本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以礬土基耐火均質(zhì)料復合原料為主材質(zhì)的鋼包澆注料。尤其是一種用于非精煉鋼包的以礬土基耐火均質(zhì)料復合原料為主材質(zhì)的新型鋼包澆注料。
背景技術(shù)：
進入本世紀后中國的鋼鐵工業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量連年猛增。從2005年至2015年，中國粗鋼產(chǎn)量由3.6億噸增加至8.0億噸，增長4.5億噸，增幅高達125.9％。鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展也給耐材工業(yè)的技術(shù)進步提出新的要求。代表了煉鋼技術(shù)發(fā)展方向精煉鋼耐材技術(shù)得到較快的發(fā)展，但產(chǎn)量占據(jù)絕大多數(shù)的非精煉鋼包相關(guān)的配套耐材技術(shù)并沒有引起足夠的重視。目前我國非精煉鋼包用耐火材料還處于上世紀后期的技術(shù)水平，加之普碳鋼利潤下滑，鋼廠對耐火材料持續(xù)壓價，當下非精煉鋼包用耐火材料大都有技術(shù)水平落后的小廠提供，整個市場比較混亂，鋼包小事故時有發(fā)生。
傳統(tǒng)非精煉鋼包澆注料主要采用天然礬土熟料作為骨料，其所含氧化鋁質(zhì)量分數(shù)絕大部分在86％以上，雖然能夠使用，但由于天然料中存在著不可避免的混級現(xiàn)象，如，欠燒的一二級料、高鐵料、高鈣料、過燒料等，這些都給質(zhì)量及安全帶來很大的隱患，因此，鋼包壽命很不穩(wěn)定，使用次數(shù)高的能達到接近200次，差的不到50次，這給鋼包周轉(zhuǎn)帶來一定的困難，運轉(zhuǎn)被動的局面時有發(fā)生。
以礬土生料(包括質(zhì)量上合適的尾礦、碎礦)作為原料，經(jīng)過提質(zhì)均化、成分配料、濕法共磨、漿體脫水、成型后高溫煅燒而制備的優(yōu)質(zhì)合成礬土基耐火均質(zhì)料，具有成分穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)均一、晶體發(fā)育良好、致密度高等優(yōu)點，克服了天然料的質(zhì)量不可控的問題，它的出現(xiàn)給鋼包澆注料的可控性奠定了基礎(chǔ)。類似的如礬土基耐火均質(zhì)料在水泥窯用耐火材料、垃圾焚燒爐用耐火材料中的應(yīng)用已有報道，此前我們開創(chuàng)性的嘗試了氧化鋁質(zhì)量分數(shù)為80％左右的燒結(jié)剛玉莫來石礬土基耐火均質(zhì)料在鋼包澆注料中的應(yīng)用，取得了成功。但此前一直以來將氧化鋁質(zhì)量分數(shù)在75％以下的礬土基原料應(yīng)用于鋼包工作襯里中被認為不可能，因此尚未見報道。
結(jié)合在鋼包澆注料方面的理論實踐經(jīng)驗以及在對礬土基耐火均質(zhì)料性能深入挖掘的基礎(chǔ)上，通過對原料復合技術(shù)的開發(fā)，研制了本發(fā)明所述的以礬土基耐火均質(zhì)料復合原料為主材質(zhì)的新型鋼包澆注料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種以礬土基耐火均質(zhì)料復合原料為主材質(zhì)的鋼包澆注料，打破了中低品級礬土基原料與鋼包澆注料的不適應(yīng)性問題。還解決了非精煉鋼包澆注料強度偏低、抗侵蝕滲透性差等問題，同時也緩解了當前鋼包自身負重大，熱量損失大的問題。
利用礬土基耐火均質(zhì)料化學成分、結(jié)構(gòu)均一、性能穩(wěn)定、晶體發(fā)育良好、線性變化小，同時又具有一定柔韌性以及各品級均質(zhì)料物相組成、線變化率、體積密度和顯氣孔率的差異性等性能特點，來改善目前鋼包澆注料體積密度高、易剝落、強度低、抗侵蝕滲透性差以及質(zhì)量不可控的缺點。
一種以礬土基耐火均質(zhì)料復合原料為主材質(zhì)的鋼包澆注料，包括的原料按質(zhì)量百分比為：礬土基耐火均質(zhì)料復合原料75～86％、燒結(jié)鎂砂9～16％、尖晶石粉2～8％、硅灰1.5～3.5％、外加劑0.12～0.35％。
礬土基耐火均質(zhì)料復合原料中按質(zhì)量百分比由下列級配組成：
25mm≥粒度＞8mm：25～40％；8mm≥粒度＞5mm：12～17％；5mm≥粒度＞3mm：10～15％；3mm≥粒度＞1mm：12～18％；1mm≥粒度＞0.088mm：6～15％；0.088mm≥粒度：12～17％。
礬土基耐火均質(zhì)料復合原料六種不同粒度的選材如下：
25mm≥粒度＞8mm的為礬土基耐火均質(zhì)料FNJ-60或FNJ-70；
