一种长寿命中间包包盖浇注料的制作方法

本发明属于中间包耐火材料，特别涉及一种长寿命中间包包盖浇注料。

背景技术：

1、钢铁工业是国民经济的支柱产业之一，其中连铸技术的发展极大地提高了生产效率和产品质量。在连铸过程中，中间包作为钢水精炼和分配的过渡容器，起着至关重要的作用。它不仅能够调节钢水的温度和流动，去除杂质，还能控制钢水的纯净度和稳定性，直接影响到最终产品的质量和性能。因此，中间包的耐火材料，尤其是中间包包盖的性能，成为保障连铸机高效稳定运行的关键因素之一。

2、中间包包盖的主要功能是在连铸过程中为中间包提供保温，防止钢水热量过度散失，并且保护钢水免受空气中的氧气侵蚀，避免产生二次氧化物。然而，由于中间包在操作过程中需承受极端的温度条件(最高可达1600℃以上)，以及频繁的热冷循环，这对中间包包盖的耐火材料提出了严峻的挑战。传统中间包包盖浇注料存在以下问题：一是耐高温性能不足，导致使用寿命短；二是抗热震性差，在温度急剧变化时容易开裂剥落；三是抗侵蚀能力弱，面对钢水中的侵蚀介质时，易发生化学反应，影响钢水质量；四是施工性能不佳，难以满足现场快速修补的需求，这对浇注料的耐高温性和抗热震性提出了极高要求。

3、目前，中间包包盖浇注料主要采用高铝质、镁质或镁铝复合材料，通过添加结合剂、膨胀剂和防氧化剂等辅料制备而成。这些材料虽然能在一定程度上可以满足使用需求，但普遍存在使用寿命不长、成本较高的问题。

技术实现思路

1、针对现有现有长寿命中间包包盖浇注料耐高温性能不足、抗热震性差、抗侵蚀能力弱和施工性能不佳的问题，本发明提供一种长寿命中间包包盖浇注料，克服传统中间包包盖浇注料的缺陷，能够显著提升中间包包盖浇注料的施工性能、抗侵蚀能力和强度，有效延长长寿命中间包包盖浇注料的使用寿命。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种长寿命中间包包盖浇注料，所述长寿命中间包包盖浇注料中各原料组份质量百分比为：15-8mm的矾土为5～7％、8-5mm的矾土为12～14％、5-3mm的矾土为12～14％、3-1mm的矾土为22～24％、1-0mm的矾土为8～10％、200目的矾土为13～15％、莫来石为1～2％、蓝晶石为3.5～4.5％、碳化硅为1.5～2.5％、硅铁粉为0.2～0.3％、复合结合剂为3～4％、硅酸钙为0.6～0.8％、硅酸铝纤维为0.1～0.2％、废旧电熔砖为0.5～0.7％、氧化铝微粉为2.5～3％、三聚磷酸钠为0.08～0.1％、硅灰为2.5～3％、有机纤维为0.02～0.03％、钢纤维为1％、高铝水泥为3～4％。

3、进一步地，所述长寿命中间包包盖浇注料中15-8mm的矾土为6％、8-5mm的矾土为12.5％、5-3mm的矾土为13％、3-1mm的矾土为22.8％、1-0mm的矾土为9％、200目的矾土为13.9％、莫来石为1.5％、蓝晶石为4％、碳化硅为1.9％、硅铁粉为0.3％、复合结合剂为3.4％、硅酸钙为0.75％、硅酸铝纤维为0.14％、废旧电熔砖为0.6％、氧化铝微粉为2.8％、三聚磷酸钠为0.09％、硅灰为2.8％、有机纤维为0.02％、钢纤维为1％、高铝水泥为3.5％。

4、进一步地，所述15-8mm的矾土中al2o3含量≥80％；8-5mm的矾土中al2o3含量≥80％；5-3mm的矾土中al2o3含量≥85％；3-1mm的矾土中al2o3含量≥85％；1-0mm的矾土中al2o3含量≥87％；200目的矾土中al2o3含量≥87％；莫来石为200目的烧结莫来石；蓝晶石粒度为100目；硅酸钙粒度为1250目，熔点≥1500℃；三聚磷酸钠为工业级；硅灰中sio2含量≥95％；高铝水泥中al2o3含量≥71％。

