一种镁钙质中间包干式料及制备方法与流程

1.本发明涉及耐火材料应用领域，具体涉及一种镁钙质中间包干式料及制备方法。


背景技术：

2.钢材品质洁净化是钢铁冶炼的发展方向，提高钢材纯净度的主要标志便是降低钢中硫、磷、铝、碳等杂质元素的含量。除冶炼工艺外，冶炼用耐火材料也是影响钢液品质的重要因素之一；中间包是冶炼时钢水和耐火材料直接接触的最后一道工序，其工作衬料对钢液品质尤其洁净钢的质量具有重要影响。
3.中间包工作衬料大多采用干式料，不仅具有高耐火度和高温强度，且还具有施工简便、用后容易拆除、劳动强度低、烘烤时间短、周转运行快、节能降耗等优点，在各大钢厂上得到了广泛的应用；干式料按照材质可分为镁质、氧化镁-镁橄榄石质、硅质和镁碳质等，其中镁钙质干式料是一种综合性能较为优异的耐火材料，除上面所述优点外，还具有优异的抗碱性渣侵蚀性能，且游离态氧化钙可脱去钢水中的硫、磷、铝、硅等夹杂物，起到净化钢水的效果；从使用角度来讲是一种非常有发展潜力的耐火材料；然而，传统干式料制备方法是将骨料、粉料、结合剂、添加剂等原料一起直接干混即获得最终成品。原料中游离态cao组分会直接暴露在空气条件下极易水化，不仅无法发挥上述游离态cao的效果，且水化反应的膨胀效应还会造成材料结构破坏和使用性能的急剧下降，因此，该体系一直未有规模化的推广应用。此外，传统干式料多采用酚醛树脂粉为临时结合剂，使用过程中会产生刺激性气体，污染环境和影响作业人员身体健康，因而受到限制使用，开发环境友好型干式料成为方向；如以葡萄糖、木糖、半乳糖、果糖、食用糖、柠檬酸等有机高分子物质做临时结合剂替代传统树脂粉，虽有利于环境的改善，但大多存在抗侵蚀性差，使用寿命低，没有得到广泛应用。
4.综上所述，为顺应行业的环保发展需求，保障洁净钢的品质，迫切需要研制一种具有净化钢水功能的友好型镁钙质干式料。


