用于连铸中间包工作衬的干式料及施工工艺、连铸中间包工作衬的制作方法

[0001]
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种用于连铸中间包工作衬的干式料及施工工艺、连铸中间包工作衬。


背景技术：

[0002]
现有工作衬材料多采用热塑性干粉树脂做结合剂，其含有多种有害气体，如氨气和苯等挥发物，污染环境且危害操作者身体健康，并且还会产生增碳增氢的作用，降低钢水的质量。工作衬材料有待进一步改进。


技术实现要素：

[0003]
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种用于连铸中间包工作衬的干式料、连铸中间包工作衬施工工艺及连铸中间包工作衬，该干式料不含有任何有机结合剂，不污染钢水，对钢水增氢元素减少到零增加，通过该干式料制备的连铸中间包工作衬能抵挡渣液侵蚀的能力，浇重轨钢炉数可达到至少20炉。
[0004]
本发明的一个方面，本发明公开了一种用于连铸中间包工作衬的干式料，所述干式料是由90重烧美砂、93烧结镁砂和无机结合剂按下述重量份配比配制：
[0005]
90重烧美砂
ꢀꢀꢀꢀꢀ
31-64份
[0006]
93烧结镁砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
19-50份
[0007]
无机结合剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7-10份
[0008]
在一些实施例中，所述干式料还包括95中档镁砂并按下述重量份配比配制：
[0009]
95中档镁砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9-15份
[0010]
在一些实施例中，所述干式料按照下述重量份配比和级配配制：
[0011][0012]
在一些实施例中，所述95中档镁砂按下述重量份配比和级配配制：
[0013]
粒度0-200目的95中档镁砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9-15份
[0014]
在一些实施例中，所述无机结合剂为偏硅酸钠，含水硅酸钠、硅微粉、膨润土和/或黏土的至少一种。
[0015]
在一些实施例中，所述无机结合剂为含水硅酸钠，所述含水硅酸钠的重量份配比
为7-8份。
[0016]
在本发明的再一方面，本发明公开了一种连铸中间包工作衬的施工工艺，根据本发明的实施例，所述施工工艺包括以下几个步骤：
[0017]
s1：施工工序：在中间包底部倒入约25％的干式料，并将其推抹平整，形成厚度5-7公分的底部工作层，放置胎模，随后放入60％～70％的所述干式料，用钢撬在包壁边缘捣料使干式料填实，再倒入剩余的所述干式料，捣完后再振动10～20分钟后，用手按压检测干式料是否填实。
[0018]
s2：在模烘烤工序：将烘烤温度调到320℃-350℃后点火烧烤，烧烤时间为3-5小时。
[0019]
s3：脱模工序：带干式料温度冷却至60-70℃之间，进行脱模
[0020]
s4：上线烘烤工序：先小火烘烤1-2小时，再中火烘烤1-2小时，在大火烘烤1.5-3小时。
[0021]
在一些实施例中，所述在线烘烤的所述小火烘烤的温度为200-370℃之间，所述中火烘烤的温度为680-970℃，所述大火烘烤的温度为1000-1100℃。
[0022]
在一些实施例中，所述的连铸中间包工作衬的施工工艺还包括检s5：检测上线烘烤：在模烘烤过程中，每隔0.5-1小时观察烧结情况，根据烧结情况作出调整。
[0023]
在一些实施例中，所述工序s1中，所述干式料需预先配制，所述预先配制所述干式料的步骤如下：
[0024]
s11：放置骨料；所述骨料为3-5mm的90重烧美砂，粒度为1-3mm的90重烧美砂和/或粒度为0-1mm的93烧结镁砂的至少一种。
[0025]
s12：放置粉料；所述粉料为0-200目的93烧结镁砂和/或0-200目的95中档镁砂至少一种，通过粉料的加入，可以使得颗粒不会太过集中，避免体密太低。
[0026]
s13：搅拌2分钟以上后放入无机结合剂，并持续搅拌5-10分钟，预先配制所述干式料。
[0027]
在本发明的再一方面，本发明公开了一种连铸中间包工作衬，根据本发明的实施例，所述连铸中间包工作衬浇重轨钢炉数可达到至少20炉。
[0028]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0029]
图1是无机添加剂为4％的试样在200度烘烤，常温状态下的实物图
[0030]
图2是无机添加剂为5％的试样在200度烘烤，常温状态下的实物图
[0031]
图3是无机添加剂为6％的试样在200度烘烤，常温状态下的实物图
