型，殘余的半致密層和松散層材料仍然可以保留使用。本搗打料還可適用于超低碳鋼和一般潔凈鋼鋼種對鋼包耐材的要求，也可以降低材料的檔次用在小型鋼包，尤其適用于北方冬季烘烤難以實(shí)現(xiàn)的地方，提高了鋼包的周轉(zhuǎn)效率。

本搗打料方便制備包底工作襯，以本搗打料的各材料為原料，加入攪拌機(jī)攪拌混合均勻，在鋼包包底進(jìn)行干式搗打成型即可使用。

實(shí)施例1-5搗打料的原料配比如表1所示，實(shí)施例1-5搗打料的性能如表2所示，實(shí)施例1-5搗打料在抗渣后的坩堝截面圖如圖1至圖5所示。

表1 實(shí)施例1-5原料配比

表2 實(shí)施例1-5材料的性能

由表2和圖1至圖5顯示，本包底工作襯用干式搗打料在1600℃保溫3小時(shí)燒成后，材料內(nèi)部沒有形成致密結(jié)合，從表面到內(nèi)部材料的結(jié)合程度由致密到半致密到松散，內(nèi)部的松散結(jié)構(gòu)可以吸收消化材料在高溫使用時(shí)表面產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力；材料具有良好的抗侵蝕性能，在使用過程中能抵抗鋼水和熔渣的侵蝕。