技术实现要素：

5.为解决将游离态氧化钙引入干式料后的吸潮水化问题，同时取代传统树脂型结合型干式料，获得一种具有净化钢水效果的友好型镁钙质中间包工作衬料，本发明的目的是提出一种镁钙质中间包干式料及制备方法。
6.本发明为完成上述目的采用如下技术方案：一种镁钙质中间包干式料，其特征在于：所述镁钙质中间包干式料由镁砂、造粒镁钙砂和石墨组成；其质量配比分别为：粒度0.5-5mm的镁砂，45-60%；粒度大于0小于0.5mm的镁砂，5-15%；镁砂细粉，10-20%；造粒镁钙砂0.5-0mm,10-30%；石墨0-5%；上述原料总重为100%；将上述各种原料按比例称量待用，其中粒度小于0.5mm的所有料在搅拌机内进行5-10min的预混，之后加入剩余的颗粒料继续干混5-10min，得到干式料成品。
7.所述镁砂为高纯烧结镁砂或电熔镁砂的任何一种，其中mgo≥95%。
8.所述造粒镁钙砂由镁钙粉(其中mgo≥50%,cao≥10%, 粒度d
0.9
≤74um)、轻烧氧化镁微粉(其中mgo≥95%,粒度d
0.9
≤10um)、活性碱式磷酸盐(k2o≥13%; na2o≥13%; p2o5≥58%, 体积密度≤1000g/l, 软化点200~250℃)、聚甲基纤维素按照10-15：1：1-3：0-0.05质量配比先通过球磨预混2-6h后，再按比例将混合粉料和液态的热固性树脂(固含量≥60%, ph=6~9，粘度(25℃) 《 10pa
·
s)按照100：5-10的质量配比在高速混练机内混合进行裹覆造粒，其中混炼机速度依次为慢速、快速、慢速、快速模式交替进行，时间分别保持在3-10min内，热固树脂在第一次慢速模式时一次性缓慢加入，待造粒过程全部完成后进行低温烘烤(80~150℃，不少于6h)，之后过筛，获得粒径小于0.5mm的造粒镁钙砂。
9.所述的石墨为天然石墨或人造石墨的任意一种，其粒度d
0.9
≤0.15mm，固定碳≥90%。
10.本发明提出了一种适合洁净钢冶炼用友好型镁钙质中间包衬料的制备工艺。以高耐火度碱性耐火原料高纯镁砂为主原料，保障材料具有较高的使用温度和抗渣侵蚀性能；采用高纯原料尽量减少耐火原料中杂质成分降低衬料的使用性能。
11.以造粒方式间接引入游离态的cao获得镁钙质混合料。其中活性碱式磷酸盐可取代酚醛树脂粉，低温下可赋予干式衬料较高的结合强度。采用液态的热固性树脂为造粒粘结剂，一方面作为临时粘结剂，保障造粒料的结合性和结构稳定性；另一方面，保障干式料中不引入其它杂质成分，其残余碳还可提升耐火材料的高温抗侵蚀性能。利用轻烧氧化镁微粉的高比表面积充分包裹镁钙砂和树脂一起造粒、低温固化后可形成结构稳定的混合物；同时利用微粉的高活性有助于干式料的中低温烧结，保障材料具有更加稳定的结构组织和良好的高温使用性能。利用羧甲基纤维素的增黏性有利于进一步保持造粒团的结合性和结构稳定性。
12.加入石墨是利用石墨与熔渣的非润湿性进一步提高材料的高温抗渣侵蚀性能，从而提高衬料的使用寿命。
13.综上所述，本发明具有如下优点：(1)本发明采用高纯耐火原料，保障衬料具有较高的耐火度和使用温度。
14.(2)本发明采用活性碱式磷酸盐取代传统酚醛树脂制备了一种环境友好型干式料，不仅可提供烘烤结合强度，且符合环保要求，制备、存放和使用过程中均不会产生污染性气体，有利于周围环境的保护和作业人员的健康安全。
15.(3)本发明中以造粒镁钙砂方式可在干式料中间接引入游离态的碱性氧化物如mgo和cao，不仅可阻止游离氧化物尤其cao在空气中的水化；更重要的是可实现高温下游离cao对钢液中的硫、磷、铝、硅等元素的吸收净化，从而减少钢液中的夹杂物，保障钢液的洁净化。
具体实施方式
16.给出本发明的实施例，但不构成对本发明的任何限制。首先制备造粒镁钙砂，之后将造粒镁钙砂、镁砂、石墨等干混15分钟后在三联模中捣打成型，并在200℃/24h烘烤脱模，之后进行1500℃热处理，其理化指标见表1。
17.实施例1：造粒镁钙砂方案示例1：
烧结镁砂粉、氧化钙粉、轻烧氧化镁、活性碱式磷酸盐按照5 ：5：1：2的质量比先通过球磨罐预混2h后，之后加入总混合料总重6%的热固性树脂(固含量72%,粘度=2.5pa
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s，ph=8.5)在高速混炼机进行造粒，混炼机的速度按照慢快慢快交替进行，每个速度共混5min，待自然晾干后在110℃烘烤12h，之后进行过筛，选取粒径小于0.5mm的造粒镁钙砂。
18.干式衬料配比示例1：烧结镁砂颗粒3mm＜粒径≤5mm
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15%；烧结镁砂颗粒1mm＜粒径≤3mm
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30%；烧结镁砂颗粒0.5mm＜粒径≤1mm
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10%；烧结镁砂颗粒0.1um＜粒径≤0.5mm
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10%；电熔镁砂粉粒径≤74um
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17%；造粒镁钙砂粒径≤0.5mm
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15%；鳞片石墨
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3%上述原料的总重量为100%；实施例2：造粒镁砂方案示例2：烧结镁钙砂、氧化钙粉、轻烧氧化镁、活性碱式磷酸盐、聚甲基纤维素按照10：5：1：3：0.05的质量比先通过球磨罐预混4h后，之后加入总混合料总重8%的热固性树脂 (固含量72%,粘度=2.5pa
·
s，ph=8.5)在高速混炼机进行造粒，混炼机的速度按照慢快慢快交替进行，每个速度共混5min，待自然晾干后在150℃烘烤6h，之后进行过筛，选取粒径小于0.5mm的造粒镁砂。
19.干式衬料配比示例2：电熔镁砂颗粒3mm＜粒径≤5mm
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10%；电熔镁砂颗粒1mm＜粒径≤3mm
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28%；电熔镁砂颗粒0.5mm＜粒径≤1mm
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7%；电熔镁砂颗粒0.1um＜粒径≤0.5mm
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15%；电熔镁砂粉粒径≤74um
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10%；造粒镁钙砂粒径≤0.5mm
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30%；上述原料的总重量为100%；实施例3：造粒镁砂方案示例3：电熔镁砂粉、氧化钙粉、轻烧氧化镁、活性碱式磷酸盐、聚甲基纤维素按照10 ：2：1：3：0.03的质量比先通过球磨罐预混4h后，之后加入总混合料总重6.5%的热固性树脂 (固含量72%,粘度=2.5pa
·
s，ph=8.5)在高速混炼机进行造粒，混炼机的速度按照慢快慢快交替进行，每个速度共混5min，待自然晾干后在80℃烘烤24h，之后进行过筛，选取粒径小于0.5mm的造粒镁砂。
20.干式衬料配比示例3：电熔镁砂颗粒3mm＜粒径≤5mm
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8%；电熔镁砂颗粒1mm＜粒径≤3mm
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27%；烧结镁砂颗粒0.5mm＜粒径≤1mm
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10%；
烧结镁砂颗粒0.1um＜粒径≤0.5mm
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5%；烧结镁砂粉粒径≤74um
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10%；电熔镁砂粉粒径≤74um
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10%；造粒镁钙砂粒径≤0.5mm
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25%；鳞片石墨
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5%；上述原料的总重量为100%；表1 具体实施例干式料的性能测试值