用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料的制作方法

本发明涉及一种用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料。

背景技术：

钢包即钢水包，一般指容重超过120吨钢水的钢包为大型钢包，主要用于炼钢厂、铸造厂在转炉或电炉前承接钢水、进行浇注作业，其主要担负着载运钢水和进行炉外精炼的双重任务。炼钢技术不断发展，冶炼温度提高和连铸比增加，钢水在钢包中停留时间延长，尤其是炉外精炼LF、RH工艺对钢包内衬要求越来越苛刻。大型钢包包底耐材工作衬结构复杂，包底冲击区预制块、透气砖和水口座砖的设置，制约了包底工作衬耐材结构的改变，使包底工作衬的温度分布和应力分布复杂化。由于钢包包底工作衬耐材处在受钢包外壳严格制约平面中，因此，钢包包底耐材的使用损毁，除了高温钢水和渣的冲涮侵蚀，还存在剥落、开裂和渗钢造成的损坏，包底耐材产生剥落、开裂和渗钢的原因，是使用中剧烈的温度变化和耐材高温下物理化学反应产生的体积效应。对于大型钢包而言，耐材高温下体积效应的累计作用使钢包包底耐材更易产生剥落、开裂和渗钢损坏。

一般而言，钢包包底耐材应具有合理的热态膨胀率，避免开裂的产生，防止渗钢；具有较高的抗渣和抗冲刷性能，使包底工作衬具有高寿命。钢包包底工作衬耐材主要有高铝质、铝镁碳质、蜡石-SiC质和高纯的铝尖晶石质或者铝镁质，材料的施工形式一般为浇注料浇注成型，或者预制件（砖）砌筑成型。近年来国内外许多钢厂为实现钢包使用寿命的稳定化，降低耐火材料消耗，在大型钢包，尤其低碳钢、超低碳钢和洁净钢钢种冶炼用钢包包底普遍使用了刚玉-尖晶石浇注料或者预制块。

采用浇注料制备钢包包底，一般采用铝酸钙水泥、ρ-Al₂O₃作为结合剂，也有专利ZL200410017481.3公开一种大型钢包包底耐火材料采用镁质结合剂，这些耐火材料都需要添加4～7wt%水，浇注料浇注成型后，需要在室温下进行12小时以上时间的养护，以利于结合剂与水发生水化反应产生结合强度，在钢包使用前，添加的这些水分需要完全排除，所以钢包要经历从低温到高温烘烤，且包底作为钢包的最下部区域，其厚度要大于包壁工作层的厚度，所以包底的烘烤成为钢包烘烤的限制性环节，一般钢包从室温到高温（800℃以上）需要经历40个小时或更长的时间，钢包在烘烤过程中需要花费大量的燃料；预制件和砖一般生产现场进行烘烤，在使用时烘烤要求要低于浇注料，但存在砖缝，包衬材料的整体性能低于浇注料，且包底在重新砌筑时，残砖不能像浇注料那样进行剥皮套浇，必须全部更换，造成材料的大量浪费。另外无论是浇注料还是预制件在使用时都形成了一个致密整体，当有结构应力产生时，材料自身无法消化应力，产生应力积累并随着应力积累的增加，当累积应力大于材料的自身结合强度时，包底工作衬发生结构剥落，降低材料的使用寿命。目前，在钢包包底工作衬为刚玉-尖晶石材质时，结构应力对材料寿命的影响已经大于钢包渣铁侵蚀造成的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料，本捣打料克服现用耐材在使用过程中结构应力无法自身释放消化、产生结构剥落造成包底工作衬寿命降低的缺陷，减少浇注料需要长时间烘烤的能源消耗，避免了耐材的浪费。

为解决上述技术问题，本发明用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料包括以下组分，白刚玉或者板状刚玉60～80 wt%，α-氧化铝微粉或者刚玉除尘粉5～15 wt%，镁砂细粉5～15 wt%，铝镁尖晶石细粉5～20 wt%，烧结助剂0.2～1.5 wt%。

进一步，所述白刚玉或者板状刚玉包括粒径 5～3mm的白刚玉或者板状刚玉 5～10 wt%、粒径 3～1mm的白刚玉或者板状刚玉 30～40 wt%、粒径 1～0.154mm的白刚玉或者板状刚玉 20～35 wt%和粒径 ≤0.154mm的白刚玉或者板状刚玉 5～15wt%。

进一步，所述α-氧化铝微粉或者刚玉除尘粉的粒径≤2μm。

进一步，所述镁砂细粉为97高纯品级，并且粒径≤63μm。

进一步，所述铝镁尖晶石细粉为高纯烧结铝镁尖晶石细粉，其中氧化铝含量在75~85 wt%，铝镁尖晶石细粉的粒径≤63μm。

进一步，所述烧结助剂是硼酐。

由于本发明用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料采用了上述技术方案，即本捣打料包括以下组分，白刚玉或者板状刚玉60～80 wt%，α-氧化铝微粉或者刚玉除尘粉5～15 wt%，镁砂细粉5～15 wt%，铝镁尖晶石细粉5～20 wt%，烧结助剂0.2～1.5 wt%。本捣打料克服现用耐材在使用过程中结构应力无法自身释放消化、产生结构剥落造成包底工作衬寿命降低的缺陷，减少浇注料需要长时间烘烤的能源消耗，避免了耐材的浪费。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明实施例1的捣打料在抗渣后的坩埚截面图；