5、进一步地，所述复合结合剂中各原料组份质量百分比为：聚乙烯醇为12％，硅溶胶为88％，硅溶胶的有效成分含量为30％。

6、进一步地，所述碳化硅中各原料组份质量百分比为：粒度为80目的碳化硅为60％，粒度为400目的碳化硅为40％。

7、进一步地，所述氧化铝微粉中各原料组份质量百分比为：粒径为1μm的氧化铝为60％，粒径为3μm的氧化铝为40％。

8、进一步地，所述硅铁粉粒度为200目，表面经热氧化处理。

9、进一步地，所述硅酸铝纤维长度为3-20mm，直径为1-6μm。

10、进一步地，所述废旧电熔砖为用后azs电熔砖，粒度为600目。

11、进一步地，所述浇注料适用于5流及以上t型中间包。

12、本发明选用硅铁粉，是利用热氧化处理可以改变硅铁粉表面的性质，使其更适合作为本发明浇注料的添加剂，热氧化处理对硅铁粉带来的积极效果如下：首先，硅铁粉中的铁和硅能在高温氧化气氛中形成由高熔点、化学稳定性良好的fe2o3和sio2构成的混合氧化层，能够形成一个致密的阻挡层，有效保护内部硅铁免受进一步侵蚀，显著提高浇注料对熔融金属和炉渣的抗侵蚀能力，形成的混合氧化层还可以促进与浇注料中其他组分的化学相互作用，能够有效增强与浇注料基质之间的界面结合力；其次，硅铁粉在高温下可能会释放出有害的挥发物，如硅烷，热氧化处理可以消耗掉活性较强的硅，减少这类挥发物的产生，避免了对浇注料和周围环境的污染；同时，热氧化处理提高了硅铁粉的热稳定性和化学稳定性，使其在浇注料的高温工作环境中不易分解或发生不利的化学反应；此外，氧化层的形成还有助于控制浇注料在加热和冷却过程中的体积膨胀，降低裂纹和剥落的风险，从而延长浇注料的使用寿命；表面处理过的硅铁粉具有更好的分散性和流动性，这有助于在搅拌浇注料时更均匀地分布，从而改善浇注料的整体性能。因此，热氧化处理不仅改变了硅铁粉的表面特性，还提升了中间包包盖浇注料的抗氧化性、抗侵蚀性、热稳定性、结构强度和施工性能，从而显著延长浇注料的使用寿命。

13、本发明采用复合结合剂，复合结合剂由聚乙烯醇和硅溶胶组成，其原料组份质量百分比为：聚乙烯醇为12％，硅溶胶为88％，可以显著提升浇注料的性能，利用复合结合剂的协同效应，可以产生如下的效果：首先，聚乙烯醇和硅溶胶结合使用，聚乙烯醇在低温下提供粘结力和塑性，而硅溶胶在高温下提供强度和稳定性，可以使浇注料同时具备良好的施工性能和优异的高温性能；其次，二者协同作用有助于控制浇注料在硬化过程中的收缩，减少开裂的风险，从而提高浇注料的完整性和使用寿命；最后，聚乙烯醇和硅溶胶结合使用，可以综合提升浇注料的强度、抗侵蚀性、抗热震性和施工性能，使浇注料更适合在苛刻的高温环境下使用，从而实现中间包包盖浇注料具有更高的强度、更好的热稳定性和更长的使用寿命。

14、本发明选用1250目硅酸钙，其作用主要体现在：首先，1250目的硅酸钙细粉具有非常细小的粒度，可以填充浇注料中的微小孔隙，提高浇注料的致密度，减少气孔率，从而改善材料的抗渗透性和抗侵蚀性；其次，硅酸钙的热膨胀系数相对较低，有助于降低浇注料在热循环过程中的热应力，减少因热震引起的开裂和剥落，提高浇注料的热稳定性；此外，在高温下，硅酸钙可以与浇注料中的其他组分反应，形成具有高熔点和低渗透性的玻璃相或结晶相，如莫来石，在浇注料表面形成一层保护层，抵御熔渣和钢水的侵蚀；细粒度的硅酸钙在高温下可以促进烧结过程，有助于形成更加致密的微观结构，提高浇注料的机械强度和高温性能；同时，硅酸钙在高温下可以降低浇注料的烧结温度，促进液相的形成，有助于浇注料结构的致密化，从而提高材料的高温强度和耐磨性；细粒度的硅酸钙可以改善浇注料的流动性，使其在施工时更加容易涂抹或浇注，同时也有利于浇注料在硬化过程中的水分释放，减少气孔的形成；最后，硅酸钙作为一种环境友好材料，其生产和使用过程相对清洁，不会产生有害物质，符合现代工业对环保材料的需求，选择1250目的硅酸钙是基于综合性能与成本效益之间的平衡选择。

