本发明涉及一种炼钢中间包用干式料，尤其涉及一种生产成本更低，保温效果更优良、节能环保的硅质干式料及制备方法和施工方法。
背景技术：
众所周知，炼钢要脱p、s，而脱去这两种元素需要碱性氧化物，也就是说在转炉里要造碱性渣，通常用石灰造渣、而且氧枪喷出的氧气把钢水氧化后形成的氧化物FeO也是碱性氧化物，所以不能使用酸性炉衬，否则这些酸性氧化物会和炉衬反应，不仅会把炉子迅速侵蚀坏，而且还会降低碱性渣的脱p、s效果，所以在炼钢的过程中要使用碱性耐材。目前，炼钢所用的中间包工作衬干式料为镁质干式料，镁质干式料具有较好的耐侵蚀、抗热震等优异的性能，但镁质干式料主要使用原料镁砂：采用烧结菱镁矿或电熔菱镁矿的方法制取，烧结和冶炼成本很高；并且镁砂体积密度较高(一般为3.2g/cm3)，因此导热系数较高，在炼钢过程中需要较高的钢水温度、烘烤中间包约800℃来弥补热量损失，从而浪费了宝贵的资源。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种保温性能优良，节能环保，工艺简单易控制、生产能耗低，能够应用于炼钢中间包工作衬硅质干式料及制备方法和施工方法。本发明所采用的技术方案是：以硅砂颗粒、硅砂细粉和硅砂微粉、树脂、粘土为原料，加入促烧剂，搅拌均匀后装袋即可，在施工现场采用振动方法成形，进行烘烤等工艺。本发明中包括硅砂、树脂、粘土、促烧剂，重量份数为：硅砂70-78份，树脂5-10份，粘土10-20份，促烧剂4-8份。其中硅砂是使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料。其中所述的硅砂具有不同的粒度等级，其粒度分布在0.1μm-10μm，0-0.044mm、0.044mm-0.074mm、0.074mm-1mm、1mm-3mm、3mm-5mm中的两个或两个以上的粒度区间。其中所述的促烧剂为硼酸、硼砂、三聚磷酸钠中的一种或几种的混合，粒度在0.1μm-0.044mm的区间。本发明的制备方法为：步骤一、制备硅砂，使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料，用粉碎设备把天然硅石进行粉碎和研磨；步骤二、混料及搅拌，按硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为：硅砂70-78份，树脂5-10份，粘土10-20份，促烧剂4-8份，把配比好的原料放入砂浆搅拌机，进行搅拌5-10分钟，搅拌均匀后装袋密封。本发明的施工方法为：中间包干式工作层的施工工艺流程为：包底施工→胎模安装→包壁振动施工→小火烘烤→冷却→脱模→大火烘烤→使用。当永久层的温度达到施工要求后，先安放座砖，然后将一定量的硅质干式料倒入包底，用振动板振动平整、密实，以保证包底厚度在80-100mm；包底施工完毕后，安装胎模，调整胎模与永久层的距离在60-80mm，在胎模与永久层之间的空隙内加满硅质干式料，开启振动器振动，然后边加料边振动直到工作层密实并与包沿平齐；然后用小火对胎模进行烘烤，热处理为煤气烘烤，温度控制在200～250℃，烘烤1h左右；然后自然冷却或风冷，当胎模温度降至80℃以下时脱模；使用前烘烤一般在开浇前的120min，一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃，然后中火30min烘烤至500℃；使用前总烘烤时间控制在90min范围内。其中保证包底厚度在80-100mm，调整胎模与永久层的距离在60-80mm，这样的厚度才可以保证工作衬的良好保温性和耐侵蚀性能。其中用小火对胎模进行烘烤，热处理为煤气烘烤，温度控制在200～250℃，烘烤1h左右，可以使脱模更快，更顺利。其中使用前烘烤一般在开浇前的120min，一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃，然后中火30min烘烤至500℃；本发明只需烘烤至500℃就可满足浇钢温度的要求，镁质干式料则需要800℃，因此可节约300℃温度所需要的煤气，同时为紧张的生产流程节约了时间。其中使用前总烘烤时间宜控制在90min范围内，目的是以避免升温过快导致的裂纹产生。其中在施工工艺中分阶段、分不同温度分别进行烘烤和施工操作，再加上中间包倒入钢水后钢水的高温(钢水的温度在1510-1570℃)，这些因素最重要的目的，是为了硅质干式料在现场施工的温度和操作下，以及钢水的高温下形成了陶瓷烧结层，这种陶瓷烧结层可显著提高工作衬结构强度，以及耐侵蚀、耐冲刷性能。