本发明属于耐火材料制备技术领域，具体涉及一种振动料及其制备方法。
背景技术：
中间包是炼钢生产流程的中间环节，是由间歇操作转向连续操作的衔接点。中间包作为冶金反应器是提高钢产量和质量的重要一环。无论对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液品质符合需要，中间包的作用是不可忽视的。由于中间包工作层直接与钢水接触，要求中间包工作层能减少钢液中的夹杂物，提高钢水的纯净度，还要求能耐钢水和熔渣的侵蚀，使连铸浇钢的时间尽可能长，这对中间包工作层用耐火材料提出了更高的要求。
干式振动料是目前中间包工作层最常用的的一种材料，通常是指不加水或液体结合剂用振动方法成型的不定形耐火材料。振动料一般是由耐火骨料、粉料、结合剂和外加剂组成的。此种材料在振动力作用下易于流动，其中粉料即使在很小的振动力作用下也能填充颗粒间的极小孔隙，获得高充填密度的致密体。使用中靠加热形成一层具有一定强度的使用工作面。而非工作面仍有部分未烧结，呈紧密堆积结构。这种结构有助于减少由于膨胀或收缩而产生的应力，阻碍裂纹的扩散与延伸，阻止金属熔体的侵入，便于拆炉清理。这种材料用振动方法在使用现场施工，施工简便、施工期短、无须养护，无须烘烤或短时间烘烤，即可直接快速升温使工作层烧结投入使用。
目前，中间包干式振动料通常以镁砂、镁钙砂或镁橄榄石为耐火骨料，以膨润土、广西泥、氧化铝微粉、硅微粉等为粉料，再以固体酚醛树脂为结合剂，具有施工方便、能耗量小和提高中间包工作效率的优点，但这种振动料在使用过程中也存在烧结强度低、抗渣侵蚀性差的问题，导致其使用寿命较短，同时固体酚醛树脂烧结后易对钢液造成污染，不符合洁净炼钢要求。因此，亟待开发一种具有高烧结强度，良好抗渣侵蚀性，且使用寿命长，使用后不会对钢液造成污染的振动料。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有振动料烧结强度低、抗渣侵蚀性差、使用寿命较短，同时振动料中使用的固体酚醛树脂烧结后易对钢液造成污染的缺陷，提供了一种振动料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种振动料，按重量份数计，包括：80～90份耐火骨料、5～10份粉料、10～20份结合剂和3～5份外加剂；
所述的耐火骨料，按重量份数计，包括：40～50份电熔镁砂、30～40份烧结镁砂、5～10份刚玉细粉和0.1～0.3份硼砂；
所述的粉料，按重量份数计，包括：10～15份α-氧化铝微粉、5～10份硅藻土、1～3份煤矸石和2～4份膨胀珍珠岩；
其特征在于，所述结合剂的具体制备步骤为：
（1）按质量比5：1：100，取角豆胶、羧甲基淀粉钠和水混合，搅拌后加入过硫酸铵溶液，并加热反应，反应结束后冷却至室温，出料，得角豆胶反应物；
（2）配制海藻酸钠溶液，得海藻酸钠溶液，随后依次加入角豆胶反应物、甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸乙烯酯和过硫酸铵，搅拌反应后出料，得粘稠物；
（3）按重量份数计，分别取60～70份粘稠物、5～10份二氧化硅、5～7份石灰粉和2～4份粘土，搅拌混合后即可得到结合剂。
所述的外加剂为偏硅酸钠、磷酸氢二钠、柠檬酸钠中的一种或多种。
所述的粉料目数为400～420目。
步骤（1）中所述的过硫酸铵溶液质量为角豆胶质量1～3%。
步骤（2）中所述的角豆胶反应物质量为海藻酸钠溶液质量5～10%，所述的甲基丙烯酸羟乙酯质量为海藻酸钠溶液质量15～20%，所述的醋酸乙烯酯质量为海藻酸钠溶液质量2～4%，所述的过硫酸铵质量为海藻酸钠溶液质量1～3%。
步骤（3）中所述的粘土是高岭石、石脂、蒙脱石、蛭石中的一种或几种。