[0032]
图4是无机添加剂为7％的试样在200度烘烤，常温状态下的实物图
[0033]
图5是无机添加剂为7％的试样在1100度烘烤，常温状态下的实物图
[0034]
图6是无机添加剂为7％的试样在1500度烘烤，常温状态下的实物图
[0035]
图7是根据本发明一个实施例的连铸中间包工作衬的施工工艺的流程图。
[0036]
图8是根据本发明另一个实施例的连铸中间包工作衬的施工工艺的流程图。
[0037]
图9是根据本发明又一个实施例的连铸中间包工作衬的施工工艺的流程图。
[0038]
图10是烘烤时间不充分的连铸中间包工作衬的现场图
[0039]
图11是为浇重轨钢20炉的连铸中间包工作衬的现场图
具体实施方式
[0040]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0041]
在本发明的一个方面，本发明公开了一种用于连铸中间包工作衬的干式料，所述干式料是由90重烧美砂、93烧结镁砂和无机结合剂按下述重量份配比配制：
[0042]
90重烧美砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
31-64份
[0043]
93烧结镁砂
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19-50份
[0044]
无机结合剂
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7-10份
[0045]
发明人发现，按照一定比例对90重烧镁砂和93烧结镁砂与无机结合剂进行配比，可替代传统有机结合剂，其制备的干式料的体密、抗折和耐压强度都可满足连铸中间包用干式料的要求，且该结合剂中不增碳、增氢，在使用和烘烤过程中不产生有害烟气，不危害环境和职工身体健康。
[0046]
优选的，在一些实施例中，所述干式料还包括95中档镁砂并按下述重量份配比配制：
[0047]
95中档镁砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9-15份
[0048]
95中档镁砂的加入可更有利于干式料的性能提升。
[0049]
需要说明的是，上述90重烧美砂、93烧结镁砂和95中档镁砂中90、93、95指mgo的含量为90％、93％和95％。重烧镁砂、烧结镁砂和中档镁砂为本领域技术人员所熟知的材料，本文将不再赘述。
[0050]
优选地，在一些实施例中，所述干式料按照下述重量份配比和级配配制：
[0051][0052]
在具体的实施例中，所述粒度3-5mm的90重烧美砂的重量份为12-28份，例如可以是12份，13份，14份，15份，16份，17份，18份，19份，20份，21份，22份，23份，24份，25份，26份，27份或28份。所述粒度为1-3mm的90重烧美砂的重量份为19-36份，例如可以是19份，20份，21份，22份，23份，24份，25份，26份，27份，28份，29，30份，31份，32份，33份，34份，35份或36份。所述粒度为0-1mm的93烧结镁砂的重量份为19-30份，例如可以是20份，21份，22份，23份，24份，25份，26份，27份，28份或29份。所述粒度为0-200目的93烧结镁砂的重量份为10-20份，例如可以是11份，12份，13份，14份，15份，16份，17份，18份或19份。通过不同级配配
制，可以进一步提高体密和其他性能。
[0053]
优选地的，在一些实施例中，所述95中档镁砂按下述重量份配比和级配配制：
[0054]
粒度0-200目的95中档镁砂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9-15份
[0055]
通过95中档镁砂的加入，例如可以是10份，11份，12份，13份或14份的加入，可以进一步提高体密和其他性能。
[0056]
在具体的实施例中，粒度为0-200目的无机结合剂的组分为7-10份，例如可以7份，8份，9份，10份。发明人发现，若无机结合剂的加入量偏少，则试样的样条和表面性能不佳，如下表所示，下表为采用4份、5份、6份无机结合剂制备干式料的试样在200度烘烤后，常温状态下的外观性能特征数据，结果显示，当无机添加剂的加入量小于7份时，其试样样条不完整，表面层脱落严重，硬度指标亦不合格(参考图1～图3)。当无机添加剂的加入量为7份时，试样样条变得完整(图4)，表面层仅有轻微脱落。经过1100度或1500的烘烤(图5,6)，试样的表面依旧完整，表面轻微脱落。
[0057]
而若无机结合剂含量过高，则会影响线变化性能(收缩性能)。
[0058][0059][0060]
优选的，所述无机结合剂为偏硅酸钠，含水硅酸钠、硅微粉、膨润土和/或黏土的至少一种。
