一种加氢氧化铝的中间包镁质干式料

摘要

一种加氢氧化铝的中间包镁质干式料，属于一种耐火材料。所述加氢氧化铝的中间包镁质干式耐火材料的成分为：氢氧化铝微粉1％～15％，镁砂82％～89％，结合剂1.5％～6.5％，单位为重量百分数。在烘烤和使用中氢氧化铝微粉分解产生活性氧化铝和水蒸气，水蒸气润湿干式料内部颗粒表面，使其中的镁砂和硅灰表面水化，结合剂部分溶解、扩散，与镁砂表面产生结合作用。生成的活性氧化铝在900℃后与镁砂细粉发生尖晶石反应，形成大量微细镁铝尖晶石，显著提高干式料对钢水、钢渣的抗渗透作用，并起到陶瓷结合作用。这种干式料不依靠酚醛树脂、沥青等含碳结合剂，既避免碳对低碳钢钢水增碳，也减少了有毒的烟气排放。该产品施工采用干法成型，然后通过对金属模具加热，热传导干式料使结合剂熔化或固化，形成固定的中间包工作层，用于盛装钢水。

说明书

技术领域

本发明属于一种耐火材料，具体的说是一种炼钢连铸中间包镁质干式料。

背景技术

中间包是钢包与结晶器之间用于钢水过渡的装置，其主要任务是：1、分流钢水；2、稳流；3、贮存钢水；4、净化钢水。连铸技术的发展对耐火材料的要求越来越苛刻，中间包耐材一般应该具备以下条件：一、耐钢水和熔渣的侵蚀；二、良好的热震稳定性；三、较低的热传导热率和微小的热膨胀性；四、对钢水的污染小；五、便于砌筑和解体。

中间包工作衬原来普遍采用绝热板和镁质涂抹料，但使用寿命较短。后来很多钢厂采用镁质干式振动料。镁质干式振动料用酚醛树脂粉、沥青粉等含碳结合剂作为低温结合剂，加入少量无机盐作为中温烧结剂。镁质干式振动料与以前的产品相比使用寿命显著提高，但在烘烤时产生有毒烟气。随着钢厂冶炼高级钢的增多，钢水受耐火材料污染的现象得到重视。钢厂冶炼超低碳洁净钢，钢水进入中间包，含碳结合剂中的碳会使钢水增碳，因此最好不用含碳结合剂作为低温结合剂。

发明内容

本发明的目的在于寻求一种环保的加氢氧化铝的中间包镁质干式料，这种耐火材料既有较高的使用寿命又能满足超低碳钢冶炼的需要。

按照本发明提供的技术方案，所述加氢氧化铝的中间包镁质干式耐火材料的成分为：氢氧化铝微粉1％～15％，镁砂82％～89％，结合剂1.5％～6.5％，单位为重量百分数。

所述氢氧化铝微粉中，氢氧化铝含量大于90％，氢氧化铝微粉的粒度小于0.2mm。所述镁砂是以氧化镁为主要成分的耐火原料，所述镁砂包括电熔镁砂、烧结镁砂、轻烧镁砂中一种、两种或三种的组合。

所指促述结合剂包括低温结合剂和中温结合剂中的一种或几种的组合；所述低温结合剂是指在干式料中加热到300℃以下即产生结合作用的物质，所述低温结合剂包括硅灰、松香、膨润土；所述中温结合剂是促进镁质干式料在300℃～1000℃下烧结并提高强度的物质，所述中温结合剂包括可溶于水的硼酸、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐。

在所述耐火材料中还加入1％～10％的以Al₂O₃为主要成分的耐火材料，所述以Al₂O₃为主要成分的耐火材料包括矾土、棕刚玉、白刚玉、以及氧化铝微粉中的一种或数种。主要作用是调节干式料的高温残余膨胀和提高其抗钢水、钢渣的渗透能力。

所述结合剂包括低温结合剂和中温结合剂；氢氧化铝微粉在烘烤过程中分解生成活性氧化铝和水蒸气，水蒸气润湿干式耐火材料内部的颗粒表面，使其中的镁砂和部分低温结合剂的颗粒表面水化，使部分低温结合剂熔解、扩散，与镁砂表面产生结合作用；中温结合剂与水蒸气中的水接触，与镁砂表面产生粘结作用；生成的活性氧化铝在900℃后与镁砂发生尖晶石反应，形成大量微细镁铝尖晶石，对钢水、钢渣起到抗渗透作用。

