专利名称：一种镁钙质中间包干式工作衬料及其制备方法
技术领域：
本发明属于不定型耐火材料技术领域。尤其涉及一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料 及其制备方法。
背景技术：
中间包是炼钢工艺的最后一个冶金容器，它对钢水质量的影响很大。所以，人们对此进 行了大量的研究工作如降低中间包耐火材料消耗，充分发挥耐火材料的冶金功能(李楠.耐火材料与钢铁的反应及对钢质量的影响[M].北京冶金工业出版社，2005. 158-215.;吴华杰， 程志强，金山同，等.镁钙质和镁质中间包涂料对钢液洁净度的影响[J].耐火材料，2002,36(3): 145-147.);降低施工劳动量，改善用后解体性能(沈威，黄文熙，阂盘荣.水泥工艺学[M].北 京中国建筑工业出版社，1986.19.;李友胜，江华，李楠.石灰石对MgO质中间包干式料性 能的影响.武汉科技大学学报(自然科学版),2006，29(5): 455-481.);以及提高中间包工作效 率，减小环境污染，发展环保节能型产品，并根据铸坯质量要求选择合适的材质。中间包工作衬经历了绝热板和涂抹料阶段后，随着连铸中间包快速更换水口技术的突破， 开发出了中间包干式振动料。例如"连铸中间包碱性干式工作衬"技术(CN01115190.0)， 是以镁砂为主体的不定形组合物，其组份按重量百分比计为镁砂85_95%，硼化物0.5 — 3.0%,热塑性物质2—10%，磷酸盐1_3%，氟化物1一3%。"一种新型中间包镁钙质千式 工作衬"(CN02117935.2)是以合成镁钙砂、钝化白云石砂、钝化石灰石砂、煅烧白云石砂、 煅烧石灰石砂等为钙质原料，以铁鳞、粘土、硅微粉等为助烧结剂，以树脂、糖稀、PVC为 结合剂，经均匀混合制得干式衬材料。"镁白云石中间包干式工作衬料"(CN200610066295.8) 则主要由镁砂、白云石骨料与镁砂，a-Al203细粉及复合添加剂、酚醛树脂按比例混合而成。 "一种中间包干式振动料的制备方法"(CN200610018503.7)按重量百分含量将85 97%的镁 砂或镁橄榄石与3 15%的偏硅酸钠混合，搅拌均匀后采用胎膜振动成型，在100 40(TC烘 烤，脱模得到中间包干式振动料。"一种新型中间包干式工作衬"(CN02117371.0)它以镁砂、 橄榄石砂、合成镁钙砂、钝化白云石砂、钝化石灰石砂、煅烧橄榄石砂为基本原料，以硫酸 铝(Al2(S04)3.18H20)、聚合氯化铝(AlCly6H20)、卤盐(MgCl2'6H20)为结合剂，以铁鳞、粘土、 硅微粉为助烧结剂。"镁钙碳中间包干性工作衬料"(CN200510059787.X)是电熔镁砂、镁钙3砂、石墨、复合添加剂，酚醛树脂等均匀混合物。"一种中间包干式工作衬的制备方法"(CN200710062203.3)按重量百分含量将85-95%的镁砂与5-15%的葡萄糖或柠檬酸混合， 搅拌均匀后采用模胎振动成型。上述干式料为非水系材料，虽具有施工方便、能耗量小、寿命长、提高中间包工作效率 的特点，但存在以下缺点酚醛树脂不仅价格昂贵、成本高，且在烘烤过程中有刺激性气体 氨气、甲醛、游离酚等产生，污染环境，危害工人健康，炭化后的碳、氢有明显的增碳增氢 作用；以磷酸盐、氯化物、硫酸盐为结合剂的干式料在烘烤和使用过程中同样有强刺激性气 体产生，污染环境，危害工人健康；以单一偏硅酸钠为结合剂，需大量加入才能保证干式料 低温强度，导致低熔物增多，而显著影响材料的高温使用性能和用后解体性能；以镁砂、镁 橄榄石为主要原料对降低钢水夹杂物，提高钢坯质量作用甚微；引入镁钙砂，生石灰等含CaO 材料，由于CaO防水化技术尚不完善，而极易水化，产生膨胀致使镁钙砂或生石灰等粉化， 导致材料出现裂纹或开裂。发明内容本发明旨在克服现有干式料的不足，目的是提供一种价格便宜、环境友好、节约能源、 具有优良的冶金效果和使用后易于解体的镁钙质中间包干式工作衬。为完成上述任务，本发明采用的技术方案是按MgO为55~85 wt %和CaO为10~40 wt % 的理论含量，将55 65wt。/。的3 0rnrn的颗粒料、22~35 wt %的小于0.088mm粉料、0或0.5~8 wto/。的添加剂和6 12wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条件下烘烤， 脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂、菱镁矿、石灰石、白云石中的一种或 一种以上的混合物；粉料为镁砂、消石灰、石灰石、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的 混合物。所述的结合剂或为糖类及其衍生物和含水硅酸钠的混合剂，或为糖类及其衍生物和偏硅 酸钠的混合剂，或为糖类及其衍生物、含水硅酸钠和偏硅酸钠的混合剂。所述的糖类及其衍生物为葡萄糖、木糖、半乳糖、果糖、葡萄糖醛酸中的一种或一种以 上的混合剂。所述的添加剂为铁鳞、硅微粉、硼砂、粘土、石墨、炭黑中的一种或一种以上的混合剂。 由于采用上述技术方案，本发明工艺简单、施工方便，烘烤时间短、强度高、快速烘烤 无爆裂和脱落现象、烘烤过程基本无烟，不污染环境，不危害工人健康；采用的复合结合剂 价格低廉、复合结合剂中的少量无机盐中温促进烧结能力强，高温还可与基质材料生成部分高温物相，提高工作衬高温性能；所采用的含钙原料来源广泛，未经煅烧处理节约能源，价 格便宜且不水化，便于物料的存放；钙原料高温下分解的CaO是以f-CaO形式存在的，有利 于洁净钢水，吸附钢水中的A1203、 Si02等夹杂和降低钢中有害元素[S]、 [P]含量，这对洁 净钢冶炼是极为重要的；同时，还可根据原料的种类和纯度以及冶炼钢种的需要，调整添加 剂的加入种类和数量，满足不同需求。