一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖及其在钢水包上的应用的制作方法

本发明涉及耐火材料，具体的，涉及一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖及其在钢水包上的应用。

背景技术：

1、钢包又称钢水包、盛钢桶和大包等，是用于成钢水的，并且在钢包中还要对钢水进行精炼处理等工艺流程。钢包是由外壳、内衬和注流控制机构三部分组成。其中钢包的内衬是由保温层、永久层和工作层组成。保温层靠近钢板，厚度约为10~15mm，主要是用于减少热量的损失，常采用石棉板砌筑；在保温层内是永久层，厚度约为30~60mm，主要是用于防止钢水将钢包烧穿，常采用黏土和高铝砖堆砌；在永久层内是工作层，它直接与钢水和渣接触，会受到机械冲刷和急冷急热的作用，容易剥落，常采用综合砌砖的方式，即钢包的包底采用蜡砖或高铝砖，包壁采用高铝砖、铝碳砖，渣线部位则常采用镁碳砖，钢包的寿命与这一层的质量有关，所以该层的选材至关重要。

2、目前国内钢包包壁砖以镁铝碳质和镁碳质为主，但是这些材质热震稳定性较差，剧烈地机械冲刷和频繁的冷热交替使钢包包壁砖内部产生热应力，导致使用过程中容易出现剥落、开裂等问题，影响钢包的安全性和使用寿命。并且随着对各种优质钢种需求的不断增加，要求在冶炼钢种工艺过程中尽量减少含碳耐火材料的使用对钢水增碳所带来的不利影响，所以钢厂要求钢包包壁采用无碳砖。因此需要一种高强度的无碳钢包包壁砖以满足目前钢厂对钢包包壁砖高热震稳定性和无碳性的需求。

技术实现思路

1、本发明提出一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖及其在钢水包上的应用，解决了相关技术中钢包包壁砖低热震稳定性和在冶炼钢种过程中对钢水增碳产生不良影响的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，包括以下重量份组分的原料：60~70份镁砂、10~18份刚玉、10~15份镁铝尖晶石、8~10份复合结合剂；

4、所述复合结合剂由液相和固相组成；

5、所述液相为alcl3溶液；

6、所述固相由α-al2o3微粉和γ-al2o3微粉组成。

7、作为进一步技术方案，所述镁砂由4~5mm镁砂、3~4mm镁砂和2~3mm镁砂组成。

8、作为进一步技术方案，所述4~5mm镁砂、3~4mm镁砂和2~3mm镁砂的质量比为1~3:1:1。

9、作为进一步技术方案，所述4~5mm镁砂、3~4mm镁砂和2~3mm镁砂的质量比为2:1:1。

10、作为进一步技术方案，所述刚玉由3.6g/cm³刚玉、3.2g/cm³刚玉、2.8g/cm³刚玉和2.6g/cm³刚玉组成。

11、作为进一步技术方案，所述3.6g/cm³刚玉、3.2g/cm³刚玉、2.8g/cm³刚玉和2.6g/cm³刚玉的质量比为1~3:1:1:1。

12、作为进一步技术方案，所述3.6g/cm³刚玉、3.2g/cm³刚玉、2.8g/cm³刚玉和2.6g/cm³刚玉的质量比为2:1:1:1。

13、作为进一步技术方案，所述液相和固相的质量比为1~4:1。

14、作为进一步技术方案，所述液相和固相的质量比为3:1。

15、作为进一步技术方案，所述α-al2o3微粉的质量为固相质量的60%~70%。

16、作为进一步技术方案，所述α-al2o3微粉的质量为固相质量的65%。

17、本发明还包括一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖的制备方法，包括以下步骤：

18、s1、将所述原料混合均匀，得到泥料；

19、s2、将泥料压制成型，得到坯体；

20、s3、将坯体热处理，得到刚玉砖。

21、作为进一步技术方案，所述热处理的温度为230~250℃，热处理的时间为28~30h。

22、作为进一步技术方案，所述热处理在隧道式干燥窑中进行；所述隧道式干燥窑的入口温度为80~100℃，出口温度为80~100℃。

23、本发明还包括所述的刚玉砖在钢水包上的应用。

24、本发明的工作原理及有益效果为：

25、1、本发明中，选用镁砂、镁铝尖晶石、刚玉和无碳复合结合剂作为刚玉砖的原料制备出无碳钢包包壁刚玉砖，不会在炼钢时对钢水产生增碳效果，从而解决在冶炼钢种过程中钢包包壁对钢水增碳产生不良影响的问题。通过合理引入复合结合剂，优化了无碳砖的生产工艺，提高了刚玉砖的热震稳定性，并且由α-al2o3和γ-al2o3组成的复合粘结剂，可以提高刚玉砖的耐压强度及抗热震性能。

26、2、本发明，通过合理控制镁砂的粒度，可以进一步提高刚玉砖的抗热震性能和耐压强度。

27、3、本发明，通过合理控制刚玉的体积密度，可以更进一步提高刚玉砖的抗热震性能和耐压强度。

技术特征：

1.一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，包括以下重量份组分的原料：60~70份镁砂、10~18份刚玉、10~15份镁铝尖晶石、8~10份复合结合剂；

2.根据权利要求1所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述镁砂由4~5mm镁砂、3~4mm镁砂和2~3mm镁砂组成。

3.根据权利要求2所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述4~5mm镁砂、3~4mm镁砂和2~3mm镁砂的质量比为1~3:1:1。

4.根据权利要求1所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述刚玉由3.6g/cm³刚玉、3.2g/cm³刚玉、2.8g/cm³刚玉和2.6g/cm³刚玉组成。

5.根据权利要求4所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述3.6g/cm³刚玉、3.2g/cm³刚玉、2.8g/cm³刚玉和2.6g/cm³刚玉的质量比为1~3:1:1:1。

6.根据权利要求1所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述液相和固相的质量比为1~4:1。

7.根据权利要求1所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，其特征在于，所述α-al2o3微粉的质量为固相质量的60%~70%。

8.根据权利要求1~7中任意一项所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为230~250℃，热处理的时间为28~30h。

10.根据权利要求1~7中任意一项所述的刚玉砖在钢水包上的应用。

技术总结
本发明涉及耐火材料技术领域，提出了一种高强度的无碳钢包包壁刚玉砖，包括以下重量份组分的原料：60~70份镁砂、10~18份刚玉、10~15份镁铝尖晶石、8~10份复合结合剂；所述复合结合剂由液相和固相组成；所述液相为AlCl3溶液；所述固相由α‑Al2O3微粉和γ‑Al2O3微粉组成。通过上述技术方案，解决了现有技术中钢包包壁砖低热震稳定性和在冶炼钢种过程中对钢水增碳产生不良影响的问题。

技术研发人员：崔泰,李永召,崔东瑞,李永奎
受保护的技术使用者：唐山市曹妃甸区节能耐火材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22