铁水包扒渣板用浇注料、铁水包扒渣板及其制备方法

摘要

本发明提供了一种铁水包扒渣板用浇注料、铁水包扒渣板及其制备方法，铁水包扒渣板用浇注料包括以下组分：50～65份莫来石，15～30份红柱石，3～12份矾土，2～8份碳化硅，2～8份氧化铝，2～5份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥；0.6～1.2份硅微粉，0.5～2.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂。本发明采用碳微球作为添加剂加入铁水包扒渣板用浇注料中能有效降低铁水、渣质以及脱硫剂与浇注料基质表面的浸润性。将锆英石加入至铁水包扒渣板用浇注料中高温条件下分解生成二氧化锆和熔融石英相，二氧化锆可提升材料的韧性和热震稳定性；熔融石英可与基体中氧化铝在高温条件下反应生成莫来石，从而提升材料的机械强度和抗侵蚀性能，促进材料抗侵蚀性及强度的提升。

说明书

技术领域

本发明属于铁水耐火浇注料技术领域，尤其涉及一种铁水包扒渣板用浇注料、铁水包扒渣板及其制备方法。

背景技术

随着炼钢技术的快速发展，铁水脱硫扒渣工艺得到了显著的改善与提升。目前，铁水包扒渣板金属芯体外层多采用具有机械强度高及耐高温性能优异的莫来石、红柱石、氧化铝、碳化硅等耐火浇注材料覆盖其表面以防止金属芯体收到高温、熔融铁水以及渣质的侵蚀。但是，使用以上材料进行浇注后，在长期使用的过程中发现扒渣板浇注料表面出现严重的粘渣现象。且随着使用时间的推移渣层越发明显，进而导致扒渣效率降低、影响铁水品质。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种铁水包扒渣板用浇注料，以解决现有技术中存在的铁水包扒渣板用浇注料表面粘渣严重、导致扒渣效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种铁水包扒渣板用浇注料，包括以下组分：50～65份莫来石，15～30份红柱石，3～12份矾土，2～8份碳化硅，2～8份氧化铝，2～5份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥，0.6～1.2份硅微粉，0.5～2.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂。

可选地，莫来石的主要化学成分为：Al

可选地，锆英石的化学成分包括：SiO

可选地，锆英石粒径≤0.045mm。

可选地，硅微粉的粒径≤0.045mm。

可选地，碳微球的粒径≤0.01mm。

本发明的另一方面，提供了一种铁水包扒渣板用浇注料的制备方法，包括以下步骤：

将莫来石、红柱石、球状沥青以及钢纤维搅拌10-20分钟分散均匀，制得初料；

将矾土、碳化硅、氧化铝、锆英石、纯铝酸钙水泥、硅、减水剂与初料混合，搅拌均匀制得铁水包扒渣板用浇注料。

本发明的另一方面，还提供了一种铁水包扒渣板的制备方法，包括以下步骤；

将水与上述的铁水包扒渣板用浇注料进行搅拌，其中水与料的重量比为5～10:100；

将调匀后的铁水包扒渣板用浇注料浇注在金属扒渣板芯体表面，并自然冷却24～48h，得到浇注金属扒渣板；

将冷却后的浇注金属扒渣板200～300℃烘烤10-20小时。

本发明提供的铁水包扒渣板用浇注料的有益效果在于：与现有技术相比，本发明铁水包扒渣板用浇注料，采用碳微球作为添加剂加入铁水包扒渣板用浇注料中能有效降低铁水、渣质以及脱硫剂与浇注料基质表面的浸润性。并且，通过将锆英石加入至铁水包扒渣板用浇注料中，锆英石高温条件下分解生成二氧化锆和熔融石英相，其中二氧化锆可通过相变作用产生体积膨胀，进而抑制铁水包扒渣板基体内裂纹的扩展的，进而提升材料的韧性和热震稳定性；分解生成的熔融石英可与基体中氧化铝在高温条件下反应生成莫来石，从而提升材料的机械强度和抗侵蚀性能，对促进材料抗侵蚀性及强度的提升起到显著作用。同时，铁水包扒渣板用交互料内的组分配比合理，即浇注料既具有高温机械强度，又不至于引粘渣度过高而影响制备的扒渣板的扒渣效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中铁水包扒渣板浇注料制备方法流程图；

