本发明涉及钢铁冶炼技术领域用的耐火材料，特别涉及一种中包挡渣墙用浇注料及其制备方法。
背景技术：
中间包位于钢包和结晶器之间，用于接受钢包钢水及向结晶器内注入钢水，对连铸坯质量的好坏及能否实现高效连铸，起到直接作用。挡渣墙则是中间包的核心组成部分，首先应具有良好的施工性能，施工体在养护、烘烤过程中不水化、不开裂，在使用过程中不坍塌、耐冲刷，能满足多炉连续铸钢的要求。其次挡渣墙是薄板型预制件，应具有足够高的强度以满足搬运和吊挂安装的要求。使用中需经受由常温到1000℃的快速烘烤，然后在1550℃左右的高温钢液中经受较长时间的冲刷侵蚀，还必须具有良好的高温强度和抗侵蚀性能。因此，挡渣墙需要同时具备较好的常温强度与高温热态强度，目前钢厂用挡渣墙浇注料普遍存在常温强度高而热态高温强度不够高的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种中包挡渣墙用浇注料及其制备方法，解决了现有技术中存在的钢厂用挡渣墙浇注料不能同时具备较高的常温强度与热态高温强度的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种中包挡渣墙用浇注料，所述浇注料包含主料和外加剂，其中：
按照重量比，所述主料包含45～75％的电熔白刚玉和/或板状刚玉、5～15％的电熔致密刚玉、1～10％的电熔镁砂粉、1～5％的尖晶石颗粒、2～10％的尖晶石微粉、2～10％的活性氧化铝粉、3～6％的铝酸钙水泥以及0.2～2％的硅微粉；其中，所述电熔白刚玉、板状刚玉、电熔致密刚玉的粒度均≤15mm；
所述外加剂包含减水剂和防爆有机纤维，其用量分别为所述主料总重量的0.5～1％和0.01～0.15％。
进一步地，所述电熔白刚玉和/或板状刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～20％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～20％、1＜粒度≤3mm占10～20％、0.1＜粒度≤1mm占5～20％、粒度≤0.01mm占5～30％。
进一步地，所述电熔致密刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～30％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～30％、1＜粒度≤3mm占10～30％、0.1＜粒度≤1mm占5～30％。
进一步地，所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm；所述尖晶石颗粒的粒度为0.1-1mm；所述尖晶石微粉的粒度≤25μm；所述活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm。
进一步地，所述减水剂为FDN减水剂。
进一步地，所述防爆有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维中的一种或两种。
本发明还提供了一种中包挡渣墙用浇注料的制备方法，包括：
将主料中各组分混匀；按照重量比，所述主料包含45～75％的电熔白刚玉和/或板状刚玉、5～15％的电熔致密刚玉、1～10％的电熔镁砂粉、1～5％的尖晶石颗粒、2～10％的尖晶石微粉、2～10％的活性氧化铝粉、3～6％的铝酸钙水泥以及0.2～2％的硅微粉；其中，所述电熔白刚玉、板状刚玉、电熔致密刚玉的粒度均≤15mm；
向混匀的主料中加入减水剂和防爆有机纤维并混匀，得混合料；其中，所述减水剂和防爆有机纤维的用量分别为所述主料总重量的0.5～1％和0.01～0.15％；
向所述混合料中加入水搅拌，搅拌过程中插入振动棒振动以利于排气；其中，所述水的加入量为所述混合料总重量的3～5％；
将搅拌后的混合料成型、养护后于110℃保温24小时，即得到所述浇注料。
