1.本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种中间包高铝质工作衬干式料、工作衬及其制备方法。
背景技术：
2.我国的钢铁冶炼技术在科技工作者的不懈努力下得到长足发展，洁净钢也成为国内一些钢厂为赢得市场以及国际声誉而争相追求的产品。所以，必须适时开发出一种成熟的适应洁净钢冶炼要求的中间包工作衬耐火材料。
3.中间包干式振动料因其具有施工方便、烘烤时间短、使用寿命长、抗渣性能好、对钢液污染小、保温效果好、能量消耗低、劳动强度低、施工设备简单、易于翻包等优点而在各大钢厂得到广泛应用。目前中间包镁质干式料应用最为广泛，因为该干式料具有较好的抗高铁和碱性熔渣侵蚀性能、使用寿命长、不污染钢液、施工方便、易脱包翻包等特点。
4.钢厂在浇注含铝钢时，由于含铝钢中使用铝脱氧，可以将钢中[o]含量降到较低水平，但其脱氧产物为al2o3，熔点较高而且很难从钢中去除。工作衬镁质干式料中的mgo在钢中溶解达到一定量，会和脱氧产物al2o3反应生成镁铝尖晶石，其熔点也较高。导致含铝钢在开浇及浇注过程中经常出现水口结瘤、铸坯夹杂等现象，造成铸机中断以及产品质量不合格等事故。据统计，某钢厂在浇注含铝钢时由于钢水流动性问题引起的事故停浇比例为8%，给生产顺行带来较大影响。同时，附着在中包水口壁上的堵塞物脱落，会引起结晶器液面波动，可能在钢中形成大型夹杂物，导致在轧制过程中出现劈钢等事故出现。
[0005]
因此，现有中间包镁质工作衬已不能满足含铝钢的浇钢要求，亟需开发一种适用于含铝钢的中间包干式料。
技术实现要素：
[0006]
本发明解决的技术问题是提供一种中间包高铝质工作衬干式料、工作衬及其制备方法，该中间包工作衬干式料不含mgo，可以满足含铝钢的浇钢要求；且体密高，强度较高，能够满足现场脱模施工要求；同时具有很好的抗渣侵蚀性能。
[0007]
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种中间包高铝质工作衬干式料，其制备原料包括以下质量份数的组分：铝矾土与刚玉共80-100份、结合剂2-8份、烧结剂1-3份、改质剂1-3份。
[0008]
优选地，其制备原料包括以下质量份数的组分：铝矾土与刚玉共92-94份、结合剂4-6份、烧结剂1-2份、改质剂1-2份。
[0009]
优选地，铝矾土与刚玉中，粒度5-3mm的铝矾土与刚玉、粒度2-1mm的铝矾土与刚玉、粒度0.83mm-0.074mm的铝矾土与刚玉、粒度《0.074mm的铝矾土与刚玉的质量比为（10-20）：（20-25）：（20-40）：（22-28）。
[0010]
优选地，铝矾土中，al2o3≥80wt%，fe2o3≤2.5wt%，颗粒体积密度≥3.05g/cm3；刚玉中，al2o3≥99wt%，fe2o3≤0.1wt%，颗粒体积密度≥3.45g/cm3。
[0011]
优选地，所述结合剂为酚醛树脂或葡萄糖。
[0012]
优选地，所述烧结剂为红黏土、膨润土、硼酐、硼酸、硼砂中的一种或几种的混合。
[0013]
优选地，所述改质剂为碳化硅。
[0014]
本发明的另一方面提供中间包高铝质工作衬，采用上述的中间包高铝质工作衬干式料制备得到。
[0015]
本发明的再一方面提供一种上述的中间包高铝质工作衬的制备方法，包括以下步骤：s1. 按照选定质量份数将铝矾土、刚玉、所述结合剂、所述烧结剂、所述改质剂混合，得到中间包高铝质工作衬干式料；s2. 将步骤s1的所述中间包高铝质工作衬干式料定型、烘烤，得到所述中间包高铝质工作衬。
[0016]
优选地，步骤s1具体包括以下步骤：按照选定质量份数将铝矾土、刚玉混合2-3min，然后加入所述结合剂、所述烧结剂、所述改质剂混合5-6min，得到所述中间包高铝质工作衬干式料。
[0017]
优选地，步骤s2具体包括以下步骤：将所述中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，然后启动振动电机振动5-10min，再于200-400℃温度中烘烤1-2h，脱模后，得到所述的中间包高铝质工作衬。
[0018]
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明的中间包高铝质工作衬干式料，采用铝矾土或刚玉作为主要原料，高铝质干式料化学性能稳定，对酸性和碱性钢渣均有良好的抵抗能力；由于不含mgo，可以满足含铝钢的浇钢要求，避免含铝钢在开浇及浇注过程中经常出现水口结瘤、铸坯夹杂等现象，保证生产顺行；由于不含mgo，不会和脱氧产物al2o3反应生成镁铝尖晶石导致铸坯夹杂；所用原料铝矾土和刚玉主晶相为α-al2o3，其线膨胀系数为8.0
×
10-6
℃-1
，约为方镁石（线膨胀系数为15
×
10-6
℃-1
）的1/2，因此铝质干式料在烘烤过程塌包概率大大降低。本发明的中间包高铝质工作衬干式料通过进一步精确控制主料与添加剂的质量份数，提高中间包工作衬干式料制备得到的工作衬的耐压强度和耐烧蚀性能；颗粒级配采用断档式，可以提高干式料的体积密度，进一步强化干式料的抗渣侵蚀性能。
具体实施方式
[0019]
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
本发明实施例第一方面提供一种中间包高铝质工作衬干式料，其制备原料包括以下质量份数的组分：铝矾土与刚玉共80-100份、结合剂2-8份、烧结剂1-3份、改质剂1-3份。
[0021]
本实施例的中间包高铝质工作衬干式料，采用铝矾土或刚玉作为主要原料，铝质干式料化学性能稳定，对酸性和碱性钢渣均有良好的抵抗能力；干式料中不含mgo，可以满
足含铝钢的浇钢要求，避免含铝钢在开浇及浇注过程中经常出现水口结瘤、铸坯夹杂等现象，保证生产顺行；由于原料及添加剂均不含mgo，不会和脱氧产物al2o3反应生成镁铝尖晶石导致铸坯夹杂；所用原料铝矾土和刚玉主晶相为α-al2o3，其线膨胀系数为8.0
×
10-6
℃-1
，约为方镁石（线膨胀系数为15
×
10-6
℃-1
）的1/2，因此铝质干式料在烘烤过程塌包概率大大降低。
[0022]