所制备的工作衬具有中温材料结合强度高、耐钢水冲 击能力强、高温抗侵蚀和抗渗透能力强、使用寿命长的特点；使用后强度低，解体性能好， 易于翻包。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式，对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。 实施例l一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16 wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3~0mm的颗粒料、28~34 wt %的小于0.088mm的镁 砂、2~4 wt %的添加剂和8~12 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件 下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、半乳糖和含水硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉和石墨 的混合剂。 实施例2一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16 wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3~0mm的颗粒料、28~34wt %的小于0.088mm粉料、 2 4wt。/。的添加剂和8 12 wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350。C条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和 石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、半乳糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉和石墨的 混合剂。 实施例3一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3~0mm的颗粒料、28~34wt %的小于0.088mm粉料、 2~4 wt %的添加剂和8~12 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和 消石灰的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、木糖、半乳糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉和 石墨的混合剂。 实施例4一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16 wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3~0mm的颗粒料、28~34 wt %的小于0.088mm粉料、 2-4wtn/。的石墨为添加剂和8 12wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条 件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为 镁砂和石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、葡萄糖醛酸、含水硅酸钠和偏硅酸钠的混合剂。 实施例5一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16 wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3 Ornrn的镁砂颗粒料、28~34 wt %的小于0.088mm 粉料、2~4城％的添加剂和8-12wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条 件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中，粉料为镁砂、消石灰、石灰石、白云石和 菱镁矿的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、果糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉和石墨的混 合剂。 实施例6一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为78~85 wt %和CaO为 10~16wt %的理论含量，将55 58wt。/。的3~0mm的颗粒料、28~34 wt %的小于0.088mm镁砂 粉料、2-4wtn/。的添加剂和8 12wtn/o的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条 件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂、菱镁矿、石灰石和白云石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、木糖和含水硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉和石墨的 混合剂。 