进一步地，所述电熔白刚玉和/或板状刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～20％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～20％、1＜粒度≤3mm占10～20％、0.1＜粒度≤1mm占5～20％、粒度≤0.01mm占5～30％。
进一步地，所述电熔致密刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～30％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～30％、1＜粒度≤3mm占10～30％、0.1＜粒度≤1mm占5～30％。
本发明还提供了一种使用所述的浇注料制成的挡渣墙。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明的中包挡渣墙用浇注料，对骨料进行粒度级配，引入大颗粒骨料，加入尖晶石颗粒及细粉，同时在浇注料中原位生成尖晶石，从而在浇注料中形成一定粒度梯度的尖晶石，制成的浇注料同时具备较高的常温强度与高温热态强度，解决了现有技术中存在的钢厂用挡渣墙浇注料不能同时具备较高的常温强度与热态高温强度的技术问题，进而提高中包挡渣墙的使用寿命，降低坯材的改判率，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例中包挡渣墙用浇注料制备方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种中包挡渣墙用浇注料及其制备方法，解决了现有技术中存在的钢厂用挡渣墙浇注料不能同时具备较高的常温强度与热态高温强度的技术问题；该浇注料同时具备较高的常温强度与高温热态强度，能有效延长中包挡渣墙使用寿命。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种中包挡渣墙用浇注料，所述浇注料包含主料和外加剂，其中：
按照重量比，所述主料包含45～75％的电熔白刚玉和/或板状刚玉、5～15％的电熔致密刚玉、1～10％的电熔镁砂粉、1～5％的尖晶石颗粒、2～10％的尖晶石微粉、2～10％的活性氧化铝粉、3～6％的铝酸钙水泥以及0.2～2％的硅微粉；其中，所述电熔白刚玉、板状刚玉、电熔致密刚玉的粒度均≤15mm；
所述外加剂包含减水剂和防爆有机纤维，其用量分别为所述主料总重量的0.5～1％和0.01～0.15％。
本发明实施例中，所述电熔白刚玉和/或板状刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～20％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～20％、1＜粒度≤3mm占10～20％、0.1＜粒度≤1mm占5～20％、粒度≤0.01mm占5～30％。材料形成连续颗粒紧密堆积时，其致密性最强，不同的原材料颗粒要形成连续紧密堆积，其所需要的颗粒级配是不一样的，每增加一种粒度，都要改变材料中各组分的含量才能形成致密堆积。电熔白刚玉和/或板状刚玉中，按照此粒度级配及含量组成可形成紧密堆积，能够有效降低浇注料的气孔率。
本发明实施例中，所述电熔致密刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～30％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～30％、1＜粒度≤3mm占10～30％、0.1＜粒度≤1mm占5～30％。在电熔致密刚玉中，按照此粒度级配及含量组成可形成紧密堆积，能够有效降低浇注料的气孔率。
本发明实施例中，所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm；所述尖晶石颗粒的粒度为0.1-1mm；所述尖晶石微粉的粒度≤25μm；所述活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm。加入尖晶石微粉可以有效促进浇注的烧结，加入粒度为0.1-1mm的尖晶石颗粒和粒度≤25μm的尖晶石微粉是为了在浇注料中形成一定粒度梯度的尖晶石，以增强浇注料的致密性和高温热态强度。