15、本发明采用硅酸铝纤维，其主要作用体现如下：首先，硅酸铝纤维在浇注料中形成三维网状结构，能够有效分散应力，提高浇注料的抗拉强度和韧性，减少因外力作用引起的断裂，纤维在浇注料中形成连续的网络，能够阻挡熔渣和钢水的渗透，减少侵蚀介质对浇注料基体的直接接触，从而提高抗侵蚀性；其次，硅酸铝纤维的加入可以减缓浇注料在温度变化时的热膨胀，纤维与基体材料之间存在微小间隙，可以吸收部分热应力，减少因热震引起的开裂；硅酸铝纤维在浇注料硬化过程中可以占据空间，防止气孔的形成，提高浇注料的致密度，减少气孔率，从而提高整体性能；同时，硅酸铝纤维在高温下具有良好的结构稳定性，可以保持其形态不变，继续为浇注料提供增强作用，提高浇注料的高温强度和耐磨性；硅酸铝纤维为细长状，可以改善浇注料的流动性，使其在施工时更容易铺展和成型，提高施工效率；此外，硅酸铝纤维具有较低的热导率，可以降低浇注料的热传导，提高其保温隔热性能，减少热量损失。综上可知，硅酸铝纤维能够显著提升浇注料的抗拉强度、抗热震性、抗侵蚀性、结构致密性、高温性能和施工性能，通过纤维增强、热膨胀缓冲、物理屏障、结构致密化、保温隔热等多种机理，综合提高浇注料的综合性能，延长其使用寿命。

16、本发明加入用后azs电熔砖，可以提升浇注料的性能，其作用主要体现如下：首先，azs电熔砖含有高比例的al2o3和zro2，这些成分在高温下对熔渣和钢水有很强的抵抗能力；azs电熔砖的热膨胀系数较低，可以改善浇注料的热膨胀特性，减少因温度变化引起的热应力，从而显著提高浇注料的抗热震性能；其次，azs电熔砖在高温下能够形成稳定的晶体相，如刚玉、锆英石等，这些晶体相可以显著提高浇注料在高温下的结构稳定性和强度；同时，废旧azs电熔砖的加入可以改善浇注料的颗粒级配，使浇注料在施工时有更好的流动性，同时减少气孔的形成，提高浇注料的致密度；此外，使用废旧azs电熔砖可以实现资源的循环利用，降低浇注料的成本，同时减少废弃物的处理问题，符合可持续发展的理念。综上可知，废旧电熔砖的加入可以显著提升中间包包盖浇注料的综合性能，延长其使用寿命，同时促进了资源的循环利用，体现了环保和经济效益的双重价值。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明选用硅铁粉，提升了浇注料的抗氧化性、抗侵蚀性、热稳定性、结构强度和施工性能，显著延长了浇注料的使用寿命，具体效果包括形成保护性氧化层、改善界面结合、减少有害挥发物、控制体积膨胀、提高分散性和流动性；

19、2、本发明加入复合结合剂(聚乙烯醇和硅溶胶)，增强了浇注料的施工性能和高温性能，减少了硬化过程中的收缩和开裂风险，提高了浇注料的强度、抗侵蚀性、抗热震性，使其更适合在苛刻的高温环境下使用；

20、3、本发明采用1250目硅酸钙，提高了浇注料的致密度、抗渗透性、抗侵蚀性、热稳定性、机械强度和高温性能，同时改善了施工性能，且环境友好，平衡了综合性能与成本效益；

21、4、本发明选用硅酸铝纤维，显著提升了浇注料的抗拉强度、抗热震性、抗侵蚀性、结构致密性、高温性能和施工性能，通过多种机理综合提高浇注料的综合性能；

22、5、本发明引入废旧azs电熔砖，提升了浇注料的抗热震性能、高温下的结构稳定性和强度，改善了颗粒级配和流动性，促进了资源的循环利用，降低了成本，符合可持续发展理念。

23、综上，本发明的中间包包盖浇注料与传统工艺相比，通过材料选择与配比优化，显著提升了中间包包盖浇注料的整体性能，包括抗氧化性、抗侵蚀性、热稳定性、抗热震性、结构强度和施工性能，更适合在高温环境下使用，浇注料的抗折强度与耐压强度也得到有效增强，延长了浇注料使用寿命，同时实现了环保和经济效益的双重价值。

