[0001]
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种环境节约型连铸中间包用干式料及其制备方法。
背景技术：
[0002]
在连铸工艺中，中间包发挥着不可替代的作用，而中间包工作衬是保护中间包正常安全运行的基础。连铸中间包工作衬的发展可以分为四个阶段：无工作衬阶段、绝热板阶段、涂抹料或喷涂料阶段、干式料阶段。干式料作为连铸中间包第四代工作衬材料，兼有绝热板和喷涂料的优点，具有施工方便，升温速度快、长寿和脱包容易等优点。
[0003]
连铸中间包用干式料大多为镁质，主要原料是电熔镁砂，随着市场需求增加，成本升高，使连铸中间包用干式料生产的经济效益下降。而钢包在小修或大修时，拆除下来的残存钢包衬砖(包括熔池镁铝碳砖和钢包预制砖等)约占工作层钢包衬砖砌筑总量的40～50％，它们不仅占用了空间，也对环境造成了污染，不符合当前节能环保的理念。
[0004]
为此，用回收废镁铝碳砖、废钢包预制砖，生产中间包用干式料，在保证干式料性能的情况下，降低干式料生产成本成了亟待解决的问题。
技术实现要素：
[0005]
本发明的目的在于提供一种成本低、综合资源利用率高和易于翻包解体的环境节约型连铸中间包用干式料及其制备方法。
[0006]
本发明采取的技术方案是：一种环境节约型连铸中间包用干式料，以重量百分含量表示，所述干式料由以下原料组成：5～3mm的废镁铝碳颗粒12％～16％、3～1mm的废镁铝碳颗粒32％～36％、1～0mm的废镁铝碳颗粒14％～22％、180目的废预制砖粉5％～9％、240目的电熔镁砂14％～18％、1000目的活性轻烧镁砂5％～10％、复合结合剂3.5％～5.5％及烧结剂0.5％～1％。
[0007]
以重量百分含量表示，优选的：
[0008]
5～3mm的废镁铝碳颗粒为14％～15％；
[0009]
3～1mm的废镁铝碳颗粒为33％～35％；
[0010]
1～0mm的废镁铝碳颗粒为16％～18％；
[0011]
180目的废预制砖粉为6％～8％；
[0012]
240目的电熔镁砂为15％～16％；
[0013]
1000目的活性轻烧镁砂6％～8％；
[0014]
复合结合剂为4％～5％；
[0015]
烧结剂为0.6％～0.8％。
[0016]
进一步的，所述5～3mm的废镁铝碳颗粒、3～1mm的废镁铝碳颗粒和1～0mm的废镁铝碳颗粒，是通过回收废镁铝碳砖，并将其破碎成合适粒度(5～3mm，3～1mm，1～0mm)，然后进行整形，控制颗粒度≥90％，其中mgo的质量百分含量≥80％。
[0017]
进一步的，所述180目的废预制砖粉，是通过回收钢包预制砖，并将其碾磨成合适粒度(180目)，其中(mgo+al2o3)的质量百分含量≥90％。
[0018]
进一步的，所述240目的电熔镁砂中mgo的质量百分含量≥97％。
[0019]
进一步的，所述1000目的活性轻烧镁砂中mgo的质量百分含量≥92％。
[0020]
进一步的，所述复合结合剂为质量比为1:1的固体树脂和葡萄糖的混合物。
[0021]
进一步的，所述烧结剂为无水硼砂或工业硼酸的一种或两种。
[0022]
本发明还公开了上述任一项所述的环境节约型连铸中间包用干式料的制备方法，具体为：
[0023]
(1)按照所述环境节约型连铸中间包用干式料的配比比例称取各种原料：5～3mm的废镁铝碳颗粒12％～16％、3～1mm的废镁铝碳颗粒32％～36％、1～0mm的废镁铝碳颗粒14％～22％、180目的废预制砖粉5％～9％，240目的电熔镁砂14％～18％、1000目的活性轻烧镁砂5％～10％，复合结合剂3.5％～5.5％及烧结剂0.5％～1％；
[0024]
(2)将步骤(1)中称取好的180目的废预制砖粉，240目的电熔镁砂、1000目的活性轻烧镁砂，复合结合剂及烧结剂进行预混；
[0025]
(3)将步骤(2)中预混好的细粉和步骤(1)中称取好的5～3mm的废镁铝碳颗粒、3～1mm的废镁铝碳颗粒、1～0mm的废镁铝碳颗粒进行混碾；
[0026]
(4)将步骤(3)中细粉和颗粒混合均匀，即获得环境节约型连铸中间包用干式料。
[0027]
此外，本发明还提供了环境节约型连铸中间包用干式料的施工方法：
[0028]
(1)将连铸中间包原残余工作衬料清理干净；
[0029]
(2)再将干式料投入中间包内，铺平后捣实，其厚度为90～110mm；
[0030]
(3)然后，将胎模吊入中间包内并调整胎模与永久衬之间的距离为90～110mm，接着将干式料投入胎模与永久衬之间，振实；
[0031]
(4)最后，将施工体用200～300℃煤气火烘烤2小时，等胎模冷却至室温后吊出，即可投入使用。
[0032]
本发明通过优化，选择了合理的粒度级配，包括5～3mm，3～1mm，1～0mm，180目，240目，1000目等，提高了中间包用干式料的致密度和常温强度；我们还发现，废镁铝碳砖中石墨能够提高材料的抗熔渣侵蚀性能；通过添加了适量的复合结合剂及烧结剂，增强了干式料的烧后性能；并且，在加入1000目活性轻烧镁砂后，当高温下与废预制砖粉((mgo+al2o3)的质量百分含量≥90％)原位反应会生成尖晶石，提高了干式料的高温性能，增加其抗渗透性；同时，通过改善基质组成，我们抑制了干式料过烧结，使其用后易于翻包解体。
[0033]
本发明通过回收废镁铝碳砖，将之破碎成合适粒度(5～3mm，3～1mm，1～0mm)，并进行整形，控制颗粒度≥90％；采用废镁铝碳砖和废钢包预制砖作为主要原料，综合资源利用率＞70％；不仅减少了环境污染，还降低了约30％～40％的耐火材料的成本和炼钢成本。将本发明干式料投入连铸中间包内使用，可使用60炉以上，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，性能优异，也易于翻包。本发明还实现了废料循环利用，减少环境污染，为废钢包衬砖，包括废镁铝碳砖和废钢包预制砖等的再利用提出了一种新的途径，对于节能降耗、环境保护具有重要的意义。
具体实施方式
[0034]
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0035]
实施例1
[0036]
废镁铝碳颗粒经如下工艺获得：
[0037]
(1)将拆除下来的残存钢包衬砖，经除渣、拣选废镁铝碳砖，要求mgo的质量百分含量≥80％，破碎成5～0mm粒径；
[0038]
(2)将步骤(1)镁铝碳砖放入s112型混碾机中混碾20～25min后，经筛分获得5～3mm，3～1mm，1～0mm三种粒径的废镁铝碳砖颗粒。