在一些实施例中，该中间包高铝质工作衬干式料，其制备原料包括以下质量份数的组分：铝矾土与刚玉共92-94份、结合剂4-6份、烧结剂1-2份、改质剂1-2份。
[0023]
本实施例通过进一步精确控制主料与添加剂的质量份数，提高中间包工作衬干式料制备得到的工作衬的耐压强度和耐烧蚀性能。
[0024]
在一些实施例中，铝矾土与刚玉中，粒度5-3mm的铝矾土与刚玉、粒度2-1mm的铝矾土与刚玉、粒度0.83mm-0.074mm的铝矾土与刚玉、粒度《0.074mm的铝矾土与刚玉的质量比为（10-20）：（20-25）：（20-40）：（22-28）。
[0025]
本实施例颗粒级配采用断档式，可以提高干式料的体积密度，进一步强化干式料的抗渣侵蚀性能。
[0026]
在一些实施例中，铝矾土中，al2o3≥80wt%，fe2o3≤2.5wt%，颗粒体积密度≥3.05g/cm3；刚玉中，al2o3≥99wt%，fe2o3≤0.1wt%，颗粒体积密度≥3.45g/cm3。
[0027]
本发明实施例中，结合剂的作用是使干式料经带模烘烤至200~400℃可获得足够的脱模强度，在一些实施例中，结合剂为酚醛树脂或葡萄糖。
[0028]
本发明实施例中，烧结剂的作用是在一定的温度范围内能有效的促进干式料在工作层热面烧结形成厚度适当的烧结层，又不能使其背后的松散料有较高的烧结程度。在一些实施例中，烧结剂为红黏土、膨润土、硼酐、硼酸、硼砂中的一种或几种的混合。
[0029]
在一些实施例中，烧结剂为硼酐、硼酸、硼砂中的一种，硼酐、硼酸、硼砂中含有b2o3，b2o3在450℃~550℃的范围内熔化，使干式料获得一定的强度，且最终会形成熔点高达1950℃的9al2o32b2o3，不会影响干式料的高温性能。
[0030]
本发明实施例中，改质剂的作用是在耐火材料与渣之间形成sio2致密层，阻碍了渣的渗透和侵蚀，保护耐火材料内部碳被氧化。在一些实施例中，改质剂为碳化硅。
[0031]
本发明实施例的第二方面提供一种中间包高铝质工作衬，采用上述的中间包高铝质工作衬干式料制备得到。
[0032]
本发明实施例的第三方面提供一种上述的中间包高铝质工作衬的制备方法，包括以下步骤：s1. 按照选定质量份数将铝矾土、刚玉、所述结合剂、所述烧结剂、所述改质剂混合，得到中间包高铝质工作衬干式料；s2. 将步骤s1的所述中间包高铝质工作衬干式料定型、烘烤，得到所述中间包高铝质工作衬。
[0033]
在一些实施例中，步骤s1具体包括以下步骤：按照选定质量份数将铝矾土、刚玉混合2-3min，然后加入所述结合剂、所述烧结剂、所述改质剂混合5-6min，得到所述中间包高铝质工作衬干式料。
[0034]
在一些实施例中，步骤s2具体包括以下步骤：
将所述中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，然后启动振动电机振动5-10min，再于200-400℃温度中烘烤1-2h，脱模后，得到所述的中间包高铝质工作衬。
[0035]
本发明实施例中涉及到的各原料均可购自于市售。
[0036]
实施例1本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的铝矾土10份、粒度2-1mm的铝矾土25份、粒度0.83mm~0.074mm的铝矾土30份、粒度为《0.074mm的铝矾土细粉28份、结合剂酚醛树脂4份、烧结剂红黏土2份、改质剂碳化硅1份。
[0037]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的铝矾土混合2min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合5min，得到中间包高铝质工作衬干式料；s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动10min，在200℃温度中烘烤1h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0038]
实施例2本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉10份、粒度2-1mm的刚玉25份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉30份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉27份、结合剂酚醛树脂4份、烧结剂膨润土2份、改质剂碳化硅2份。
[0039]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合6min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0040]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动5min，在400℃温度中烘烤1.5h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0041]
实施例3本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉15份、粒度2-1mm的刚玉25份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉25份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉27份、结合剂葡萄糖6份、烧结剂硼酸1份、改质剂碳化硅1份。
[0042]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合2min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合5min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0043]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动8min，在250℃温度中烘烤1.5h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0044]