[0061]
优选的，采用含水硅酸硅作为无机结合剂与镁砂反应，组分为7-8份时更有利于干式料的性能指标的达成。
[0062]
在本发明的另一个方面，本发明公开了一种用于连铸中间包工作衬的干式料的施工工艺，参考图7，该方法包括：
[0063]
s1：施工工序：在中间包底部倒入约25％的干式料，并将其推抹平整，形成厚度5-7公分的底部工作层，放置胎模，随后放入60％～70％的所述干式料，用钢撬在包壁边缘捣料使干式料填实，再倒入剩余的所述干式料，捣完后再振动10～20分钟后，用手按压检测干式料是否填实。
[0064]
该步骤中，通过先倒入60％～70％的所述干式料，例如可以是61％，62％，63％，
64％，65％，66％，67％，68％或69％。将其捣打均匀，在加入剩余的所述干式料，并捣完后在振动15～20分钟，发明人发现，若振动时间过短，则连铸中间包工作衬内壁会存在开裂(参考图10)，通过15-20分钟的振动，例如可以是16分钟，17分钟，18分钟或19分钟，可使得工作衬内壁光滑，不会开裂。
[0065]
s2：在模烘烤工序：将烘烤温度调到320℃-350℃后点火烧烤，烧烤时间为3-5小时。
[0066]
该步骤中，干式料会随着温度的升高而强度越大，通过在320℃后充分烘烤3-5小时，例如可以是330℃，340℃，350℃，360℃或370℃，充分烘烤3.5小时、4小时、4.5小时，可使得工作衬表面光滑，不会开裂。若烘烤温度和烘烤时间不达标，脱模后会导致工作衬内壁开裂。
[0067]
s3：脱模工序：待干式料温度冷却至60-70℃之间，进行脱模。
[0068]
该步骤中，将干式料温度降至60-70℃之间，例如可以是61℃，62℃，63℃，64℃，65℃，66℃，67℃，68℃或69℃，进行脱模。
[0069]
s4：上线烘烤工序：先小火烘烤1-2小时，再中火烘烤1-2小时，在大火烘烤1.5-3小时。
[0070]
该步骤中，通过分阶段的烘烤，可使得连铸中间包工作衬具有更佳的抵抗渣液侵蚀的能力，在具体的实施例中，小火烘烤的时间可以是1.5小时，中火烘烤可以是1.5小时，大火烘烤后是2小时，2.5小时。
[0071]
具体的实施例中，所述小火烘烤的温度为200-370℃之间，例如可以是210℃，220℃，230℃，240℃，250℃，260℃，270℃，280℃，290℃，300℃，310℃，320℃，330℃，340℃，350℃，360℃。所述中火烘烤的温度为680-970℃，例如可以是690℃，700℃，710℃，720℃，730℃，740℃，750℃，760℃，770℃，780℃，790℃，800℃，810℃，820℃，830℃，840℃，850℃，860℃，870℃，880℃，890℃，900℃，910℃，920℃，930℃，940℃，950℃，960℃。所述大火烘烤的温度为1000-1100℃，例如可以是1000℃，1010℃，1020℃，1030℃，1040℃，1050℃，1060℃，1070℃，1080℃，1090℃。通过分阶段的烘烤方式，可以提升连铸中间包工作衬的抵抗渣液侵蚀的能力，提高连铸中间包工作衬的使用寿命。
[0072]
在具体的实施例中，参考图8，还包括s5：检测上线烘烤：在模烘烤过程中，每隔0.5-1小时观察烧结情况，根据烧结情况作出实时调整。例如，可以调整烘烤的温度和/或烘烤的时间，使得工作衬的内壁光滑，不会开裂，具有更佳的抵抗渣液侵蚀的能力。
[0073]
在具体的实施例中，参考图9，工序s1中，所述干式料需预先配制，所述预先配制所述干式料的步骤如下：
[0074]
s11：放置骨料；该步骤中，先放入骨料。所述骨料为3-5mm的90重烧美砂，粒度为1-3mm的90重烧美砂和/或粒度为0-1mm的93烧结镁砂的至少一种。
[0075]
s12：放置粉料；该步骤中，放置骨料后再放入粉料。优选的，所述粉料为0-200目的93烧结镁砂和/或0-200目的95中档镁砂至少一种，通过粉料的加入，可以使得颗粒不会太过集中，避免体密太低。
[0076]
s13：搅拌2分钟以上后放入无机结合剂，并持续搅拌5-10分钟；预先配制所述干式料。该步骤中，将骨料和粉料先搅拌均匀使得颗粒配置更加均匀，在加入无机结合剂，并进行5-10分钟的搅拌。发明人发现加入无机结合剂后，与有机结合剂2-3分钟的搅拌时间相
比，无机结合剂需更长的搅拌时间，例如可以是5分钟，6分钟，7分钟，8分钟，9分钟和10分钟，使无机环保剂达到充分的分散。但若搅拌时间过长，可能会破坏无机添加剂与镁砂的反应。
[0077]
在本发明的另一个方面，本发明公开了一种连铸中间包工作衬，该连铸中间报工作衬浇重轨钢炉数可达到至少20炉。
[0078]
实施例1
[0079]
本实施例按照下述重量份配比和级配配制：粒度3-5mm的90重烧美砂23份，粒度1-3mm的90重烧美砂24份，粒度0-1mm的93烧结镁砂25份，粒度0-200目的93烧结镁砂21份，粒度0-200目的na