本发明的原理在于：用硅砂颗粒、细粉和微粉做为主要原料，加上硅砂、树脂和粘土的合理配比，利用树脂高温后的残碳形成残碳网状结构，由于这些硅砂微粉的部分粒度达到了超微粉级，这些微粉不仅粘附在残碳网状结构表面上，形成牢固的骨架作用，显著提高工作衬的强度；促烧剂的粒度在0.1μm-0.044mm的区间，促烧剂的粒度也达到了微粉级，促烧剂可充分渗入原料的缝隙中和残碳网状结构中，并在随后的硅质干式料现场施工的温度和操作下使硅砂和粘土形成6-10mm左右的陶瓷烧结层，陶瓷烧结层可显著提高工作衬结构强度，耐侵蚀耐、冲刷性能；另外更是有一些硅砂超微小粉粒渗入陶瓷烧结层的空隙中，起到二次防护的作用，从而提高足够强度和耐侵蚀性能。众所周知，炼钢要脱p、s，而脱去这两种元素需要碱性氧化物，也就是说在转炉里要造碱性渣，通常用石灰造渣、而且氧枪喷出的氧气把钢水氧化后形成的氧化物FeO也是碱性氧化物，所以不能使用酸性炉衬，否则这些酸性氧化物会和炉衬反应，不仅会把炉子迅速侵蚀坏，而且还会降低碱性渣的脱p、s效果，所以在炼钢的过程中要使用碱性耐材，因此，多年来，在中间包中也延续使用碱性耐材-镁质干式料，而本发明创新地在中间包中使用了酸性耐材-硅质干式料，是因为本发明的硅砂、树脂、粘土和促烧剂的合理配比，这些组分的粒度配比，以及制备方法、现场的施工方法操作和温度，使硅砂、树脂和粘土完全反应，形成陶瓷烧结层，不产生任何酸性氧化物，从而不会影响后期造碱性渣，本发明通过注入中间包分流拉钢坯通过对钢坯晶相分析，证明了本发明的硅质干式料不影响钢水的洁净度。另外，本发明是通过使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为主要原料，由于硅砂生产不需煅烧环节，节能环保，成本低廉；而镁质干式料的镁砂的成本要大大高于硅砂。本发明的保温性能优异，由于天然硅石中的SiO2是呈α-石英而存在，α-石英在加热过程中会发生晶型转化，而晶型转化会产生体积膨胀，硅砂的体积密度只有2.2g/cm3，而镁砂体积密度为3.2g/cm3，正是这种天然硅石性能使中间包的保温性能大幅增加，可显著降低热损失，使烘烤温度更低，降低劳动强度，从而可以节约大量能源，使炼钢企业的生产成本大幅降低。另外，硅砂的体积密度只有2.2g/cm3，而镁砂体积密度为3.2g/cm3，体积密度远远低于镁质干式料，制作相同体积的干式料工作衬节约原料，不同大小的中间包工作衬可节约原料0.5-1.5吨。具体实施方式以下实施例详细说明了本发明。实施例1：将硅砂70份，树脂6份，粘土17份，促烧剂7份。其中3-5mm的硅砂22份，1-3mm的硅砂颗粒20份，0.074-1mm的硅砂颗粒10份，0.044mm-0.074mm的硅砂9份，0-0.044mm的硅砂6份，0.1μm-10μm的硅砂3份。实施例2：将硅砂75份，树脂5份，粘土15份，促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂24份，1-3mm的硅砂颗粒24份，0.074-1mm的硅砂颗粒6份，0.044mm-0.074mm的硅砂8份，0.1μm-10μm的硅砂13份。实施例3：将硅砂78份，树脂6份，粘土11份，促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂26份，1-3mm的硅砂颗粒25份，0.074-1mm的硅砂颗粒16份，0.044mm-0.074mm的硅砂4份，0-0.044mm的硅砂7份。实施例4：将硅砂80份，树脂5份，粘土10份，促烧剂5份。其中3-5mm的硅砂21份，1-3mm的硅砂颗粒23份，0.074-1mm的硅砂颗粒13份，0.044mm-0.074mm的硅砂12份，0-0.044mm的硅砂6份，0.1μm-10μm的硅砂5份。实施例1-4的制备工艺为：本发明的制备方法为：步骤一、制备硅砂，使用自然开采不需煅烧的硅石(石英砂)做为原料，用粉碎设备把天然硅石进行粉碎和研磨；步骤二、混料及搅拌，按硅砂、树脂、粘土、促烧剂重量份数为：硅砂70-78份，树脂5-10份，粘土10-20份，促烧剂4-8份，把配比好的原料放入砂浆搅拌机，进行搅拌5-10分钟，搅拌均匀后装袋。本发明的施工方法为：中间包干式工作层的施工工艺流程为：包底施工→胎模安装→包壁振动施工→小火烘烤→冷却→脱模→大火烘烤→使用。当永久层的温度达到施工要求后，先安放座砖，然后将一定量的硅质干式料倒入包底，用振动板振动平整、密实，以保证包底厚度在80-100mm；包底施工完毕后，安装胎模，调整胎模与永久层的距离在60-80mm，在胎模与永久层之间的空隙内加满硅质干式料，开启振动器振动，然后边加料边振动直到工作层密实并与包沿平齐；然后用小火对胎模进行烘烤，热处理为煤气烘烤，温度控制在200～250℃，烘烤1h左右；然后自然冷却或风冷，当胎模温度降至80℃以下时脱模；使用前烘烤一般在开浇前的120min，一般小火烘烤60min烘烤至约200-300℃，然后中火30min烘烤至500℃；使用前总烘烤时间控制在90min范围内。