[0039]
废预制砖粉经如下工艺获得：
[0040]
(1)将拆除下来的残存钢包衬砖，经除渣、拣选废预制砖，要求(mgo+al2o3)的质量百分含量≥90％，破碎成3～0mm粒径；
[0041]
(2)将步骤(1)废预制砖放入s112型混碾机中混碾20～25min后，经筛分180目粒径的废预制砖粉。
[0042]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0043]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为12％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为32％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为22％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为5％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为14％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为10％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为4％及烧结剂选自无水硼砂和工业硼酸，其质量百分比分别为0.4％和0.6％。
[0044]
(2)中间包用干式料制备工艺如下：
[0045]
1)称取180目的废预制砖粉50kg、240目的电熔镁砂140kg、1000目的活性轻烧镁砂100kg、固体树脂20kg、葡萄糖20kg及无水硼砂4kg和工业硼酸6kg进行预混；
[0046]
2)称取5～3mm的废镁铝碳颗粒120kg、3～1mm的废镁铝碳颗粒320kg、1～0mm的废镁铝碳颗粒220kg，加入1)中预混好的细粉进行混碾；混合均匀，即获得1000kg环境节约型连铸中间包用干式料。
[0047]
(3)将实施例1制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0048]
1)200℃*24h耐压强度为7.9mpa，体积密度为2.23g/cm3；
[0049]
2)1500℃*3h耐压强度为5.5mpa，线性变化(％)：-0.6％。
[0050]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0051]
将按实施例1的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢厂3#连铸机3#中间包中使用：
[0052]
1)将连铸中间包原残余工作衬料清理干净；
[0053]
2)再将1000kg环境节约型连铸中间包用干式料投入中间包内，铺平后捣实，其厚度为90～110mm；
[0054]
3)将胎模吊入中间包内并调整胎模与永久衬之间的距离为90～110mm，接着将2000kg环境节约型连铸中间包用干式料投入胎模与永久衬之间，振实；
[0055]
4)将施工体用200～300℃煤气火烘烤2小时，等胎模冷却至室温后吊出，即可投入使用。
[0056]
现场共计使用63炉(22小时41分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0057]
实施例2
[0058]
废镁铝碳颗粒、废预制砖粉按照实施例1相同工艺获得。
[0059]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0060]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为14％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为34％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为18％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为6％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为16％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为8％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为3.5％及烧结剂选自无水硼砂，其质量百分比为0.5％；
[0061]
(2)中间包用干式料按照实施例1相同工艺获得。
[0062]
(3)将实施例2制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0063]
1)200℃*24h耐压强度为5.5mpa，体积密度为2.07g/cm3；
[0064]
2)1500℃*3h耐压强度为5.0mpa，线性变化(％)：-1.3％。
[0065]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0066]
将按实施例2的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢厂3#连铸机2#中间包中使用：
[0067]
按照实施例1相同工艺施工。现场共计使用67炉(24小时2分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0068]
实施例3
[0069]
废镁铝碳、废预制砖按照实施例1相同工艺获得。
[0070]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0071]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为16％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为36％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为14％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为9％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为12％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为7％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为5.5％及烧结剂选自工业硼酸，其质量百分比为0.5％；