技术特征：

1.一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述长寿命中间包包盖浇注料中各原料组份质量百分比为：15-8mm的矾土为5～7％、8-5mm的矾土为12～14％、5-3mm的矾土为12～14％、3-1mm的矾土为22～24％、1-0mm的矾土为8～10％、200目的矾土为13～15％、莫来石为1～2％、蓝晶石为3.5～4.5％、碳化硅为1.5～2.5％、硅铁粉为0.2～0.3％、复合结合剂为3～4％、硅酸钙为0.6～0.8％、硅酸铝纤维为0.1～0.2％、废旧电熔砖为0.5～0.7％、氧化铝微粉为2.5～3％、三聚磷酸钠为0.08～0.1％、硅灰为2.5～3％、有机纤维为0.02～0.03％、钢纤维为1％、高铝水泥为3～4％。

2.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述长寿命中间包包盖浇注料中15-8mm的矾土为6％、8-5mm的矾土为12.5％、5-3mm的矾土为13％、3-1mm的矾土为22.8％、1-0mm的矾土为9％、200目的矾土为13.9％、莫来石为1.5％、蓝晶石为4％、碳化硅为1.9％、硅铁粉为0.3％、复合结合剂为3.4％、硅酸钙为0.75％、硅酸铝纤维为0.14％、废旧电熔砖为0.6％、氧化铝微粉为2.8％、三聚磷酸钠为0.09％、硅灰为2.8％、有机纤维为0.02％、钢纤维为1％、高铝水泥为3.5％。

3.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述15-8mm的矾土中al2o3含量≥80％；8-5mm的矾土中al2o3含量≥80％；5-3mm的矾土中al2o3含量≥85％；3-1mm的矾土中al2o3含量≥85％；1-0mm的矾土中al2o3含量≥87％；200目的矾土中al2o3含量≥87％；莫来石为200目的烧结莫来石；蓝晶石粒度为100目；硅酸钙粒度为1250目，熔点≥1500℃；三聚磷酸钠为工业级；硅灰中sio2含量≥95％；高铝水泥中al2o3含量≥71％。

4.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述复合结合剂中各原料组份质量百分比为：聚乙烯醇为12％，硅溶胶为88％，硅溶胶的有效成分含量为30％。

5.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述碳化硅中各原料组份质量百分比为：粒度为80目的碳化硅为60％，粒度为400目的碳化硅为40％。

6.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述氧化铝微粉中各原料组份质量百分比为：粒径为1μm的氧化铝为60％，粒径为3μm的氧化铝为40％。

7.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述硅铁粉粒度为200目，表面经热氧化处理。

8.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述硅酸铝纤维长度为3-20mm，直径为1-6μm。

9.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述废旧电熔砖为用后azs电熔砖，粒度为600目。

10.根据权利要求1所述的一种长寿命中间包包盖浇注料，其特征在于：所述浇注料适用于5流及以上t型中间包。

技术总结
本发明公开了一种长寿命中间包包盖浇注料，涉及中间包耐火材料技术领域，所述长寿命中间包包盖浇注料中各原料组份质量百分比为：15‑8mm的矾土为5～7％、8‑5mm的矾土为12～14％、5‑3mm的矾土为12～14％、3‑1mm的矾土为22～24％、1‑0mm的矾土为8～10％、200目的矾土为13～15％、莫来石为1～2％、蓝晶石为3.5～4.5％、碳化硅为1.5～2.5％、硅铁粉为0.2～0.3％、复合结合剂为3～4％、硅酸钙为0.6～0.8％、硅酸铝纤维为0.1～0.2％、废旧电熔砖为0.5～0.7％、氧化铝微粉为2.5～3％、三聚磷酸钠为0.08～0.1％、硅灰为2.5～3％、有机纤维为0.02～0.03％、钢纤维为1％、高铝水泥为3～4％，本发明的长寿命中间包包盖浇注料与传统工艺相比，显著提升了中间包包盖浇注料的整体性能，更适合在高温环境下使用，浇注料的抗折强度与耐压强度也得到有效增强，延长了浇注料使用寿命，同时实现了环保和经济效益的双重价值。

技术研发人员：魏振国,李胜春,马四凯,李维锋,李洪波,李勇伟,孙振猛
受保护的技术使用者：上海利尔耐火材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5