本发明的优点是：氢氧化铝在烘烤过程中分解、脱水。产生的水与干式料中其它物质反应产生结合力，可以减少或减免酚醛树脂、沥青的添加。避免了干式料对超低碳钢的渗碳作用和烘烤过程中产生的有毒烟雾。镁铝质干式料用煤气烘烤，在超过900℃后，氢氧化铝微粉分解生成的活性氧化铝与镁砂原位反应生成微细镁铝尖晶石，显著提高干式料对钢水、钢渣的抗渗透作用，并在更高温度下形成陶瓷结合。氢氧化铝脱水会产生体积收缩。干式料中加氢氧化铝，可以减少经高温烧后的残余膨胀，保证使用后容易拆包、翻包。

施工时采用干法成型，然后通过对金属模具加热，热传导干式料使结合剂熔化或固化，形成固定的中间包工作层，用于盛装钢水。

具体实施方式

本发明的创新点就是在镁质干式料中添加1％～15％氢氧化铝微粉。

氢氧化铝微粉为白色微结晶粉末，氢氧化铝微粉的粒径一般小于0.2mm。本发明产品中使用的氢氧化铝微粉的粒径主要是10μm，甚至1μm以下。其相对密度2.42g/cm³，被加热到超过195℃开始分解生成氧化铝和水。释放出约35％重量的水。分解反应过程如下：

2Al(OH)₃→Al₂O₃+3H₂O

把产品中的各组分计量后投入行星式混炼机中搅拌10分钟。使其中添加的氢氧化铝微粉尽可能均匀分布。氢氧化铝微粉由于粒度很细，会弥散在干式料中。

该产品采用干法成型施工，然后通过对金属模具加热，使干式料升温，超过195℃氢氧化铝开始分解生成氧化铝和水。

结合剂包括低温结合剂和中温结合剂中的一种或几种的组合；低温结合剂是指在干式料中加热到300℃以下即产生结合作用的物质，低温结合剂包括硅灰、松香以及粘土类物质；中温结合剂是促进干式料在300℃～1000℃下烧结的物质，中温结合剂包括可溶于水的硼酸、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐。在有水的条件下中温结合剂在300℃以下往往也起到辅助结合作用。

本发明产品中添加的结合剂—硅灰与氢氧化铝微粉分解生成的水、氧化镁接触生成镁硅胶结合，起到结合作用。

本发明产品中添加的结合剂—粘土类物质，如膨润土与氢氧化铝微粉分解生成的水接触，产生粘性起到辅助结合作用。硅灰在有水的条件下与镁砂反应，产生结合作用。。

本发明产品中添加的硼酸、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐等可溶性无机物与水接触，并在干式料中溶解、蒸发、扩散、反应，在300℃下也起到了显著的辅助结合作用，也有利于提高中温烧结强度。

镁铝质干式料用煤气烘烤，超过900℃，氢氧化铝微粉分解生成的活性氧化铝与镁砂原位反应生成微细的镁铝尖晶石，显著提高干式料对钢水、钢渣的抗渗透作用，并在更高温度下形成陶瓷结合。

氢氧化铝脱水会产生体积收缩。干式料中加氢氧化铝，可以调低经高温烧后的残余膨胀，保证使用后容易拆包、翻包。

还可以加入1％～10％的以Al₂O₃为主要成分的耐火原料，包括矾土、棕刚玉、白刚玉、以及氧化铝微粉中的一种或数种。主要作用是调节干式料的高温残余膨胀和生成尖晶石提高其抗钢水、钢渣的渗透能力。但与加氢氧化铝相比，大量生成尖晶石的温度高，只能在盛钢水的工作期间大量生成。且生成的尖晶石粒度粗，抗渣渗透能力略差。

实施例一：

配方：烧结镁砂(颗粒直径或粒度3～1mm)40％，电熔镁砂(粒度<1mm)37％，轻烧镁砂(325目)5％，氢氧化铝微粉(粒度5μm，Al(OH)₃含量≥98％)12％，氢氧化铝微粉(粒度0.2mm，Al(OH)₃含量≥90％)3％，硼酸(200目)1.5％，硅灰1.5％。