图2为现有技术的铁水包扒渣板使用后的微观电子图像；

图3为现有技术的铁水包扒渣板使用后碳元素分布图；

图4为现有技术的铁水包扒渣板使用后氧元素分布图；

图5为现有技术的铁水包扒渣板使用后铝元素分布图；

图6为现有技术的铁水包扒渣板使用后硅元素分布图；

图7为现有技术的铁水包扒渣板使用后钙元素分布图；

图8为现有技术的铁水包扒渣板使用后铁元素分布图；

图9为现有技术的铁水包扒渣板使用后浇注料物相分析图谱。

图10为未使用过的铁水包扒渣板的照片。

图11为使用过的现有技术的铁水包扒渣板的照片。

图12为使用过的本实施例三中的铁水包扒渣板的照片。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有的铁水包扒渣板用浇注料表面粘渣严重、导致扒渣效率低的技术问题。经过发明人的研究，造成上述现象的主要原因是，铝硅系浇注料在高温条件下与铁水及渣质表现出浸润性致使渣质易于粘附其表面。此外，由于长时间铁水以及渣质的浸润侵蚀导致基体表面凹凸不平加剧了铁水中渣质的粘附。

具体的，本发明对铁水包扒渣板上一典型区块进行微观图像以及元素分析。图2显示了该区块的显微镜下的拍摄图像。图3至图8为对该区块进行元素分析的图像。由图2可知，该区块中右下角处有一明显的粘结物的附着，左上角位置相对平滑粘结物较少。针对整个区块进行元素分析，可以对粘结物的主要元素得到一个比较直观的了解。

图3为碳元素的分布图，由图可知碳元素在整个区块的分布较为平均，右下角位置稍多，并且没有出现明显的边界。图4中可见，氧元素的整个区块中的分布右下角明显增多，中间也出现了一个模糊的边界，与粘结物图像的边界靠近。图5中示出了铝元素的分布图，铝元素在整个区块中的分布，右下角出现了明显的浓度升高，并且也具有一个较为清晰的边界，该边界与图1粘结物的边界基本重合。图6的硅元素的分布，基本较为平均，右下角稍微增多。而图7中的钙元素，右下角处出现了明显的增多，并且具有较为清晰的边界，该边界也与图1中粘结物的边界基本重合。图8显示了铁元素的分布，铁元素在左上角处较为清晰和明显，表示该处未被其他杂质粘附，为正常的扒渣板的形态，与图2的图像重合。右下角出现了大面积的缺口，证明该处被其他杂质粘附覆盖。通过上述的图像分析可知，粘结物中的主要元素为氧、铝、硅以及钙元素。

图9显示了扒渣板使用后的表面物相分析图谱。图谱显示了，粘结物中有出现了较多的钙、硅、氧以及硫元素。

根据元素及物象分析可知，粘结物即为浇注料出现侵蚀后的形态。浇注料内部的侵蚀物质为硅酸钙。而钙元素的主要来源是主要是铁水脱硫剂中的氧化钙。在高温条件下氧化钙与浇注料中的游离的二氧化硅反应生成硅酸钙导致硅酸钙侵蚀以致扒渣板表面粘性剧增。

为了克服上述的技术问题，研发出本实施例中的铁水包扒渣板用浇注料，其具体包括以下组分：50～65份莫来石，15～30份红柱石，3～12份矾土，2～8份碳化硅，2～8份氧化铝，2～5份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥；0.6～1.2份硅微粉，0.5～2.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂。

可以理解的是，为了提供浇注料中的粉料和颗粒紧密度以及材料的抗侵蚀性能和机械强度，采用大量的莫来石以及红柱石作为骨料，并且为了使得搅拌跟家均匀采用矾土微粉、碳化硅微粉、氧化铝微粉、锆英石微粉以及酸钙水泥作为粉料与骨料进行混合。进一步地，通过改变浇注料中化学组成尤其以莫来石、红柱石以及锆英石的含量改变材料的粘渣性能、高温强度以及热震稳定性。另外，添加锆英石以提升材料的热震稳定性。