一种振动料的制备方法，具体制备步骤为：
（1）将耐火骨料、粉料和外加剂混合后加入研磨机中，研磨至粒径为60～80μm后出料，得混合粉末，将混合粉末搅拌均匀后加入结合剂，混合10～20min后填入模具中，并振实；
（2）将振实后的模具放入烘箱中，在200～240℃温度下烘烤20～24h，烘烤后脱模，即可得到振动料。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所用粘合剂，是先利用角豆胶反应物和海藻酸钠、丙烯酸类单体反应制得有机粘合剂，再与无机粘合剂复合后制得，有机粘合剂和无机粘合剂间相互协同，既具有粘合的作用，又有填充的效果，添加后烘烤，自身可具有一定强度，并与基体的结合强度较好，从而有效提高了振动料的烧结强度，且粘合剂填充后具有良好的抗熔渣侵蚀性能，能有效提高中间包工作衬的使用寿命、减少中间包耐火材料的消耗，还能减少耐火材料对钢液的污染，具有较好的物理性能和环境友好性；
（2）本发明在振动料中添加α-氧化铝、硅藻土、煤矸石和膨胀珍珠岩，在高温下会固相反应生成致密结构，并包裹在耐火骨料表面，可提高材料的抗熔渣渗透性，有利于阻止熔渣的渗透，其中α-氧化铝和氧化镁在高温时反应生成尖晶石，可以充填材料中的气孔，使材料结构致密化，并且硅藻土、膨胀珍珠岩具有良好的耐高温性能和高温体积稳定性，烧结后可有效提高了振动料的强度。
具体实施方式
按质量比5：1：100，分别称取角豆胶、羧甲基淀粉钠和水混合，搅拌混合10～20min后加入角豆胶质量1～3%质量分数5%过硫酸铵溶液，随后加热至80～85℃，搅拌反应1～3h，反应结束后冷却至室温，出料，得角豆胶反应物，再按质量比1:10，称取海藻酸钠加入水中，搅拌20～30min后加热至40～50℃，得海藻酸钠溶液，随后依次加入海藻酸钠溶液质量5～10%角豆胶反应物、海藻酸钠溶液质量15～20%甲基丙烯酸羟乙酯、海藻酸钠溶液质量2～4%醋酸乙烯酯和海藻酸钠溶液质量1～3%过硫酸铵，搅拌反应后出料，得粘稠物，再按重量份数计，取60～70份粘稠物、5～10份二氧化硅、5～7份石灰粉和2～4份粘土，搅拌混合后得结合剂，按重量份数计，分别取40～50份电熔镁砂、30～40份烧结镁砂、5～10份刚玉细粉和0.1～0.3份硼砂，混合后得耐火骨料，再按重量份数计，分别取10～15份α-氧化铝微粉、5～10份硅藻土、1～3份煤矸石和2～4份膨胀珍珠岩，混合后粉碎，过400～420目筛，得粉料，随后按重量份数计，分别取80～90份耐火骨料、5～10份粉料、10～20份结合剂和3～5份外加剂，先将耐火骨料、粉料和外加剂混合后加入研磨机中，研磨至粒径为60～80μm后出料，得混合粉末，再将混合粉末搅拌均匀后加入结合剂，混合10～20min后填入模具中，并振实，将振实后的模具放入烘箱中，在200～240℃温度下烘烤20～24h，烘烤后脱模，即可得到振动料。所述的粘土是高岭石、石脂、蒙脱石、蛭石中的一种或几种。所述的外加剂为偏硅酸钠、磷酸氢二钠、柠檬酸钠中的一种或多种。
实例1
按质量比5：1：100，分别称取角豆胶、羧甲基淀粉钠和水混合，搅拌混合10min后加入角豆胶质量1%质量分数5%过硫酸铵溶液，随后加热至80℃，搅拌反应1h，反应结束后冷却至室温，出料，得角豆胶反应物，再按质量比1:10，称取海藻酸钠加入水中，搅拌20min后加热至40℃，得海藻酸钠溶液，随后依次加入海藻酸钠溶液质量5%角豆胶反应物、海藻酸钠溶液质量15%甲基丙烯酸羟乙酯、海藻酸钠溶液质量2%醋酸乙烯酯和海藻酸钠溶液质量1%过硫酸铵，搅拌反应后出料，得粘稠物，再按重量份数计，取60份粘稠物、5份二氧化硅、5份石灰粉和2份蛭石，搅拌混合后得结合剂，按重量