实施例7一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为70~78 wt %和CaO为15~24 wt %的理论含量，将56 60wt。/o的3 0rnrn的颗粒料、32~35 wt %的小于0.088mm粉料、 0.5~2 wt %的添加剂和6 8 wtn/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和 石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为硼砂和粘土的混合剂。 实施例8一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为70~78wt %和CaO为 15~24 wt %的理论含量，将56 60wt。/。的3~0mm的颗粒料、32~35 wt %的小于0.088mm粉料、 0.5-2 wt %的添加剂和6~8 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂、石灰石和白云石中的混合物；粉料为镁砂和石灰石的混合物。所述的结合剂为糖类及其衍生物、含水硅酸钠和偏硅酸钠的混合剂，糖类及其衍生物为葡萄糖、木糖、半乳糖、果糖和葡萄糖醛酸的混合剂；添加剂为硼砂和粘土的混合剂。 实施例9一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为70-78 wt %和CaO为 15~24 wt %的理论含量，将56 60wt。/。的3 Ornrn的颗粒料、32~35 wt %的小于0.088mm粉料、 0.5~2 wt %的添加剂和6~8 wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和 石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、果糖和含水硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞和硅微粉的混合剂。 实施例10一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为70~78 wt %和CaO为 15~24 wt %的理论含量，将56 60wt。/。的3 Ornrn的颗粒料、32 35 wt %的小于0.088mm粉料、 0.5 2wto/()的添加剂和6 8wt。/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和 菱镁矿的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、木糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞和硅微粉的混合剂。 实施例11一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为65~72 wt %和CaO为22~28wt %的理论含量，将60 64wt。/。的3~0mm的颗粒料、24~28 wt %的小于0.088mm粉料、 3 6wte/。的添加剂和8 10wte/。的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖和含水硅酸钠的混合剂；添加剂为硅微粉、石墨和炭黑的混合剂。 实施例12一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为65~72 wt %和CaO为 22~28 wt %的理论含量，将60 64wt。/。的3~0mm的颗粒料、24~28wt %的小于0.088mm粉料、 3~6 wt %的添加剂和8~10 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂、菱镁矿和石灰石的混合物；粉料 为镁砂和消石灰的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、果糖和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为硅微粉、石墨和炭黑的混 合剂。 实施例13一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为60~65 wt %和CaO为 26~33 wt %的理论含量，将62 65wt。/。的3~0mm的颗粒料、22~26 wt %的小于0.088mm粉料、 4~8 wt %的添加剂和6~8 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和石灰石的混合物。所述的结合剂为葡萄糖、含水硅酸钠和偏硅酸钠的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉、硼 砂、粘土、石墨和炭黑的混合剂。 实施例14一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为60~65 wt %和CaO为 26~33 wt %的理论含量，将62 65wt。/。的3~0mm的颗粒料、22 26 wt %的小于0.088mm粉料、 4~8 wt %的添加剂和6~8 wt %的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 350'C条件下烘 烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂、消石灰和白云石的混合物。