一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：將35～40wt%的石灰石顆粒、30～35wt%的石灰石細(xì)粉、8～22wt%的鎂鋁溶膠和5～20wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。其中：混合料是氧化鋁微粉︰鎂砂細(xì)粉︰木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10︰(3～5)︰(0.7～1.5)混合而成；石灰石顆粒的粒徑為7～0.1mm，石灰石細(xì)粉的粒徑為0.05～100μm，石灰石顆粒和石灰石細(xì)粉的CaCO3含量≥92wt%；鎂鋁溶膠中的鎂︰鋁的摩爾比為1︰(0.4～2.2)。本發(fā)明所制備的氧化鈣質(zhì)材料雜質(zhì)含量低、強(qiáng)度適合、對(duì)鋼水的總氧含量幾乎沒有影響，同時(shí)可吸附鋼中氧化物夾雜，適用于制備潔凈鋼冶煉用中間包的工作襯。
【專利說(shuō)明】一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氧化鈣質(zhì)材料【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其涉及一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)鋼鐵工業(yè)“十二五”規(guī)劃中有關(guān)創(chuàng)新發(fā)展的要求，國(guó)家將加大特殊鋼產(chǎn)品升級(jí)開發(fā)的力度，努力替代進(jìn)口和滿足國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)提升的新增市場(chǎng)需求。因而，在鋼鐵冶煉過(guò)程中嚴(yán)格控制鋼水質(zhì)量就顯得尤為重要。中間包是鋼水連鑄前最后一個(gè)盛鋼水的容器，其工作層耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能對(duì)于保證鋼水的質(zhì)量具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的中間包工作襯多數(shù)為涂料，主要是由鎂砂、軟質(zhì)粘土、氧化硅微粉、硅酸鈉、紙纖維和三聚磷酸鈉等組成。由于施工時(shí)加水量在20wt%左右，故在使用初期常出現(xiàn)裂紋和剝落現(xiàn)象，進(jìn)而增加了鋼中的氧化物夾雜量。同時(shí)，在連鑄過(guò)程中，由于軟質(zhì)粘土、氧化硅微粉、硅酸鈉等礦物原料屬于酸性氧化物，對(duì)鋼水的供氧潛能高，會(huì)持續(xù)增加鋼水中的總氧含量；其次，涂料中使用的三聚磷酸鈉等磷酸鹽礦物在和鋼水接觸過(guò)程中會(huì)增加鋼中磷的含量，不利于鋼質(zhì)量的提高；再者，鎂砂的主要化學(xué)成分是氧化鎂，它對(duì)鋼水中的夾雜物吸附能力不強(qiáng)?？傊F(xiàn)有中間包涂料的礦物組成和制備工藝已無(wú)法滿足越來(lái)越苛刻的潔凈鋼冶煉的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種雜質(zhì)含量低、強(qiáng)度適合、對(duì)鋼水的總氧含量幾乎沒有影響和能吸附鋼中氧化物夾雜的潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:將35~40wt%的石灰石顆粒、30^35wt%的石灰石細(xì)粉、8~22wt%的鎂鋁溶膠和5~20wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0006]其中:所述石灰石顆粒的粒徑為7~0.1mm ;所述石灰石細(xì)粉的粒徑為
0.05~100μπι;所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10:(3~5): (0.7~1.5)混合而成。
[0007]所述石灰石顆粒的CaCO3含量> 92wt%。
[0008]所述石灰石細(xì)粉的CaCO3含量≥92wt%0
[0009]所述鎂鋁溶膠中的鎂:鋁的摩爾比為1: (0.1~2.2)。
[0010]所述氧化鋁微粉中的Al2O3含量≥98wt%，粒徑為I~20 μ m。
