用於連續鑄鋼中間包的具有環保型結合劑的工作襯的製作方法

2023-06-01 02:44:31 4

專利名稱：：用於連續鑄鋼中間包的具有環保型結合劑的工作襯的製作方法
技術領域：
：本發明是關於連續鑄鋼設備的，尤其涉及用於連續鑄鋼中間包的工作襯。
背景技術：
：隨著我國大力採用和發展連續鑄鋼技術，鋼鐵工業在我國得到了飛速發展，鋼鐵工業的發展表現為煉鋼技術的不斷進步。在連續鑄鋼工藝系統中，最初中間包只起著鋼包和結晶器之間緩衝器的作用。隨著連續鑄鋼工藝的優化及對連續鑄鋼鋼坯質量要求的提高，中間包已經演變為鋼水精煉的終端設備，其作用主要有兩個一是鋼水的精煉；二是非金屬夾雜的消除。為實現新的功能，要求中間包所用耐火材料工作襯(內襯之一)，一要「長壽化」，二要「潔淨化」。在不斷滿足上述兩大要求的發展過程中，中間包工作襯大致經歷4個發展階段，先後相應出現過無工作襯、絕熱板工作襯、塗料工作襯和乾式料工作襯的4個階段。它們是連續鑄鋼工藝不斷更新發展的歷史產物，而且後一代比前一代都顯示出其獨特的優點，其中第四代乾式料工作襯具有最大的優越性。中間包幹式料工作襯是第四代中間包工作襯耐火材料，其中有機結合劑應用在近幾年已趨於成熟。目前國內鋼廠使用的乾式料幾乎都採用傳統有機結合劑，如固體酚醛樹脂、浙青等都是使用最廣泛的結合劑，在中間包幹式料烘烤過程，隨著溫度的升高，酚醛樹月旨固化形成碳網[參見ElitonS.DeMedeiros.Curingbehaviorofanovolac-typephenolicresinanalyzedbydifferentialscanningcalorimetry[J].JournalofAppliedPolymerScience,2003,90(6):16781682.]，導致乾式料具有較好的強度。但是以樹脂為結合劑的乾式料工作襯會給鋼水帶來增碳問題，尤其對生產潔淨鋼的質量影響很大。同時樹脂固化產生刺激性氣味的煙氣[參見黃髮榮.酚醛樹脂及其應用[M].北京化學工業出版社，2003.]，嚴重汙染現場工作環境。並且近來酚醛樹脂價格大幅度增長，又增加了產品成本。因此尋求一種適合連續鑄鋼中間包使用的低毒害、低汙染的環保型乾式料工作襯就成為當前生產、使用廠家急需解決的問題。
發明內容為了克服現有技術給鋼水帶來的增碳問題、環境汙染問題和生產成本大幅增長的問題，本發明提供了一種首次採用由九水偏矽酸鈉、二氧化矽微粉和硼酸組成的乾式料結合劑製備的工作襯，從而消除鋼水的增碳問題並且可以降低成本、降低環境汙染。本發明的用於連續鑄鋼中間包的具有環保型結合劑的工作襯，其原料組分及其重量百分比含量為92燒結鎂砂70wt.%,96電熔鎂砂2627.5wt.%、Si02微粉0.2wt.硼酸0.8wt.%、九水偏矽酸鈉1.5wt.%3wt.%0所述70wt.%的92燒結鎂砂包括粒度為3-5mml5wt.%,l"3mm30wt.%,<lmm25wt.%。所述96電熔鎂砂的粒度<74μm,所述SiO2微粉的粒度<74μm；所述硼酸的粒度<19μm；所述九水偏矽酸鈉的粒度<350μm。優選的原料組分及其重量百分比含量為92燒結鎂砂70wt.%,96電熔鎂砂2627.5wt.%、SiO2微粉0.2wt.%、硼酸0.8wt.%、九水偏矽酸鈉2.5wt.%本發明的有益效果是，採用鎂質乾式料結合劑替代酚醛樹脂，提供了一種首次採用由九水偏矽酸鈉、二氧化矽微粉和硼酸組成的乾式料結合劑製備的工作襯，從而消除了鋼水的增碳問題，並且降低了成本和環境汙染，同時還解決了乾式料的低溫強度和高溫抗渣性問題。圖1為本發明實施例3試樣斷口的顯微結構形貌；具體實施例方式本發明採用的骨料是鎂質原料(92燒結鎂砂和96電熔鎂砂)。中間包幹式料結合劑是矽硼鈉系統，採用的原料是九水偏矽酸鈉、SiO2微粉和硼酸。92燒結鎂砂的原料重量百分比含量為70wt.