[发明专利]一种防膨胀开裂的中间包干式工作衬及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防膨胀开裂的中间包干式工作衬及其制备方法，该中间包干式工作衬按重量百分比计包括以下组分：粒度为≤5mm的镁砂占50－90％，粒度为≤3mm的菱镁矿或白云石占5－45％，可燃纤维占0.1－2.5％，酚醛树脂粉占1.5－6.0％，复合添加剂占0.1－3.0％。本发明减小了中间包干式工作衬在烘烤和使用过程中的膨胀幅度，降低了内衬材料的应力集中和固化后的刚度，延缓了结合剂碳网的氧化时间，有效防止了材料烘烤和使用过程中开裂、钻钢和塌落等，在保持优良抗侵蚀性能和耐烧结性能的前提下，大幅提高了连铸中间包的安全性能。

技术领域

本发明涉及耐火材料领域。更具体地，涉及一种防膨胀开裂的中间包干式工作衬及其制备方法。

背景技术

连铸中间包工式工作衬广泛采用镁砂为主要原料以及酚醛树脂粉作结合剂，现场通过胎模振动和加热固化等工艺成型，上线使用前仅需经过中火(600－800℃)和大火(1000－1100℃)烘烤后即可投入使用。由于其施工便利、烘烤时间短，以及抗侵蚀和耐烧结性能优良等，至今仍然是国内外连铸中间包首选耐火工作衬。然而，该类工作衬从常温到中火、中火到大火以及大火到钢水浇注，其升温过程急剧且不连续，加之浇注过程中钢包切换时钢水液面波动大，因而烘烤和使用过程中，均会面临体积稳定性差产生开裂和塌落等风险。这一现象在中间包开浇后的前30min内尤为明显，一旦出现膨胀裂纹或钻钢，将严重影响到中间包的使用寿命和安全性能等。

造成中间包干式工作衬膨胀和开裂的因素包括以下几方面：

(1)干式工作衬中的主原料为镁砂，其方镁石相在1000℃下的热膨胀系数高达13.5×10^－6/℃，尤其是使用电熔镁砂、高纯镁砂等高致密原料时更加明显；同时，加热或烘烤中结合剂酚醛树脂和固化剂六次甲基四胺反应也将产生较大的体积膨胀，因而整体上材料的体积稳定性差；

(2)树脂固化后形成的碳网结合导致工作衬刚性强，柔性欠佳，高温下耐火骨料和粉料的位移旋转或重排受阻，一旦体系的膨胀应力无法释放，工作衬将迅速与永久衬脱离，严重时直接导致开裂和垮塌；

(3)膨胀导致工作衬离弧并产生间距和缝隙，在烘烤和使用过程中，空气流入间隙并逐步对碳网氧化，削弱了材料的断裂强度，进而造成工作衬开裂、钻钢和塌落，氧化时间越长，出现事故的概率越大。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种一种防膨胀开裂中间包干式工作衬及其制备方法，以解决传统镁质中间包干式工作衬在烘烤和使用过程中因膨胀、氧化导致开裂、钻钢和塌落等问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种防膨胀开裂的中间包干式工作衬，由如下组分组成：镁砂、菱镁矿或白云石、可燃纤维、复合树脂和复合添加剂。

上述防膨胀开裂的中间包干式工作衬，镁砂占50－90wt％且粒度小于或等于5mm，菱镁矿或白云石占5－45wt％且粒度小于或等于3mm，可燃纤维占0.1－2.5wt％，复合树脂粉占1.5－6.0wt％，复合添加剂占0.1－3.0wt％。

上述防膨胀开裂的中间包干式工作衬，复合树脂粉粒度为1-150nm，复合树脂粉为酚醛树脂、聚丙烯树脂和聚丙烯酸树脂中的一种或多种。

上述防膨胀开裂的中间包干式工作衬，复合树脂粉为酚醛树脂和聚丙烯树脂，酚醛树脂和聚丙烯树脂的质量之比为5～7：1～2。

上述防膨胀开裂的中间包干式工作衬，复合树脂粉由酚醛树脂、聚丙烯树脂和聚丙烯酸树脂组成，酚醛树脂粉、聚丙烯树脂粉和聚丙烯酸树脂三者质量之比为7：2：0.3。

上述防膨胀开裂的中间包干式工作衬，粒度为大于3mm且小于或等于5mm的镁砂颗粒占10－35wt％，粒度大于1mm且小于或等于3mm的镁砂颗粒占15－30wt％，粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的镁砂颗粒占5－25wt％，粒度小于或等于0.088mm的镁砂颗粒占15－35wt％。