2
o
·
sio
2
·
8h
2
o7份。
[0080]
分别测试了该干式料制备的试样在110℃*24h养护温度、1100℃*3h烘烤温度和1500℃*3h烘烤温度下的性能指标。
[0081]
实施例2
[0082]
本实施例按照下述重量份配比和级配配制：粒度3-5mm的90重烧美砂20份，粒度1-3mm的90重烧美砂26份，粒度0-1mm的93烧结镁砂24份，粒度0-200目的93烧结镁砂23份，粒度0-200目的na
2
o
·
sio
2
·
8h
2
o7份。
[0083]
分别测试了该干式料制备的试样在110℃*24h养护温度、1100℃*3h烘烤温度和1500℃*3h烘烤温度下的性能指标。
[0084]
实施例3
[0085]
本实施例按照下述重量份配比和级配配制：粒度3-5mm的90重烧美砂26份，粒度1-3mm的90重烧美砂20份，粒度0-1mm的93烧结镁砂18份，粒度0-200目的93烧结镁砂15份，粒度0-200目的95中档镁砂13份，粒度0-200目的na
2
o
·
sio
2
·
8h
2
o8份
[0086]
分别测试了该干式料制备的试样在110℃*24h养护温度、1100℃*3h烘烤温度和1500℃*3h烘烤温度下的性能指标。
[0087]
实施例4
[0088]
本实施例按照下述重量份配比和级配配制：粒度3-5mm的90重烧美砂21份，粒度1-3mm的90重烧美砂22份，粒度0-1mm的93烧结镁砂20份，粒度0-200目的93烧结镁砂14份，粒度0-200目的95中档镁砂15份，粒度0-200目的na
2
o
·
sio
2
·
8h
2
o8份
[0089]
分别测试了该干式料制备的试样在110℃*24h养护温度、1100℃*3h烘烤温度和1500℃*3h烘烤温度下的性能指标。
[0090]
实施例5
[0091]
本实施例与实施例3不同之处在于粒度0-200目的95中档镁砂10份，
[0092]
需要说明的是，本实施例组分总重量份不足100份，为了便于理解，不再转换为100份制，
[0093]
对比例1：
[0094]
本实施例按照下述重量份配比和级配配制：粒度3-5mm的生橄榄石15份，粒度1-3mm的生橄榄石16份，粒度1-3mm的87重烧镁砂23份，粒度0-1mm的87重烧镁砂13份，粒度0-200目的87重烧镁砂14份，粒度0-200目的93烧结镁砂14份，酚醛树脂5份。
[0095]
分别测试了该干式料制备的试样在110℃*24h养护温度、1100℃*3h烘烤温度和1500℃*3h烘烤温度下的性能指标。
[0096]
需要说明的是，上述87重烧美砂指mgo的含量为87％。生橄榄石，酚醛树脂为本领域技术人员所熟知的材料，本文将不再赘述。
[0097]
下表为实施例1、实施例2和对比例1的性能指标对比数据，由表可知，采用无机结合剂形成的干式料的性能已达到采用有机结合剂的对比例1的性能，而在添加95中档镁砂后，实施2中，其体密，抗折强度，耐压强度和线收缩性能甚至有所提高。
[0098]
[0099][0100]
实施例3：
[0101]
本实施例为采用实施例2所述成分配制的干式料，采用如下施工工艺：
[0102]
s11：放置粒度3-5mm的90重烧美砂，粒度为1-3mm的90重烧美砂和粒度为0-1mm的93烧结镁砂的骨料。
[0103]
s12：再放置粒度0-200目的93烧结镁砂和0-200目的95中档镁砂。
[0104]
s13：将骨料和粉料搅拌2分钟以上后放入结合剂，并持续搅拌约8分钟；预先配制得到干式料。
[0105]
s1：施工工序：在中间包底部倒入约25％的干式料，并将其推抹平整，形成厚度5-7公分的底部工作层，放置胎模，随后放入60％～70％的所述干式料，用钢撬在包壁边缘捣料使干式料填实，再倒入剩余的所述干式料，捣完后再振动10～20分钟后，用手按压检测干式料是否填实。
[0106]
s2：在模烘烤工序：将烘烤温度调到320℃后点火烧烤，烧烤时间为3.5小时。
[0107]
s3：脱模工序：待干式料温度冷却至70℃之间，进行脱模
[0108]
s4：上线烘烤工序：先小火烘烤1.5小时，再中火烘烤1.5小时，在大火烘烤3小时。
[0109]
图11为浇重轨钢20炉的连铸中间包工作衬的现场图，由图可知，浇钢20炉后，该工作衬内壁仅有轻微腐蚀，约为20mm。
[0110]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0111]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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