实施例4本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉15份、粒度2-1mm的刚玉25份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉28份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉24份、结合剂葡萄糖6份、烧结剂硼砂1份、硼砂1份、改质剂碳化硅1份。
[0045]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合5min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0046]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动6min，在300℃温度中烘烤1h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0047]
实施例5本实施例所述的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉20份、粒度2-1mm的刚玉24份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉25份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉23份、结合剂酚醛树脂5份、烧结剂硼酐1份、改质剂碳化硅2份。
[0048]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合5min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0049]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动6min，在350℃温度中烘烤1h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0050]
实施例6本实施例所述的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉20份、粒度2-1mm的刚玉24份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉25份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉23份、结合剂酚醛树脂5份、烧结剂红黏土1份、改质剂碳化硅2份。
[0051]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合5min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0052]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动6min，在350℃温度中烘烤1h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0053]
实施例7本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉10份、粒度2-1mm的刚玉25份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉25份、
粒度为《0.074mm的刚玉细粉20份、结合剂酚醛树脂8份、烧结剂膨润土1份、改质剂碳化硅1份。
[0054]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合6min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0055]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动5min，在400℃温度中烘烤1.5h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0056]
实施例8本实施例的一种中间包高铝质工作衬干式料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：粒度5-3mm的刚玉25份、粒度2-1mm的刚玉25份、粒度0.83mm~0.074mm的刚玉25份、粒度为《0.074mm的刚玉细粉25份、结合剂酚醛树脂2份、烧结剂膨润土3份、改质剂碳化硅3份。
[0057]
本实施例的中间包高铝质工作衬的制备方法包括以下步骤：s1.按照选定质量份数将不同颗粒级配的刚玉混合3min，然后加入结合剂、烧结剂、改质剂混合6min，得到中间包高铝质工作衬干式料。
[0058]
s2.现场施工时，将步骤s1的中间包高铝质工作衬干式料倒入中间包模胎外壁和中间包永久衬之间，开启振动电机振动5min，在400℃温度中烘烤1.5h，脱模后即可得到中间包高铝质工作衬。
[0059]
中间包工作衬料的性能检测对上述各实施例得到的中间包工作衬干式料进行体积密度、耐压强度、线性变化测试，测试结果如下表1。
[0060]
表1 各实施例的性能检测结果对上述各实施例的中间包高铝质干式料于某钢厂进行浇钢试验，结果证明上述干式料下线后侵蚀较轻，对酸性、碱性渣适应性较好；在浇注含铝钢时，开浇及浇注过程中没有出现水口结瘤、铸坯夹杂等现象；开浇及浇钢过程中没有出现离鼓塌包等现象，下线后容易翻包，整体使用情况良好。
[0061]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。