[发明专利]一种洁净钢冶炼用氧化钙质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化钙质材料技术领域。尤其涉及一种洁净钢冶炼用氧化钙质材料及其制备方法。

背景技术

根据钢铁工业“十二五”规划中有关创新发展的要求，国家将加大特殊钢产品升级开发的力度，努力替代进口和满足国内装备制造业提升的新增市场需求。因而，在钢铁冶炼过程中严格控制钢水质量就显得尤为重要。中间包是钢水连铸前最后一个盛钢水的容器，其工作层耐火材料的组成、结构和性能对于保证钢水的质量具有重要意义。

现有的中间包工作衬多数为涂料，主要是由镁砂、软质粘土、氧化硅微粉、硅酸钠、纸纤维和三聚磷酸钠等组成。由于施工时加水量在20wt%左右，故在使用初期常出现裂纹和剥落现象，进而增加了钢中的氧化物夹杂量。同时，在连铸过程中，由于软质粘土、氧化硅微粉、硅酸钠等矿物原料属于酸性氧化物，对钢水的供氧潜能高，会持续增加钢水中的总氧含量；其次，涂料中使用的三聚磷酸钠等磷酸盐矿物在和钢水接触过程中会增加钢中磷的含量，不利于钢质量的提高；再者，镁砂的主要化学成分是氧化镁，它对钢水中的夹杂物吸附能力不强。总之，现有中间包涂料的矿物组成和制备工艺已无法满足越来越苛刻的洁净钢冶炼的需要。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种杂质含量低、强度适合、对钢水的总氧含量几乎没有影响和能吸附钢中氧化物夹杂的洁净钢冶炼用氧化钙质材料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将35~40wt%的石灰石颗粒、30~35wt%的石灰石细粉、8~22wt%的镁铝溶胶和5~20wt%的混合料混合，搅拌均匀，涂抹或浇注成型，即得洁净钢冶炼用氧化钙质材料。 

其中：所述石灰石颗粒的粒径为7~0.1mm；所述石灰石细粉的粒径为0.05~100μm；所述混合料是按氧化铝微粉︰镁砂细粉︰木质素磺酸钙的质量比为10︰(3~5)︰(0.7~1.5)混合而成。

所述石灰石颗粒的CaCO₃含量≥92wt%。

所述石灰石细粉的CaCO₃含量≥92wt%。

所述镁铝溶胶中的镁︰铝的摩尔比为1︰(0.4~2.2)。

所述氧化铝微粉中的Al₂O₃含量≥98wt%，粒径为1~20μm。

所述镁砂细粉中的MgO含量≥95wt%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明在混合过程中将镁铝溶胶包裹在矿物原料表面，镁铝溶胶在后续的预热和使用过程中转变为镁铝尖晶石，使得材料基质中的尖晶石分布均匀；同时由于混合粉中氧化铝和氧化镁生成镁铝尖晶石生成所带来的体积效应，弥补了由于石灰石分解所产生的收缩效应，从而提高了材料抗熔钢渗透的性能。由于镁铝溶胶和乳酸铝溶胶在预热时的凝胶化，在材料内部形成微细的网络通道用以排出内部产生的气体，从而避免复合材料在使用前期的预热过程中发生爆裂现象。另一方面，在氧化钙、氧化镁、镁铝尖晶石和氧化铝中，前三者为碱性氧化物，氧化铝为中性氧化物，对钢水的供氧潜能远低于酸性耐火矿物，不会增加钢水的总氧含量和氧化物夹杂数量，有利于洁净钢的冶炼。

本发明在制备材料过程中直接引入石灰石，即CaCO₃，使石灰石在烘烤与使用过程中原位分解并形成CaO和气孔。使得材料在烘烤之前完全不含游离CaO，彻底避免了因游离CaO存在引起的水化问题，不但能保证中间包工作衬具有一定的气孔率以满足钢水保温及浇铸后翻包的需要，同时石灰石高温分解得到的CaO具有很高的活性，对钢水中的夹杂物具有很强的吸附能力，能起到净化钢水的作用；另一方面，CaO是目前已知的在高温下最稳定的氧化物，不会在钢水中分解，高温下比MgO更稳定。所以，CaO与钢水接触的过程中不但不会增加钢水中的氧含量，而且还会吸附钢水中的夹杂物，有利于脱S、脱P和吸附钢中夹杂，适用于制备洁净钢冶炼用中间包的工作衬。

因此，本发明所制备的洁净钢冶炼用氧化钙质材料杂质含量低、强度适合、对钢水的总氧含量几乎没有影响，同时可吸附钢中氧化物夹杂，适用于制备洁净钢冶炼用中间包的工作衬。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述石灰石颗粒的粒径为7~0.1mm，石灰石颗粒的CaCO₃含量≥92wt%；