[0072]
(2)中间包用干式料按照实施例1相同工艺获得。
[0073]
(3)将实施例3制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0074]
1)200℃*24h耐压强度为5.1mpa，体积密度为2.16g/cm3；
[0075]
2)1500℃*3h耐压强度为4.2mpa，线性变化(％)：-0.9％。
[0076]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0077]
将按实施例3的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢4#连铸机12#
中间包中使用：
[0078]
按照实施例1相同工艺施工。现场共计使用65炉(25小时15分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0079]
实施例4
[0080]
废镁铝碳、废预制砖按照实施例1相同工艺获得。
[0081]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0082]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为13％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为35％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为16％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为8％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为15％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为8％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为4.5％及烧结剂选自烧结剂选自无水硼砂和工业硼酸，其质量百分比分别为0.2％和0.3％；
[0083]
(2)中间包用干式料按照实施例1相同工艺获得。
[0084]
(3)将实施例4制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0085]
1)200℃*24h耐压强度为5.6mpa，体积密度为2.21g/cm3；
[0086]
2)1500℃*3h耐压强度为3.8mpa，线性变化(％)：-0.5％。
[0087]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0088]
将按实施例4的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢2#连铸机16#中间包中使用：
[0089]
按照实施例1相同工艺施工。现场共计使用63炉(23小时36分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0090]
实施例5
[0091]
废镁铝碳、废预制砖按照实施例1相同工艺获得。
[0092]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0093]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为15％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为33％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为17％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为7％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为13％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为9％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为5％及烧结剂选自工业硼酸，其质量百分比为1％；
[0094]
(2)中间包用干式料按照实施例1相同工艺获得。
[0095]
(3)将实施例5制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0096]
1)200℃*24h耐压强度为5.3mpa，体积密度为2.23g/cm3；
[0097]
2)1500℃*3h耐压强度为4.5mpa，线性变化(％)：-0.6％。
[0098]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0099]
将按实施例5的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢4#连铸机2#中间包中使用：
[0100]
按照实施例1相同工艺施工。现场共计使用60炉(22小时8分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0101]
实施例6
[0102]
废镁铝碳、废预制砖按照实施例1相同工艺获得。
[0103]
连铸中间包用干式料经如下工艺制得：
[0104]