%(3-5mml5wt.%,l"3mm30wt.%,<lmm25wt.%),96電熔鎂砂的原料重量百分比含量為2627.5wt.%,SiO2微粉和硼酸分別為0.2wt.%和0.8wt.%，九水偏矽酸鈉的加入量為1.53wt.%0上述原料均為普通市售產品，92燒結鎂砂和96電熔鎂砂為工業純，SiO2微粉、硼酸和九水偏矽酸鈉為化學純。具體製備步驟如下(1)先將不同粒徑的原料按表1所示的比例配料、混合，使用的儀器有ACS-3型電子計價秤和電子天平。(2)將稱量好的原料倒入攪拌鍋中，用NRJ-41IA型水泥膠砂攪拌機攪拌3min至原料充分混合均勻。(3)將攪拌均勻的原料添加到40X40X160三聯模具內，添加原料時，邊添加邊搗打，以使物料密實，直至將容器填滿。(4)成型後的坯體隨模具一起放在電熱鼓風恆溫乾燥箱中烘烤，根據乾式料氣孔率較大、熱導率低的特點，選擇烘烤時間為3h，烘烤溫度為250°C。烘烤後的坯體已經具有一定的強度，待坯體與模具冷卻到室溫進行脫模。(5)將步驟(4)的坯體於1550°C下進行燒結，保溫3h，採用高溫箱式電阻爐(型號XCSL-17-18，1650°C)進行燒結，製得連續鑄鋼中間包的工作襯。(6)將步驟(5)的工作襯測定幾何尺寸，與燒前尺寸比較得出線變化量。(7)在材料萬能試驗機上利用三點彎曲法測定製品的抗折強度、抗壓強度。(8)採用阿基米德排油法測量樣品的體積密度和顯氣孔率，使用儀器是TXY型數顯示陶瓷吸水率測定儀和電子分析天平。(9)抗渣試驗採用靜態坩堝法。將鋼渣裝入樣品坩堝，於1550°C煅燒3h，燒後的坩堝自然冷卻後沿底面中線將坩堝對稱切開，測量並計算得出其侵蝕指數和滲透指數。(10)將坩堝沿鋼渣侵蝕側切取一小塊，用掃描電子顯微鏡觀察其表面顯微結構。表2為本發明產品脫模溫度(250°C)下的性能分析，表3為本發明產品使用溫度(即中間包工作溫度1550°C)下的性能分析。表1tableseeoriginaldocumentpage5由附圖可以明顯看出MgO顆粒經過燒結後達到了很好的緻密化，晶界處的玻璃相很少(少量的玻璃相是由添加的結合劑產生的)，氣孔率較低，因此強度較好。權利要求一種用於連續鑄鋼中間包的具有環保型結合劑的工作襯，原料組分及其重量百分比含量為92燒結鎂砂70wt.％、96電熔鎂砂26～27.5wt.％、SiO2微粉0.2wt.％、硼酸0.8wt.％、九水偏矽酸鈉1.5wt.％～3wt.％。2.根據權利要求1的具有環保型結合劑的工作襯，其特徵在於，所述70wt.%的92燒結鎂砂包括粒度為3-5mml5wt.%,l"3mm30wt.%,<lmm25wt.%。3.根據權利要求1的具有環保型結合劑的工作襯，其特徵在於，所述96電熔鎂砂的粒度<74μm；所述SiO2微粉的粒度<74μm；所述硼酸的粒度<19μm；所述九水偏矽酸鈉的粒度<350μm。4.根據權利要求1的具有環保型結合劑的工作襯，其特徵在於，優選的原料組分及其重量百分比含量為92燒結鎂砂70wt.%、96電熔鎂砂2627.5wt.%、SiO2微粉0.2wt.%、硼酸0.8wt.%、九水偏矽酸鈉2.5wt.%0全文摘要本發明公開了一種用於連續鑄鋼中間包的具有環保型結合劑的工作襯，原料組分及其重量百分比含量為92燒結鎂砂70wt.％、96電熔鎂砂26～27.5wt.％、SiO2微粉0.2wt.％、硼酸0.8wt.％、九水偏矽酸鈉1.5wt.％～3wt.％。提供了一種首次採用由九水偏矽酸鈉、二氧化矽微粉和硼酸組成的乾式料結合劑製備的工作襯，消除了鋼水的增碳問題，並且降低了成本和環境汙染，同時還解決了乾式料的低溫強度和高溫抗渣性問題。文檔編號C04B35/66GK101823888SQ20101013412公開日2010年9月8日申請日期2010年3月29日優先權日2010年3月29日發明者陶慧申請人:天津大學