图2为本发明实施例2的捣打料在抗渣后的坩埚截面图；

图3为本发明实施例3的捣打料在抗渣后的坩埚截面图；

图4为本发明实施例4的捣打料在抗渣后的坩埚截面图；

图5为本发明实施例5的捣打料在抗渣后的坩埚截面图。

具体实施方式

本发明用于大型钢包包底工作衬的干式捣打料包括以下组分，白刚玉或者板状刚玉60～80 wt%，α-氧化铝微粉或者刚玉除尘粉5～15 wt%，镁砂细粉5～15 wt%，铝镁尖晶石细粉5～20 wt%，烧结助剂0.2～1.5 wt%。

进一步，所述白刚玉或者板状刚玉包括粒径 5～3mm的白刚玉或者板状刚玉 5～10 wt%、粒径 3～1mm的白刚玉或者板状刚玉 30～40 wt%、粒径 1～0.154mm的白刚玉或者板状刚玉 20～35 wt%和粒径 ≤0.154mm的白刚玉或者板状刚玉 5～15wt%。

优选的，所述α-氧化铝微粉或者刚玉除尘粉的粒径≤2μm。

优选的，所述镁砂细粉为97高纯品级，并且粒径≤63μm。

优选的，所述铝镁尖晶石细粉为高纯烧结铝镁尖晶石细粉，其中氧化铝含量在75~85 wt%，铝镁尖晶石细粉的粒径≤63μm。

优选的，所述烧结助剂是硼酐。

本捣打料选择目前所采用应用性能最好的铝尖晶石材质为主料，利用硼酐为烧结助剂，在使用过程中不需要加入任何水分或者其他结合剂，直接干法捣打成包底工作衬使用。材料在制备和成型时不引入水分，减少了现用材料排出水分而需长时间烘烤造成的能源消耗；烧结助剂在钢包烘烤超过350℃时即产生结合强度，烧结助剂开始熔化并向包底表面扩散，促进包底表面材料的强度升高，满足钢包的使用要求，而内部由于温度梯度的因素，远离工作面的位置仍为捣打成型的松散结构；钢包在使用时，钢水的热量传递至包底工作衬材料，这样工作衬材料表面产生烧结，阻止钢水和熔渣的渗透，而工作衬材料内部由于其松散结构，导热性差，包底工作衬与钢水接触面至工作衬内部存在温度梯度，这样整个工作衬形成由接触钢水面至内部为致密到半致密再到松散的结构，因此包底工作衬使用产生的结构应力被工作衬内部松散处吸收，结构应力消除；并随着工作衬表面材料逐渐被消耗，包底工作衬变薄，但仍然是由接触钢水面至内部为致密到半致密再到松散的结构，当包底工作衬厚度小于60mm或者钢包其它原因到了其使用寿命，对包底工作衬进行维修或者打制新的包底工作衬。在维修或者重新打制新的包底工作衬时，只需将与钢水接触的表面一层致密材料去掉，剩余材料仍然可以重复使用。

采用本捣打料制成的包底工作衬减少了现用包底工作衬在使用前排除水分而需要大量能源的消耗，克服了使用过程中由于结构应力不能得到释放造成的结构剥落，并且无含CaO或SiO₂等结合剂的添加，提高了包底工作衬材料的纯度，包底工作衬材料抗钢水和熔渣的侵蚀性能提高，使用寿命也相应增加；制备新的包底工作衬时，只需要去除原工作衬表面致密层材料即可以加入新料捣打成型，残余的半致密层和松散层材料仍然可以保留使用。本捣打料还可适用于超低碳钢和一般洁净钢钢种对钢包耐材的要求，也可以降低材料的档次用在小型钢包，尤其适用于北方冬季烘烤难以实现的地方，提高了钢包的周转效率。

本捣打料方便制备包底工作衬，以本捣打料的各材料为原料，加入搅拌机搅拌混合均匀，在钢包包底进行干式捣打成型即可使用。

实施例1-5捣打料的原料配比如表1所示，实施例1-5捣打料的性能如表2所示，实施例1-5捣打料在抗渣后的坩埚截面图如图1至图5所示。

表1 实施例1-5原料配比

表2 实施例1-5材料的性能

由表2和图1至图5显示，本包底工作衬用干式捣打料在1600℃保温3小时烧成后，材料内部没有形成致密结合，从表面到内部材料的结合程度由致密到半致密到松散，内部的松散结构可以吸收消化材料在高温使用时表面产生的结构应力；材料具有良好的抗侵蚀性能，在使用过程中能抵抗钢水和熔渣的侵蚀。