份数计，分别取40份电熔镁砂、30份烧结镁砂、5份刚玉细粉和0.1份硼砂，混合后得耐火骨料，再按重量份数计，分别取10份α-氧化铝微粉、5份硅藻土、1份煤矸石和2份膨胀珍珠岩，混合后粉碎，过400目筛，得粉料，随后按重量份数计，分别取80份耐火骨料、5份粉料、10份结合剂和3份偏硅酸钠，先将耐火骨料、粉料和偏硅酸钠混合后加入研磨机中，研磨至粒径为60μm后出料，得混合粉末，再将混合粉末搅拌均匀后加入结合剂，混合10min后填入模具中，并振实，将振实后的模具放入烘箱中，在200℃温度下烘烤20h，烘烤后脱模，即可得到振动料。
实例2
按质量比5：1：100，分别称取角豆胶、羧甲基淀粉钠和水混合，搅拌混合15min后加入角豆胶质量2%质量分数5%过硫酸铵溶液，随后加热至83℃，搅拌反应2h，反应结束后冷却至室温，出料，得角豆胶反应物，再按质量比1:10，称取海藻酸钠加入水中，搅拌25min后加热至45℃，得海藻酸钠溶液，随后依次加入海藻酸钠溶液质量8%角豆胶反应物、海藻酸钠溶液质量18%甲基丙烯酸羟乙酯、海藻酸钠溶液质量3%醋酸乙烯酯和海藻酸钠溶液质量2%过硫酸铵，搅拌反应后出料，得粘稠物，再按重量份数计，取65份粘稠物、8份二氧化硅、6份石灰粉和3份高岭石，搅拌混合后得结合剂，按重量份数计，分别取45份电熔镁砂、35份烧结镁砂、8份刚玉细粉和0.2份硼砂，混合后得耐火骨料，再按重量份数计，分别取13份α-氧化铝微粉、8份硅藻土、2份煤矸石和3份膨胀珍珠岩，混合后粉碎，过410目筛，得粉料，随后按重量份数计，分别取85份耐火骨料、8份粉料、15份结合剂和4份磷酸氢二钠，先将耐火骨料、粉料和磷酸氢二钠混合后加入研磨机中，研磨至粒径为70μm后出料，得混合粉末，再将混合粉末搅拌均匀后加入结合剂，混合15min后填入模具中，并振实，将振实后的模具放入烘箱中，在220℃温度下烘烤22h，烘烤后脱模，即可得到振动料。
实例3
按质量比5：1：100，分别称取角豆胶、羧甲基淀粉钠和水混合，搅拌混合20min后加入角豆胶质量3%质量分数5%过硫酸铵溶液，随后加热至85℃，搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，出料，得角豆胶反应物，再按质量比1:10，称取海藻酸钠加入水中，搅拌30min后加热至50℃，得海藻酸钠溶液，随后依次加入海藻酸钠溶液质量10%角豆胶反应物、海藻酸钠溶液质量20%甲基丙烯酸羟乙酯、海藻酸钠溶液质量4%醋酸乙烯酯和海藻酸钠溶液质量3%过硫酸铵，搅拌反应后出料，得粘稠物，再按重量份数计，取70份粘稠物、10份二氧化硅、7份石灰粉和4份蒙脱石，搅拌混合后得结合剂，按重量份数计，分别取50份电熔镁砂、40份烧结镁砂、10份刚玉细粉和0.3份硼砂，混合后得耐火骨料，再按重量份数计，分别取15份α-氧化铝微粉、10份硅藻土、3份煤矸石和4份膨胀珍珠岩，混合后粉碎，过420目筛，得粉料，随后按重量份数计，分别取90份耐火骨料、10份粉料、20份结合剂和5份柠檬酸钠，先将耐火骨料、粉料和柠檬酸钠混合后加入研磨机中，研磨至粒径为80μm后出料，得混合粉末，再将混合粉末搅拌均匀后加入结合剂，混合20min后填入模具中，并振实，将振实后的模具放入烘箱中，在240℃温度下烘烤24h，烘烤后脱模，即可得到振动料。
对比例：洛阳市某耐火材料有限公司生产的干式振动料。
对本发明实例1～3制得的振动料和对比例的干式振动料进行性能检测，其检测结果如表1所示：
表1
综上所述，本发明制得的振动料具有较高的烧结强度和良好的抗渣侵蚀性能，有效提高了振动料使用寿命，同时本发明所用结合剂具有较好的物理性能，烧结后不会对钢液造成污染，符合洁净炼钢要求，是一种理想的中间包工作层用耐火材料。