[0011 ] 所述鎂砂細(xì)粉中的MgO含量≥95wt%。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明在混合過(guò)程中將鎂鋁溶膠包裹在礦物原料表面，鎂鋁溶膠在后續(xù)的預(yù)熱和使用過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)殒V鋁尖晶石，使得材料基質(zhì)中的尖晶石分布均勻；同時(shí)由于混合粉中氧化鋁和氧化鎂生成鎂鋁尖晶石生成所帶來(lái)的體積效應(yīng)，彌補(bǔ)了由于石灰石分解所產(chǎn)生的收縮效應(yīng)，從而提高了材料抗熔鋼滲透的性能。由于鎂鋁溶膠和乳酸鋁溶膠在預(yù)熱時(shí)的凝膠化，在材料內(nèi)部形成微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)通道用以排出內(nèi)部產(chǎn)生的氣體，從而避免復(fù)合材料在使用前期的預(yù)熱過(guò)程中發(fā)生爆裂現(xiàn)象。另一方面，在氧化鈣、氧化鎂、鎂鋁尖晶石和氧化鋁中，前三者為堿性氧化物，氧化鋁為中性氧化物，對(duì)鋼水的供氧潛能遠(yuǎn)低于酸性耐火礦物，不會(huì)增加鋼水的總氧含量和氧化物夾雜數(shù)量，有利于潔凈鋼的冶煉。
[0013]本發(fā)明在制備材料過(guò)程中直接引入石灰石，即CaCO3，使石灰石在烘烤與使用過(guò)程中原位分解并形成CaO和氣孔。使得材料在烘烤之前完全不含游離CaO，徹底避免了因游離CaO存在引起的水化問(wèn)題，不但能保證中間包工作襯具有一定的氣孔率以滿足鋼水保溫及澆鑄后翻包的需要，同時(shí)石灰石高溫分解得到的CaO具有很高的活性，對(duì)鋼水中的夾雜物具有很強(qiáng)的吸附能力，能起到凈化鋼水的作用；另一方面，CaO是目前已知的在高溫下最穩(wěn)定的氧化物，不會(huì)在鋼水中分解，高溫下比MgO更穩(wěn)定。所以，CaO與鋼水接觸的過(guò)程中不但不會(huì)增加鋼水中的氧含量，而且還會(huì)吸附鋼水中的夾雜物，有利于脫S、脫P(yáng)和吸附鋼中夾雜，適用于制備潔凈鋼冶煉用中間包的工作襯。
[0014]因此，本發(fā)明所制備的潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料雜質(zhì)含量低、強(qiáng)度適合、對(duì)鋼水的總氧含量幾乎沒有影響，同時(shí)可吸附鋼中氧化物夾雜，適用于制備潔凈鋼冶煉用中間包的工作襯。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0016]為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述:
所述石灰石顆粒的粒徑為廣0.1mm,石灰石顆粒的CaCO3含量≥ 92wt% ；
所述石灰石細(xì)粉的粒徑為0.05~100 μ m，石灰石細(xì)粉的CaCO3含量≥ 92wt% ；
所述鎂鋁溶膠中的鎂:鋁的摩爾比為1: (0.4-2.2)；
所述氧化鋁微粉中的Al2O3含量≥98wt%,粒徑為1~20 μ m ；
所述鎂砂細(xì)粉中的MgO含量≥95wt%。
[0017]實(shí)施例1
一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。將35~38wt%的石灰石顆粒、33~35wt%的石灰石細(xì)粉、17~22wt%的鎂鋁溶膠和5~10wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0018]所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10:(3~4): (0.7~0.9)混合而成。
[0019]實(shí)施例2
一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。將38~40wt%的石灰石顆粒、3(T33wt%的石灰石細(xì)粉、12~17wt%的鎂鋁溶膠和l(Tl5wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0020]所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10:(4~5): (0.9~1.1)混合而成。
[0021]實(shí)施例3一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。將38~40wt%的石灰石顆粒、3(T33wt%的石灰石細(xì)粉、8~12wt%的鎂鋁溶膠和15~20wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0022]所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10:(3^4): (1.f 1.3)混合而成。
[0023]實(shí)施例4
一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料及其制備方法。將38~40wt%的石灰石顆粒、3(T33wt%的石灰石細(xì)粉、12~17wt%的鎂鋁溶膠和l(Tl5wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
[0024]所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10:(4~5): (1.3~1.5)混合而成。
