一种高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料及其制备方法

摘要

本发明提供一种高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料及其制备方法，钢包自流浇注料按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：铬刚玉骨料5‑40份、水洗刚玉骨料20‑70份、白刚玉细粉5‑40份、电熔镁砂细粉1‑15份、低钠α氧化铝微粉1‑25份、纯铝酸钙水泥1‑10份、锆复合硅微粉0.1‑5份、缓凝型减水剂0.1‑5份、有机纤维0.01‑0.5份。该自流浇注料具有较高的强度、良好的抗冲刷性能和抗渣侵蚀性能，可解决刚玉质自流浇注料在使用过程中存在的流动性差、偏析、不耐冲刷和侵蚀等问题。

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料及其制备方法。

背景技术

钢包自流浇注料主要用于解决钢包水口座砖、透气砖座砖与包底耐火材料之间结合难，易渗钢、夹钢等缺陷，它是在低水泥和超低水泥浇注料的基础上，通过微粉技术和合理粒度级配研制而成的，是一种无需振动即可流动和脱气的可浇注耐火材料。目前国内砖砌钢包中普遍使用刚玉质自流浇注料，用于钢包水口座砖、透气砖座砖周围填缝以及填充包壁与包底砖之间的不规则缝隙。这类浇注料由于使用原料较为单一，在使用过程中容易出现流动性差、偏析泌水、不耐冲刷和侵蚀等问题，达不到设计要求寿命，影响钢包正常周转，造成非计划下线，导致钢厂钢包周转紧张、资源浪费和成本增加。

因此，为了适应目前日益苛刻的炼钢冶炼环境，提高钢包寿命使用寿命，急需开发一种抗钢水冲刷侵蚀、不偏析、流动性能好的钢包自流浇注料。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料及其制备方法，该自流浇注料具有较高的强度、良好的抗冲刷性能和抗渣侵蚀性能，可解决刚玉质自流浇注料在使用过程中存在的流动性差、偏析、不耐冲刷和侵蚀等问题。

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

铬刚玉骨料5-40份、水洗刚玉骨料20-70份、白刚玉细粉5-40份、电熔镁砂细粉1-15份、低钠α氧化铝微粉1-25份、纯铝酸钙水泥1-10份、锆复合硅微粉0.1-5份、缓凝型减水剂0.1-5份、有机纤维0.01-0.5份。

其中，铬刚玉是冶炼金属铬过程中产生的工业副产品，主要成分是三氧化二铝和三氧化二铬，本发明以铬刚玉骨料为自流浇注料的骨料，与白刚玉相比，铬刚玉颗粒粒度均匀，在高温条件下具有微膨胀特性，可以提高自流浇注料的强度和抗侵蚀性能；铬刚玉不需要经过电熔高温处理，可以极大的节约成本。

水洗刚玉是使用过的无碳刚玉预制块经过回收、除杂、破碎、水洗、干燥、筛分工艺得到纯净的水洗刚玉颗粒，采用水洗刚玉代替白刚玉、板状刚玉等刚玉原料直接使用具有以下两方面的优点：一方面水洗刚玉颗粒中含有部分镁铝尖晶石和少量的未反应的电熔镁砂，电熔镁砂可以通过原位反应继续生成镁铝尖晶石，提高自流浇注料的强度和抗冲刷侵蚀性能，另一方面水洗刚玉实现了资源的回收利用，节约了资源，替代白刚玉、板状刚玉等刚玉原料，极大的节约了能源和成本。

电熔镁砂细粉在高温下与浇注料中的低钠α氧化铝微粉和白刚玉细粉，通过原位反应生产镁铝尖晶石，极大的提高该自流浇注料的强度和抗冲刷侵蚀性能。

低钠α氧化铝微粉与非低钠α氧化铝微粉得区别主要是：低钠α氧化铝微粉中的碱金属氧化物Na

缓凝型减水剂，可以快速打开浇注料内部絮凝结构中包裹的水，减少加水量，避免该浇注料因加水量大造成偏析；同时缓凝型减水剂具有较好的缓凝效果，可以延缓浇注料中结合剂的硬化时间，避免在施工过程中因周围环境温度高引起该自流浇注料的凝固时间过快，保证顺利施工。

优选地，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

铬刚玉骨料15-25份、水洗刚玉骨料45-55份、白刚玉细粉10-20份、电熔镁砂细粉3-8份、低钠α氧化铝微粉5-15份、纯铝酸钙水泥2-5份、锆复合硅微粉0.5-1份、缓凝型减水剂0.4-1份、有机纤维0.03-0.1份。

优选地，所述铬刚玉骨料的粒径为3-5mm；所述铬刚玉骨料中Al

优选地，所述水洗刚玉骨料由以下质量份数的组分组成：粒径为1-3mm的水洗刚玉颗粒20-30份、粒径为0-1mm的水洗刚玉颗粒15-25份；所述水洗刚玉骨料中Al

优选地，所述白刚玉细粉由以下质量份数的组分组成：粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉5-15份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉5-15份；所述白刚玉细粉中Al

优选地，所述低钠α氧化铝微粉由以下质量份数的组分组成：粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉4-10份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉1-5份；所述低钠α氧化铝微粉中Al

采用上述粒径级配可以极大的满足浇注料设计中的颗粒和细粉的比例，并且根据最紧密堆积原理，通过规划不同粒径原料的质量分数，使浇注料的体积密度达到最优值，可以提高自流浇注料的强度和抗侵蚀性能。