本发明实施例中，所述减水剂为FDN减水剂。
本发明实施例中，所述防爆有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维中的一种或两种。
本发明实施例提供的中包挡渣墙用浇注料中各组分的选择是基于以下原理：
本发明实施例的中包挡渣墙用浇注料，由电熔白刚玉和板状刚玉中的一种或两种与电熔致密刚玉复合组成骨料，由于电熔致密刚玉的显气孔率低于电熔白刚玉，引入部分电熔致密刚玉作为骨料，可以使得浇注料的致密性提高、气孔率降低。板状刚玉和电熔白刚玉是主要骨料成分，单独使用板状刚玉时浇注料致密性较高，加入部分电熔致密刚玉是为了提高浇注料的致密性。其中，加入的电熔致密刚玉占主料总重量的5～15％，加入量过少起不到提高性能的作用，过多则增加生产成本。电熔白刚玉和/或板状刚玉占主料总重量的45～75％，用量过大浇注料不致密，用量太少，细粉过多，浇注料用水量大，且强度低。本发明骨料中大颗粒成分较多，引入了粒度为8～15mm、5～8mm的刚玉颗粒，与加入的细粉(组分中粒径≤0.1mm的统称为细粉)形成紧密堆积，使试样的强度大大增加。
采用电熔镁砂粉、尖晶石颗粒、尖晶石微粉、活性氧化铝粉、硅微粉及铝酸钙水泥组成浇注料基质。其中：加入的电熔镁砂粉能与原料中的活性氧化铝粉反应原位生成镁铝尖晶石，在浇注料内部形成微裂纹从而提高浇注料的抗热震性，但原位生成的尖晶石过多会导致微裂纹数量过多从而导致浇注料的强度下降。因此，本发明通过控制电熔镁砂粉和活性氧化铝粉的加入量来控制浇注料中原位生成的镁铝尖晶石的含量从而控制浇注料中微裂纹的数量，加入的电熔镁砂粉重量比为1～10％、粒度≤0.1mm；还通过控制加入的尖晶石微粉的含量来控制浇注料中尖晶石的总含量，本发明实施例中使用粒度≤25μm的超细尖晶石微粉，与原位生成的尖晶石在浇注料中间形成一定粒度梯度的尖晶石，有利于增强浇注料的致密性和高温热态强度。加入硅微粉是为了增加试样的中温强度，防止挡渣墙在烘烤、搬运过程中形成裂纹破碎，但硅微粉加入不能过多，因为硅微粉加入后会导致试样在高温状态下液相变多，从而热态高温强度降低。
另外，本发明实施例的浇注料以FDN减水剂、防爆有机纤维作为外加剂。外加剂中，FDN减水剂具有优异减水有助提高材料整体强度作用，防爆有机纤维具有利于水分排出预防材料局部爆裂作用。
实践证明，浇注料中对骨料进行粒度配级对浇注料性能有重要影响，本发明实施例通过严格控制电熔白刚玉、板状刚玉和电熔致密刚玉的粒度配级，以及其与各种细粉的重量比，形成连续颗粒紧密堆积，最大限度实现浇注料的致密化，使浇注料具备较高的常温强度及热态高温强度，能适用于钢厂较恶劣的环境。
通过上述内容可以看出，本发明提供的中包挡渣墙用浇注料，通过优化成分设计及控制用量，同时引入大颗粒骨料并对骨料粒度级配进行优化，采用上述成分设计，本实施例可以获得同时具备较高的常温强度与高温热态强度的浇注料，其常温抗折强度在11MPa以上，高温抗折强度在6MPa以上，能够有效延长中包挡渣墙使用寿命。
本发明实施例还提供了一种上述浇注料的制备方法。
一种中包挡渣墙用浇注料的制备方法，请参考图1，包括：
步骤S101：将主料中各组分混匀；按照重量比，所述主料包含45～75％的电熔白刚玉和/或板状刚玉、5～15％的电熔致密刚玉、1～10％的电熔镁砂粉、1～5％的尖晶石颗粒、2～10％的尖晶石微粉、2～10％的活性氧化铝粉、3～6％的铝酸钙水泥以及0.2～2％的硅微粉；其中，所述电熔白刚玉、板状刚玉、电熔致密刚玉的粒度均≤15mm；
步骤S102：向混匀的主料中加入减水剂和防爆有机纤维并混匀，得混合料；其中，所述减水剂和防爆有机纤维的用量分别为所述主料总重量的0.5～1％和0.01～0.15％；
步骤S103：向所述混合料中加入水搅拌，搅拌过程中插入振动棒振动以利于排气；其中，所述水的加入量为所述混合料总重量的3～5％；
步骤S104：将搅拌后的混合料成型、养护后于110℃保温24小时，即得到所述浇注料。
优选的，将搅拌后的混合料成型制成40×40×160mm的条状试样。