(1)中间包用干式料组成如下：粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为15％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为32％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为20％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为7％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为12％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为8％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为5％及烧结剂选自无水硼砂，其质量百分比为1.0％；
[0105]
(2)中间包用干式料按照实施例1相同工艺获得。
[0106]
(3)将实施例6制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料进行性能测试，结果为：
[0107]
1)200℃*24h耐压强度为5.5mpa，体积密度为2.19g/cm3；
[0108]
2)1500℃*3h耐压强度为5.0mpa，线性变化(％)：-0.8％。
[0109]
中间包用干式料施工工艺如下：
[0110]
将按实施例6的比例制备的环境节约型连铸中间包用干式料在某钢3#连铸机7#中间包中使用：
[0111]
按照实施例1相同工艺施工。现场共计使用61炉(23小时47分)，从用后永久层状况和铸余表面残存情况看使用正常，易于翻包。
[0112]
对比例1
[0113]
一种环境节约型连铸中间包用干式料，以重量百分含量表示，由以下原料组成：
[0114]
粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为18％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为40％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为20％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为17％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物、其质量百分比为4％及烧结剂选自无水硼砂，其质量百分比为1.0％。环境节约型连铸中间包用干式料由以下方法制备而得，具体操作步骤为：
[0115]
(1)按照上述环境节约型连铸中间包用干式料的配比比例称取各种原料；
[0116]
(2)将步骤(1)中称取好的240目的电熔镁砂，复合结合剂及烧结剂进行预混；
[0117]
(3)将步骤(2)中预混好的细粉和步骤(1)中称取好的5～3mm的废镁铝碳颗粒、3～1mm的废镁铝碳颗粒、1～0mm的废镁铝碳颗粒进行混碾；
[0118]
(4)将步骤(3)中细粉和颗粒混合均匀，即获得环境节约型连铸中间包用干式料。
[0119]
对比例1制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料，发现成型差，200℃*24h耐压强度仅为1.3mpa。
[0120]
对比例2
[0121]
一种环境节约型连铸中间包用干式料，以重量百分含量表示，由以下原料组成：
[0122]
粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为15％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为33％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为17％、粒度为180目的废预
制砖粉质量百分比为20％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为10％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为4％及烧结剂选自无水硼砂，其质量百分比为1.0％。
[0123]
环境节约型连铸中间包用干式料由以下方法制备而得，具体操作步骤为：
[0124]
(1)按照上述环境节约型连铸中间包用干式料的配比比例称取各种原料；
[0125]
(2)将步骤(1)中称取好的180目的废预制砖粉，240目的电熔镁砂，复合结合剂及烧结剂进行预混；
[0126]
(3)将步骤(2)中预混好的细粉和步骤(1)中称取好的5～3mm的废镁铝碳颗粒、3～1mm的废镁铝碳颗粒、1～0mm的废镁铝碳颗粒进行混碾；
[0127]
(4)将步骤(3)中细粉和颗粒混合均匀，即获得环境节约型连铸中间包用干式料。
[0128]
对比例2制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料，发现高温烧结明显，1500℃*3h耐压强度为16.6mpa，且线性变化(％)为正，+0.9％。
[0129]
对比例3
[0130]
一种环境节约型连铸中间包用干式料，以重量百分含量表示，由以下原料组成：
[0131]
粒度为5～3mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为15％、粒度为3～1mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为32％、粒度为1～0mm的废镁铝碳颗粒质量百分比为20％、粒度为180目的废预制砖粉质量百分比为7％、粒度为240目的电熔镁砂质量百分比为12％、粒度为1000目的活性轻烧镁砂质量百分比为7％、复合结合剂选自固体树脂和葡萄糖质量比1:1的混合物，其质量百分比为6.5％及烧结剂选自工业硼酸，其质量百分比为0.5％。环境节约型连铸中间包用干式料由以下方法制备而得，具体操作步骤为：
[0132]
(1)按照上述环境节约型连铸中间包用干式料的配比比例称取各种原料；
[0133]
(2)将步骤(1)中称取好的180目的废预制砖粉，240目的电熔镁砂，1000目的活性轻烧镁砂，复合结合剂及烧结剂进行预混；
[0134]
(3)将步骤(2)中预混好的细粉和步骤(1)中称取好的5～3mm的废镁铝碳颗粒、3～1mm的废镁铝碳颗粒、1～0mm的废镁铝碳颗粒进行混碾；
[0135]
(4)将步骤(3)中细粉和颗粒混合均匀，即获得环境节约型连铸中间包用干式料。
[0136]
对比例3制备得到的环境节约型连铸中间包用干式料，发现粘模，拆模时易发生破损。