优选地，所述锆复合硅微粉中SiO

优选地，所述缓凝型减水剂为超细氧化铝，所述缓凝型减水剂中Al

优选地，所述电熔镁砂细粉的粒径为0.074-0.083mm，所述电熔镁砂细粉中MgO的含量大于98wt%。

优选地，所述纯铝酸钙水泥中Al

优选地，所述有机纤维的熔点为105℃±5℃，有机纤维的作用为防爆剂。

本发明的再一方面提供一种制备上述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法，包括：按照选定质量份数将所述高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的制备原料混合，得到所述高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 本发明的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，其制备原料中，低钠α氧化铝微粉具有良好的分散性能，锆复合硅微粉其自身的球形结构具有良好的流动性，通过引入这两种原料可以明显的改善浇注料的流动性能，使该浇注料在自身重力的作用下即可达到自流的效果；电熔镁砂细粉在高温下与浇注料中的低钠α氧化铝微粉和白刚玉细粉，通过原位反应生产镁铝尖晶石，极大的提高该自流浇注料的强度和抗冲刷侵蚀性能；缓凝型减水剂，可以快速打开浇注料内部絮凝结构中包裹的水，减少加水量，避免该浇注料因加水量大造成偏析；同时缓凝型高效减水剂具有较好的缓凝效果，可以延缓浇注料中结合剂的硬化时间，避免在施工过程中因周围环境温度高引起该自流浇注料的凝固时间过快，保证顺利施工。本发明的钢包自流浇注料强度高、抗冲刷侵蚀性能好，可以提高钢包的使用寿命；

2. 本发明的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，以铬刚玉骨料、水洗刚玉骨料等工业副产品和回收料为骨料，在不影响钢包自流浇注料使用性能的前提下，还实现了资源的重复利用，可以节约资源，降低成本。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料20份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料25份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料20份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉7.5份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉7.5份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉5份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉7份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉3份、纯铝酸钙水泥3.5份、锆复合硅微粉1份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.6份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.05份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为85%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度3.19g/cm

经过试验，上述制得的钢包自流注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度3.14g/cm

实施例2

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料23份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料20份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料22份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉9份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉5份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉6份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉6份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉4份、纯铝酸钙水泥4份、锆复合硅微粉0.8份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.5份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.08份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为80%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度3.18g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度3.13g/cm

实施例3

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料17份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料30份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料18份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉11份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉4份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉7份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉8份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉2份、纯铝酸钙水泥3.7份、锆复合硅微粉0.6份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.7份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.09份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为82%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度3.19g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度3.15g/cm

实施例4

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料15份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料28份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料24份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉5份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉10份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉6.5份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉9份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉1份、纯铝酸钙水泥4.2份、锆复合硅微粉0.9份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.55份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.07份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为78%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度3.14g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度3.14g/cm

实施例5

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料25份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料23份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料16份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉3份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉12份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉5.5份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉6.5份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉3.5份、纯铝酸钙水泥4.5份、锆复合硅微粉0.7份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.65份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.06份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为83%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度3.19g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度3.13g/cm

实施例6

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料25份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料20份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料25份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉5份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉5份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉3份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉4份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉1份、纯铝酸钙水泥2份、锆复合硅微粉1份、缓凝型减水剂超细氧化铝1份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.03份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为82%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.18g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.14g/cm

实施例7

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料25份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料30份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料25份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉10份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉10份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉8份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉10份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉5份、纯铝酸钙水泥5份、锆复合硅微粉0.5份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.4份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.1份。

铬刚玉骨料中Al

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为83%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.19g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.15g/cm

实施例8

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料5份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料40份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料30份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉2份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉3份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉15份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉10份、粒径为3-5µm的低钠α氧化铝微粉15份、纯铝酸钙水泥1份、锆复合硅微粉0.1份、缓凝型减水剂超细氧化铝5份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.01份。

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为40%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.12g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.07g/cm

实施例9

本实施例所述的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：

粒径为3-5mm的铬刚玉骨料40份、粒径为1-3mm的水洗刚玉骨料10份、粒径为0-1mm的水洗刚玉骨料10份、粒径为0.074-0.083mm的白刚玉细粉20份、粒径为0.044-0.074mm的白刚玉细粉20份、粒径为0.074-0.083mm的98电熔镁砂细粉1份、粒径为1.5-2µm的低钠α氧化铝微粉1份、纯铝酸钙水泥10份、锆复合硅微粉5份、缓凝型减水剂超细氧化铝0.1份（生产厂家为莱科特（重庆）化工产品有限公司，型号：KF51S）、高分子量聚乙烯有机纤维0.5份。

本实施例的制备高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料的方法为：按照选定质量份数将上述制备原料混合后，干混3分钟，得到高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料。

将上述得到的高强度抗冲刷侵蚀钢包自流浇注料再外加5.0wt%的水搅拌5分钟，测其流动性能，流动值为38%，并振动浇注成型，制成160mm×40mm×40mm的标准条形试样，自然养护24h后，脱模，将试样放入烘箱内在110℃±5℃温度下干燥24h后得到钢包自流浇注料成品检测样块。

经过试验，上述制得的钢包自流浇注料检测样块在常温下检测，成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.11g/cm

经过试验，上述制得的钢包永久层浇注料成品检测样块在1550℃温度下烧结，保温3小时，冷却后成品检测样块的理化指标为：体积密度为3.08g/cm

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。