与现有技术相比，本发明铁水包扒渣板用浇注料，采用碳微球作为添加剂加入铁水包扒渣板用浇注料中，能有效降低铁水、渣质以及脱硫剂与浇注料基质表面的浸润性。并且，改善浇注料表面的粘渣效应，提高了扒渣效率并优化铁水品质。此外，由于渣质及铁水不易粘附于基体表面，从而降低了CaO等物质与基体表面反应机率，进而提升了浇注料的抗侵蚀性能，并保证浇注料表面的光滑性，减少铁水中渣质的粘附。与此同时，采用球形度高、粒径小的碳微球可提升浇注料的流动性能方便施工操作。进一步地，本发明的技术方案将锆英石加入至铁水包扒渣板用浇注料中，锆英石高温条件下分解生成二氧化锆和熔融石英相，其中二氧化锆可通过相变作用产生体积膨胀抑制基体内裂纹的扩展，进而提升材料的韧性和热震稳定性；分解生成的熔融石英可与基体中氧化铝在高温条件下反应生成莫来石，从而提升材料的机械强度和抗侵蚀性能，对促进材料抗侵蚀性及强度的提升起到显著作用。从而提升了铁水包扒渣板表面的光滑度，解决了铁水包扒渣板用浇注料表面粘渣严重的问题，同时提升了扒渣效率。

作为一个更优选地实施例，铁水包扒渣板的浇注料包括以下组分：60～65份莫来石，15～20份红柱石，3～6份矾土，2～4份碳化硅，2～4份氧化铝，2～3份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥；0.6～1.2份硅，2～2.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂。本实施例中，增加了莫来石骨料的添加量，提升了浇注料中的粉料和颗粒紧密堆积程度，从而提高了材料的抗侵蚀性能以及机械强度。改变材料的粘渣性能、高温强度以及热震稳定性。，适当降低了铝的添加量，改善材料高温机械强度的同时保证了扒渣板扒渣效果。另外，提升了锆英砂含量从而提升了材料的热震稳定性。

进一步地，莫来石的主要化学成分为：Al

锆英石的化学成分包括：SiO

本实施例中，硅微粉的粒径≤0.045mm，碳微球的粒径≤0.01mm。采用硅微粉以及碳微球进行添加能进一步提升浇注料的混合均匀度，提升材料的机械强度降低铁水的粘结度。

优选地，氧化铝采用活性更高的双峰活性α-氧化铝微粉，其粒径≤0.008mm。钢纤维使用耐热型钢纤维，提升浇注料高温条件下的稳定性。铝酸钙水泥的粒径≤0.045mm，提升浇注料混合的均匀性。减水剂为聚羧酸类减水剂，分散性强流动性好，能提升浇注料的混合均匀度，并且提升表面的光滑性降低铁水中渣质的粘附。

具体来说，请结合图1进行参考，制备本实施例中的铁水包扒渣板用浇注料，包括以下步骤：将莫来石、红柱石、球状沥青以及钢纤维搅拌10-20分钟分散均匀，制得初料；

将矾土、碳化硅、氧化铝、锆英石、纯铝酸钙水泥、硅、减水剂与初料混合，搅拌均匀制得铁水包扒渣板用浇注料。

下面介绍使用本实施例中的铁水包扒渣板浇注料制备铁水包扒渣板，包括以下步骤；

将水与上述的铁水包扒渣板用浇注料进行搅拌，其中水与料的重量比为5～10:100；

将调匀后的铁水包扒渣板用浇注料浇注在金属扒渣板芯体表面，并自然冷却24～48h，得到浇注金属扒渣板；

将冷却后的浇注金属扒渣板200～300℃烘烤10-20小时。

本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明采用碳微球作为添加剂加入铁水包扒渣板用浇注料中能有效降低铁水、渣质以及脱硫剂与浇注料基质表面的浸润性改善浇注料表面的粘渣效应提高了扒渣效率并优化铁水品质。此外，由于渣质及铁水不易粘附于基体表面从而降低了CaO等物质与基体表面反应机率进而提升了浇注料的抗侵蚀性能并保证浇注料表面的光滑性减少铁水中渣质的粘附。与此同时，采用球形度高、粒径小的碳微球可提升浇注料的流动性能方便施工操作。