所述的结合剂为糖类及其衍生物和偏硅酸钠的混合剂，糖类及其衍生物为葡萄糖、木糖、半乳糖和葡萄糖醛酸的混合剂；添加剂为铁鳞、硅微粉、硼砂、粘土、石墨和炭黑的混合剂。实施例15一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为55~60 wt %和CaO为 32~40 wt %的理论含量，将58 62wt。/。的3~0mm的颗粒料、26~32 wt %的小于0.088mm粉料 和10~12 wt %的葡萄糖和偏硅酸钠为结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200 35(TC条件 下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂和石灰石的混合物；粉料为镁 砂和石灰石的混合物。 实施例16一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法按MgO为55~60 wt %和CaO为 32~40 wt %的理论含量，将58 62wt。/。的3~0mm的颗粒料、26~32 wt %的小于0.088mm粉料和6 12wtn/。的葡萄糖和含水硅酸钠为结合剂混合，工艺条件同实施例l 。其中颗粒料为镁 砂和石灰石的混合物；粉料为镁砂和消石灰的混合物。本实施例1~16所制备的工作衬的实测指标为抗折强度220。CX2h 0.9 3.76Mpa， 1100。CX3h 0.85 2.45Mpa， 1550 X3h 2.68 12.3Mpa;耐压强度220。CX2h 7.40 15.35Mpa， 1100。CX3h 1.55 9.66Mpa， 1550X3h 2.8 35.9Mpa;线变化率1100。CX3h -0.2 0.21%， 1550。CX3h-1.52 -0.36%;该干式工作衬料在中间包上使用，连续铸钢炉 数为12 28。本具体实施方式
工艺简单、施工方便，烘烤时间短、强度高、快速烘烤无爆裂和脱落现 象、烘烤过程基本无烟，不污染环境，不危害工人健康；采用的复合结合剂价格低廉、复合 结合剂中的少量无机盐中温促烧能力强，高温还可与基质材料生成部分高温物相，提高工作 衬高温性能；所采用的含钙原料来源广泛，未经煅烧处理节约能源，价格便宜且不水化，便 于物料的存放；钙原料高温下分解的CaO是以f-CaO形式存在的，有利于洁净钢水，吸附钢 水中的A1203、 Si02等夹杂和降低钢中有害元素[S]、 [P]含量，这对洁净钢冶炼是极为重要 的；同时，还可根据原料的种类和纯度以及冶炼钢种的需要，调整添加剂的加入种类和数量， 满足不同需求。所制备的工作衬具有中温材料结合强度高、耐钢水冲击能力强、高温抗渣侵 蚀能力强和使用寿命长的特点；使用后强度低，解体性能好，易于翻包。
权利要求
1、一种镁钙质中间包干式工作衬料的制备方法，其特征在于按MgO为55～85wt％和CaO为10～40wt％的理论含量，将55～65wt％的3～0mm的颗粒料、22～35wt％的小于0.088mm粉料、0或0.5～8wt％的添加剂和6～12wt％的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200～350℃条件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料；其中颗粒料为镁砂、菱镁矿、石灰石、白云石中的一种或一种以上的混合物；粉料为镁砂、消石灰、石灰石、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的混合物。
2、 根据权利要求l所述的镁钙质中间包干式工作衬料的制备方法，其特征在于所述的结 合剂或为糖类及其衍生物和含水硅酸钠的混合剂，或为糖类及其衍生物和偏硅酸钠的混合剂， 或为糖类及其衍生物、含水硅酸钠和偏硅酸钠的混合剂。
3、 根据权利要求2所述的镁钙质中间包干式工作衬料的制备方法，其特征在于所述的糖类及其衍生物为葡萄糖、木糖、半乳糖、果糖、葡萄糖醛酸中的一种或一种以上的混合剂。
4、 根据权利要求l所述的镁钙质中间包干式工作衬料的制备方法，其特征在于所述的添加剂为铁鳞、硅微粉、硼砂、粘土、石墨、炭黑中的一种或一种以上的混合剂。
5、 根据权利要求l、 2和4项中任一项所述的镁钙质中间包干式工作衬料的制备方法所 制备的镁钙质中间包干式工作衬料。
全文摘要
本发明涉及一种镁钙质中间包干式工作衬耐火材料及其制备方法。所采用的技术方案是按MgO为55～85wt％和CaO为10～40wt％的理论含量，将55～65wt％的3～0mm的颗粒料、22～35wt％的小于0.088mm粉料、0或0.5～8wt％的添加剂和6～12wt％的结合剂混合，经搅拌和振动成型后，在200～350℃条件下烘烤，脱模得到中间包干式工作衬料。其中颗粒料为镁砂、菱镁矿、石灰石、白云石中的一种或一种以上的混合物；粉料为镁砂、消石灰、石灰石、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的混合物。本发明工艺简单、施工方便，成本低、环境友好、节约能源；所制备的镁钙质中间包干式工作衬具有优良的冶金效果和使用后易于解体的特点。
文档编号C04B35/66GK101328071SQ200810048640
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者张保国, 王周福, 王玺堂, 鹏 程 申请人:武汉科技大学