[发明专利]一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法

说明书

本发明提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法，中间包工作衬按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：菱镁石和镁橄榄石共20‑120份、重烧镁砂细粉5‑30份、结合剂1‑20份、纸纤维0.1‑3份、改性剂1‑10份。该中间包工作衬的干式料自然堆积密度及体积密度低，可降低耐材吨钢消耗，提高干式料的保温性能；材料强度高，抗渣渗透性能高；且采用环保结合剂，不产生有害刺激性气体，环保性强。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法。

背景技术

中间包是钢铁连铸过程中的关键装置之一，它用来接收钢包的钢水并将其连续、均匀、稳定地注入结晶器，而且还起着调整钢水流和除去非金属夹杂物、洁净钢水等作用，而中间包工作衬的性能是提高连铸技术的关键所在。

随着冶金技术的不断发展，对中间包工作衬耐火材料的要求已不单纯是长寿命，耐火材料的功能化已越来越重要。特别在优质钢和特殊钢的冶炼中，对中间包耐火材料的使用寿命的要求不是很高，但中间包耐火材料的洁净作用和保温效果则分别对优化钢种和提高成材率具有积极的作用。

目前，连铸中间包工作衬用耐火材料主要为镁质干式料，该干式料具有较好的抗高铁和碱性熔渣侵蚀、使用寿命长、不污染钢液、施工方便、易脱包翻包等特点。如中国专利文献CN201610460348.8公开了一种抗钢渣渗透性较好的低成本中间包干式料及其制法，其由以下组分构成：粒径为3.2～1mm的烧结镁砂或电熔皮砂30～40％，粒径≤1mm的烧结镁砂或电熔皮砂30～45％，200目的烧结镁砂或电熔皮砂25～35％，粒径为1～0.12mm的石英砂0～5％，粒径≤0.12mm的石英砂0～8％，酚醛树脂0～3％，改性酚醛树脂2～5％，七水硫酸镁2～6％，硼酸0～0.6％。但是，镁质干式料密度一般较高，这类干式料有两大劣势：1）由于其热导率高，中间包内衬的散热速度很快，钢水降温很快，且消耗了大量热能。2）由于密度较高，中间包吨钢耐火材料消耗量居高不下，浪费了矿产资源，也增加了企业的耐材成本。此外，目前中间包干式料工作衬以酚醛树脂结合为主，烘烤过程中，随着中间包温度的升高，酚醛树脂逐渐固化，固化后的树脂在200℃~800℃时分解，释放出CO₂、CO、CH₄、H₂及H₂O等气体，对施工人员身体健康造成极大影响。因此，现有中间包工作衬用耐火材料已不能满足对其洁净性和保温效果的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬及其制备方法，该中间包工作衬的干式料自然堆积密度及体积密度低，可降低耐材吨钢消耗，提高干式料的保温性能；材料强度高，抗渣渗透性能高；且采用环保结合剂，不产生有害刺激性气体，环保性强。

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种资源节约型轻质环保中间包工作衬，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

菱镁石和镁橄榄石共20-120份、重烧镁砂细粉5-30份、结合剂1-20份、纸纤维0.1-3份、改性剂1-10份。

本发明采用体密较低的菱镁石、镁橄榄石等作为原料，降低了干式料的自然堆积密度及体积密度；且菱镁石在烘烤过程中约在400℃时开始分解，逸出CO₂气体，温度达550~650℃时，反应激烈，至1000℃时分解完全，生成轻烧MgO，质地疏松，气孔率大，体密较低，由此降低了干式料的自然堆积密度、体积密度，实现材料的轻量化，降低了中间包吨钢耐火材料消耗量，节约了企业的耐材成本；同时其导热系数较小，使中间包内衬的散热速度降低，其保温性能提高，使用过程中钢水降温较慢，节约了大量热能。此外，生成的轻烧MgO活性较大，浇钢过程中与SiO₂进一步反应，生成镁橄榄石相，提高材料的强度，微膨胀可以填充气孔，提高材料的抗渣渗透性能。纸纤维在烘烤过程中收缩、燃烧，在干式料内部形成微小气孔及通道，烘烤时让菱镁石分解产生的气体快速排出，缓解内部应力，防止工作衬坍塌。同时，纸纤维的引入还能降低干式料的体积密度。