[0025]本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本【具體實(shí)施方式】在混合過(guò)程中將鎂鋁溶膠包裹在礦物原料表面，鎂鋁溶膠在后續(xù)的預(yù)熱和使用過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)殒V鋁尖晶石，使得材料基質(zhì)中的尖晶石分布均勻；同時(shí)由于混合粉中氧化鋁和氧化鎂生成鎂鋁尖晶石生成所帶來(lái)的體積效應(yīng)，彌補(bǔ)了由于石灰石分解所產(chǎn)生的收縮效應(yīng)，從而提高了材料抗熔鋼滲透的性能。由于鎂鋁溶膠和乳酸鋁溶膠在預(yù)熱時(shí)的凝膠化，在材料內(nèi)部形成微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)通道用以排出內(nèi)部產(chǎn)生的氣體，從而避免復(fù)合材料在使用前期的預(yù)熱過(guò)程中發(fā)生爆裂現(xiàn)象。另一方面，在氧化鈣、氧化鎂、鎂鋁尖晶石和氧化鋁中，前三者為堿性氧化物，氧化鋁為中性氧化物，對(duì)鋼水的供氧潛能遠(yuǎn)低于酸性耐火礦物，不會(huì)增加鋼水的總氧含量和氧化物夾雜數(shù)量，有利于潔凈鋼的冶煉。
[0026]本發(fā)明在制備材料過(guò)程中直接引入石灰石，即CaCO3,使石灰石在烘烤與使用過(guò)程中原位分解并形成CaO和氣孔。使得材料在烘烤之前完全不含游離CaO，徹底避免了因游離CaO存在引起的水化問(wèn)題，不但能保證中間包工作襯具有一定的氣孔率以滿足鋼水保溫及澆鑄后翻包的需要，同時(shí)石灰石高溫分解得到的CaO具有很高的活性，對(duì)鋼水中的夾雜物具有很強(qiáng)的吸附能力，能起到凈化鋼水的作用；另一方面，CaO是目前已知的在高溫下最穩(wěn)定的氧化物，不會(huì)在鋼水中分解，高溫下比MgO更穩(wěn)定。所以，CaO與鋼水接觸的過(guò)程中不但不會(huì)增加鋼水中的氧含量，而且還會(huì)吸附鋼水中的夾雜物，有利于脫S、脫P(yáng)和吸附鋼中夾雜，適用于制備潔凈鋼冶煉用中間包的工作襯。
[0027]因此，本【具體實(shí)施方式】所制備的潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料雜質(zhì)含量低、強(qiáng)度適合、對(duì)鋼水的總氧含量幾乎沒有影響，同時(shí)可吸附鋼中氧化物夾雜，適用于制備潔凈鋼冶煉用中間包的工作襯。
【權(quán)利要求】
1.一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于:將35~40wt%的石灰石顆粒、3(T35wt%的石灰石細(xì)粉、8~22wt%的鎂鋁溶膠和5~20wt%的混合料混合，攪拌均勻，涂抹或澆注成型，即得潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料； 其中:所述石灰石顆粒的粒徑為7 0.1mm ;所述石灰石細(xì)粉的粒徑為0.05 100 μ m;所述混合料是按氧化鋁微粉:鎂砂細(xì)粉:木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為10: (3飛):(0.7^1.5)混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述石灰石顆粒的CaCO3含量> 92wt%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述石灰石細(xì)粉的CaCO3含量 92wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述鎂鋁溶膠中的鎂:鋁的摩爾比為1: (0.1~2.2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述氧化鋁微粉中的Al2O3含量 98wt%,粒徑為I~20 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂細(xì)粉中的MgO含量 95wt%。
7.一種潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料，其特征在于所述的潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料是根據(jù)權(quán)利要求1~6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料的制備方法所制備的潔凈鋼冶煉用氧化鈣質(zhì)材料。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK104177100SQ201410405430
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】魏耀武, 葉昌松, 姜亞清 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)