把上述物料经计量后投入行星式轮碾混合机，混合>8分钟，然后装双层袋，防止吸潮。

干式料采用振动成型施工。施工前干式料中可加微量水混合，润湿表面，防止扬灰。然后在中间包永久衬与胎模中加入本发明产品，采用逐层加入、振动成型的工艺。打结后加热胎模，胎模加热到超过195℃，氢氧化铝微粉分解释放出水和活性氧化铝。高温下硼酸随着水汽蒸发、扩散。硅灰在有水的条件下与镁砂反应，产生一定的结合作用。加热到300℃，保温3小时。这时干式料有一定强度可以脱模。之后用煤气继续烘烤，超过500℃时硼酐全部液化，促进干式料的烧结；超过900℃时活性氧化铝与镁砂原位反应生成微细镁铝尖晶石，1000℃以上温度下形成陶瓷结合。

产品技术性能指标：化学成分：MgO≥75％；体积密度(280℃12h)≥2.0g/cm³；耐压强度：(280℃，12h)≥5MPa；(1500℃，3h)≥20MPa；线变化率(1500℃，3h)：-2％～0％。

实施例二：

配方：烧结镁砂(粒度3～1mm)32.5％，电熔镁砂(粒度<1mm)50％，氧化铝微粉(粒度1μm)8％，棕刚玉(粒度0.045mm)2％，氢氧化铝微粉(粒度1μm，Al(OH)₃含量≥98％)1％、水玻璃粉(硅酸钠，150目)1.5％，硅灰1％，松香粉末4％。

把上述物料经计量后投入行星式轮碾混合机，混合>8分钟后装双层袋，防止吸潮。采用干法振动成型施工

产品技术性能指标：化学成分：MgO≥75％；体积密度(280℃12h)≥2.20g/cm³；耐压强度：(280℃，12h)≥8MPa；(1500℃，3h)≥20MPa；线变化率：(1500℃，3h)±1.5％。

施工：在中间包永久衬与胎模中加入发明产品，采用逐层加入、逐层振动的工艺。加热胎模。胎模加热到超过175℃，松香熔化、润湿干式料。加热到超过195℃，氢氧化铝微粉分解，释放出水和活性氧化铝。高温下硅灰在有水的条件下与镁砂反应，产生一定的结合作用；水玻璃(硅酸钠)溶解、扩散，润湿在干式料颗粒、微粉表面，起到结合作用。加热到300℃，保温3小时后脱模。之后用煤气烘烤，超过900℃，活性氧化铝与镁砂原位反应生成尖晶石，形成陶瓷结合。水玻璃、硅灰会促进尖晶石反应。

实施例三

配方：烧结镁砂(粒度3～1mm)35％，电熔镁砂(粒度<1mm)54％，矾土粉(200目)1％，氢氧化铝微粉(粒度2μm，Al(OH)₃含量≥99％)6％，三聚磷酸钠1％，硅灰1％，膨润土2％。把上述物料经计量后投入行星式轮碾混合机，混合>8分钟后装双层袋，防止吸潮。

施工：在中间包永久衬与胎模中加入发明产品，采用逐层加入、逐层振动的工艺。打结后沿胎模倒入少量水，然后加热胎模。胎模加热到超过195℃，氢氧化铝微粉分解释放出大量水和活性氧化铝。高温下，硅灰在有水的条件下与镁砂反应，产生结合力。膨润土吸潮起到结合作用。同时三聚磷酸钠易溶于水，从粉末状态到溶解、然后润湿在干式料内部颗粒表面，起到结合作用。加热到300℃，保温3小时后脱模。之后用煤气继续烘烤，超过622℃三聚磷酸钠熔化，促进干式料的烧结。超过900℃活性氧化铝与镁砂原位反应生成尖晶石，形成陶瓷结合。

产品技术性能指标：化学成分：MgO≥80％；体积密度(280℃，12h)≥2.10g/cm³；耐压强度：(280℃，12h)≥5MPa；(1500℃，3h)≥25MPa；线变化率(1500℃，3h)-2％～+0.5％。本产品不含碳，在连铸中间包上使用时间大于50小时。