进一步地，所述电熔白刚玉和/或板状刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～20％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～20％、1＜粒度≤3mm占10～20％、0.1＜粒度≤1mm占5～20％、粒度≤0.01mm占5～30％。
进一步地，所述电熔致密刚玉中，颗粒粒度及其所占重量百分比分别为：8＜粒度≤15mm占10～30％、5＜粒度≤8mm占5～20％、3＜粒度≤5mm占5～30％、1＜粒度≤3mm占10～30％、0.1＜粒度≤1mm占5～30％。
进一步地，所述电熔镁砂粉的粒度≤0.1mm；所述尖晶石颗粒的粒度为0.1-1mm；所述尖晶石微粉的粒度≤25μm；所述活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm。
进一步地，所述减水剂为FDN减水剂。所述防爆有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维中的一种或两种。
以下通过实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
实施例1
板状刚玉75％(其中：8＜粒度≤15mm占20％，5＜粒度≤8mm占10％，3＜粒度≤5mm占20％，1＜粒度≤3mm占18％，0.1＜粒度≤1mm占12％，粒度≤0.01mm占20％)
电熔致密刚玉9％(其中：8＜粒度≤15mm占30％，5＜粒度≤8mm占15％，3＜粒度≤5mm占25％，1＜粒度≤3mm占25％，0.1＜粒度≤1mm占5％)
电熔镁砂粉3％
尖晶石颗粒1％
超细尖晶石微粉2％
活性氧化铝粉5％
铝酸钙水泥4％
硅微粉1％
外加FDN减水剂0.6％
外加聚丙烯纤维0.10％、聚乙烯纤维0.05％
实施例2
板状刚玉68％(其中：8＜粒度≤15mm占10％，5＜粒度≤8mm占20％，3＜粒度≤5mm占20％，1＜粒度≤3mm占10％，0.1＜粒度≤1mm占16％，粒度≤0.01mm占24％)
电熔致密刚玉5％(其中：8＜粒度≤15mm占10％，5＜粒度≤8mm占20％，3＜粒度≤5mm占25％，1＜粒度≤3mm占20％，0.1＜粒度≤1mm占25％)
电熔镁砂粉5％
尖晶石颗粒5％
超细尖晶石微粉5％
活性氧化铝粉5.5％
铝酸钙水泥6％
硅微粉0.5％
外加FDN减水剂1％
外加聚丙烯纤维0.1％
实施例3
电熔白刚玉60％(其中：8＜粒度≤15mm占20％，5＜粒度≤8mm占15％，3＜粒度≤5mm占15％，1＜粒度≤3mm占20％，0.1＜粒度≤1mm占20％，粒度≤0.01mm占10％)
电熔致密刚玉15％(其中：8＜粒度≤15mm占30％，5＜粒度≤8mm占10％，3＜粒度≤5mm占30％，1＜粒度≤3mm占10％，0.1＜粒度≤1mm占20％)
电熔镁砂粉3％
尖晶石颗粒3％
超细尖晶石微粉4％
活性氧化铝粉8.5％
铝酸钙水泥5％
硅微粉1.5％
外加FDN减水剂0.5％
外加聚丙烯纤维0.1％
实施例4
电熔白刚玉35％(其中：8＜粒度≤15mm占15％，5＜粒度≤8mm占15％，3＜粒度≤5mm占20％，1＜粒度≤3mm占15％，0.1＜粒度≤1mm占5％，粒度≤0.01mm占30％)
板状刚玉30％(其中：8＜粒度≤15mm占15％，5＜粒度≤8mm占15％，3＜粒度≤5mm占20％，1＜粒度≤3mm占15％，0.1＜粒度≤1mm占5％，粒度≤0.01mm占30％)
电熔致密刚玉10％(其中：8＜粒度≤15mm占25％，5＜粒度≤8mm占5％，3＜粒度≤5mm占10％，1＜粒度≤3mm占30％，0.1＜粒度≤1mm占30％)
电熔镁砂粉1％
尖晶石颗粒5％
超细尖晶石微粉9％
活性氧化铝粉4％
铝酸钙水泥5％
硅微粉1％
外加FDN减水剂0.8％
外加聚丙烯纤维0.10％、聚乙烯纤维0.05％
实施例5
电熔白刚玉45％(其中：8＜粒度≤15mm占20％，5＜粒度≤8mm占5％，3＜粒度≤5mm占10％，1＜粒度≤3mm占20％，0.1＜粒度≤1mm占20％，粒度≤0.01mm占25％)