本发明将锆英石加入至铁水包扒渣板用浇注料中对促进材料抗侵蚀性及强度的提升起到显著作用。锆英石高温条件下分解生成二氧化锆和熔融石英相，其中二氧化锆可通过相变作用产生体积膨胀抑制基体内裂纹的扩展的，进而提升材料的韧性和热震稳定性；分解生成的熔融石英可与基体中氧化铝在高温条件下反应生成莫来石从而提升材料的机械强度和抗侵蚀性能。

因此，通过添加碳微球和锆英石显著改善了铁水包扒渣板用浇注料的粘渣性及热震稳定性和抗侵蚀性能。

实施例一：

一种高性能铁水包扒渣板用浇注料制备方法，以50～55份莫来石骨料，25～30份红柱石，9～12份矾土微粉，6～8份碳化硅微粉，6～8份双峰活性α-氧化铝微粉，4～5份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥为原料；以0.6～1.2份硅微粉，0.5～1.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂为添加剂，倒入搅拌机中干混均匀制得该铁水包扒渣板用浇注料。

将水与上述的铁水包扒渣板用浇注料进行搅拌，其中水与料的重量比为5～10:100；将调匀后的铁水包扒渣板用浇注料浇注在金属扒渣板芯体表面，并自然冷却24～48h，得到浇注金属扒渣板；将冷却后的浇注金属扒渣板200～300℃烘烤10-20小时，即可制成铁水包扒渣板。

本实施例中的铁水包扒渣板表面较平滑，铁水渣质粘附情况明显改善。通过对使用的铁水包扒渣板进行观察及分析，表面粘附的渣质明显减少。

实施例二：

一种高性能铁水包扒渣板用浇注料制备方法，以55～60份莫来石骨料，20～25份红柱石，6～9份矾土微粉，4～6份碳化硅微粉，4～6份双峰活性α-氧化铝微粉，3～4份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥为原料；以0.6～1.2份硅微粉，1.5～2份碳微球和0.06～0.16份减水剂为添加剂，倒入搅拌机中干混均匀制得该铁水包扒渣板用浇注料。

将水与上述的铁水包扒渣板用浇注料进行搅拌，其中水与料的重量比为5～10:100；将调匀后的铁水包扒渣板用浇注料浇注在金属扒渣板芯体表面，并自然冷却24～48h，得到浇注金属扒渣板；将冷却后的浇注金属扒渣板200～300℃烘烤10-20小时，即可制成铁水包扒渣板。本实施例中的铁水包扒渣板表面较平滑，铁水渣质粘附情况明显改善。通过对使用过的铁水包扒渣板进行观察分析，表面粘附的渣质明显减少。

实施例三：

一种高性能铁水包扒渣板用浇注料制备方法，以60～65份莫来石骨料，15～20份红柱石，3～6份矾土，2～4份碳化硅，2～4份双峰活性α-氧化铝微粉，2～3份锆英石，0.5～2份钢纤维和2～5份纯铝酸钙水泥为原料；以0.6～1.2份硅微粉，2～2.5份碳微球和0.06～0.16份减水剂为添加剂，倒入搅拌机中干混均匀制得该铁水包扒渣板用浇注料。

将水与上述的铁水包扒渣板用浇注料进行搅拌，其中水与料的重量比为5～10:100；将调匀后的铁水包扒渣板用浇注料浇注在金属扒渣板芯体表面，并自然冷却24～48h，得到浇注金属扒渣板；将冷却后的浇注金属扒渣板200～300℃烘烤10-20小时，即可制成铁水包扒渣板。本实施例中的铁水包扒渣板表面较平滑，铁水渣质粘附情况明显改善。

图10为未使用过的铁水包扒渣板的照片。图11为使用过的现有技术的方法制备的铁水包扒渣板的照片。将其与使用本实施例的浇注料进行制备的扒渣板比较，图12中本实施例总中的扒渣板明显降低了铁水及渣质的粘附。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。