电熔致密刚玉15％(其中：8＜粒度≤15mm占20％，5＜粒度≤8mm占20％，3＜粒度≤5mm占5％，1＜粒度≤3mm占25％，0.1＜粒度≤1mm占30％)
电熔镁砂粉10％
尖晶石颗粒5％
超细尖晶石微粉6％
活性氧化铝粉7％
铝酸钙水泥6％
硅微粉2％
外加FDN减水剂1％
外加聚丙烯纤维0.05％
实施例6
电熔白刚玉40％(其中：8＜粒度≤15mm占18％，5＜粒度≤8mm占12％，3＜粒度≤5mm占5％，1＜粒度≤3mm占17％，0.1＜粒度≤1mm占18％，粒度≤0.01mm占30％)
板状刚玉26％(其中：8＜粒度≤15mm占18％，5＜粒度≤8mm占12％，3＜粒度≤5mm占5％，1＜粒度≤3mm占17％，0.1＜粒度≤1mm占18％，粒度≤0.01mm占30％)
电熔致密刚玉9％(其中：8＜粒度≤15mm占15％，5＜粒度≤8mm占20％，3＜粒度≤5mm占20％，1＜粒度≤3mm占15％，0.1＜粒度≤1mm占30％)
电熔镁砂粉8％
尖晶石颗粒5％
超细尖晶石微粉5.8％
活性氧化铝粉2％
铝酸钙水泥3％
微硅粉0.2％
外加FDN减水剂0.5％
外加聚丙烯纤维0.01％
实施例7
电熔白刚玉30％(其中：8＜粒度≤15mm占13％，5＜粒度≤8mm占17％，3＜粒度≤5mm占17％，1＜粒度≤3mm占18％，0.1＜粒度≤1mm占30％，粒度≤0.01mm占5％)
板状刚玉25％(其中：8＜粒度≤15mm占13％，5＜粒度≤8mm占17％，3＜粒度≤5mm占17％，1＜粒度≤3mm占18％，0.1＜粒度≤1mm占30％，粒度≤0.01mm占5％)
电熔致密刚玉12％(其中：8＜粒度≤15mm占30％，5＜粒度≤8mm占20％，3＜粒度≤5mm占15％，1＜粒度≤3mm占20％，0.1＜粒度≤1mm占15％)
电熔镁砂粉1％
尖晶石颗粒5％
超细尖晶石微粉10％
活性氧化铝粉10％
铝酸钙水泥6％
微硅粉1％
外加FDN减水剂1％
外加聚丙烯纤维0.05％、聚乙烯纤维0.05％
按照上述各实施例的组分选择原材料，将骨料和基质材料混匀，然后加入FDN减水剂和防爆有机纤维混匀，混匀后加入混合料总重量3～5％的水搅拌，搅拌过程中插入振动棒振动以利于排气，将浇注料制成40×40×160mm的条状试样，经混料、搅拌、成型、养护后，于110℃下保温24小时进行热处理，得到浇注料。
采用YB/T 5200-1993的方法测试浇注料的显气孔率和体积密度；采用YB/T 5201-1993的方法测试浇注料的常温抗折强度和抗压强度；采用YB/T 5203-1993方法测试浇注料的线变化率；采用GB/T 3002-2007的方法测试浇注料的高温抗折强度。采用回转抗渣法将浇注料试样于1550℃回转炉中保温2小时，切开试样横向断面，测试试样的渣侵蚀指数(渣碱度＝3.4)，每个试样实验3条取平均值。分别对各实施例中的浇注料的性能进行检测，测试结果见表1。
表1浇注料性能检测结果
表1结果显示，本发明实施例制备得到的中包挡渣墙用浇注料，其渣侵蚀指数(碱度＝3.4)均小于14％(常规刚玉浇注料为14～17％)，显示出其具有很好的抗渣侵蚀性能。其体积密度均超过了3.2g·cm-3，显气孔率均小于14％，表明其结构致密。其线变化率均小于0.5％，说明其膨胀收缩性不大，利于施工。其常温强度和高温强度较高，更能适应恶劣的环境，提高中包使用寿命，从而降低坯材的改判率，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。
以帘线钢年产量45万吨，每包钢水重115吨计，目前1#机中包寿命11炉，2#机中包寿命10炉，且每个中包的第一炉的钢水进行降级销售(差价500元/吨)。按1#机和2#机各完成22.5万吨，中包寿命按13炉进行计算，挡渣墙的寿命提高后，每年可增效570余万元，因此该浇注料以及使用该浇注料制成的挡渣墙具有良好的产业化前景。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。