8mm≥粒度＞5mm的為礬土基耐火均質(zhì)料FNJ-60、FNJ-70或FNJ-80中的一種；
5mm≥粒度＞3mm和3mm≥粒度＞1mm的為礬土基耐火均質(zhì)料FNJ-80；
1mm≥粒度＞0.088mm和0.088mm≥粒度的為礬土基耐火均質(zhì)料FNJ-88。(上段的FNJ-60、70、80、88這種稱謂來自礬土基耐火均質(zhì)料國家標準GB/T 32832-2016)
燒結(jié)鎂砂為氧化鋁鎂質(zhì)量分數(shù)≥94.5％的重燒鎂砂，按質(zhì)量分數(shù)由下面兩種不同粒度組成：3mm≥粒度＞0.088mm的35～45％、0.088mm≥粒度的55～65％；
外加劑為防爆纖維、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉中的一種或多種；
硅灰、尖晶石粉、外加劑的粒徑控制在0.088mm以下。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
1、主材質(zhì)(占質(zhì)量分數(shù)3/4以上的原料)選用的為合成原料礬土基耐火均質(zhì)料，成分結(jié)構(gòu)均勻，加水量波動小，使用性能穩(wěn)定，有效的克服了傳統(tǒng)鋼包澆注料的質(zhì)量波動問題，鋼包的運轉(zhuǎn)周期得到掌控，使用壽命趨于固定，增強了整個煉鋼系統(tǒng)的可計劃性；
2、主材質(zhì)礬土基耐火均質(zhì)料的復合使用充分發(fā)揮了其各自的特性，各原料物相組成及性能相互補充，所制備的新型鋼包澆注料在高溫下具有較傳統(tǒng)鋼包澆注料更優(yōu)越的體積穩(wěn)定性及抗沖刷性能和抗侵蝕滲透能力，因此，鋼包的使用壽命更長；
3、本發(fā)明率先批量采用了中低品位鋁礬土、碎礦、尾礦制備的FNJ-60、FNJ-70礬土基耐火均質(zhì)料，提升了此類資源的附加值，有效地緩解了高品位鋁礬土資源緊缺的難題，貧礦富礦同時應(yīng)用也使我國鋁礬土資源的綜合利用率得到大大的提高；
4、本發(fā)明降低了傳統(tǒng)鋼包澆注料的體積密度，使得單包施工用料量減少(鋼包負重減輕)，鋼包襯里導熱率降低，在一定程度上節(jié)約了煉鋼能耗；
5、方案中根據(jù)使用環(huán)境需要選用適量尖晶石，其尖晶石相的存在對于穩(wěn)定早期材料尺寸，促進使用過程中尖晶石相的生成起著積極的作用；部分大粒徑鎂砂的采用也促使在使用過程中尖晶石的不斷生成，有利于材料持續(xù)自修復。
具體實施方式
實施例1
按照如下原料及配比配制：
FNJ-60：25mm≥粒度＞8mm，質(zhì)量百分比為24％；8mm≥粒度＞5mm，質(zhì)量百分比為11％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質(zhì)量百分比為10％；3mm≥粒度＞1mm，質(zhì)量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為12.5％。95燒結(jié)鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為10％。尖晶石：質(zhì)量百分比為6％。硅灰粉：質(zhì)量百分比為2.34％。外加劑：質(zhì)量百分比為0.16％。
所獲得一種新型鋼包澆注料的性能如下：
110℃下養(yǎng)護24小時后的體積密度為2.76g.cm-3，抗折強度為7.4MPa，耐壓強度為78MP；1500℃下燒成3小時后的體積密度為2.82g.cm-3，抗折強度為7.0MPa，耐壓強度為80MPa，線變化率為+0.2％。
實施例2
按照如下原料及配比配制：
FNJ-70：25mm≥粒度＞8mm，質(zhì)量百分比為26％；8mm≥粒度＞5mm，質(zhì)量百分比為12％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質(zhì)量百分比為11％；3mm≥粒度＞1mm，質(zhì)量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為7％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為12％。95燒結(jié)鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為4％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為7％。尖晶石：質(zhì)量百分比為6％。硅灰粉：質(zhì)量百分比為2.75％。外加劑：質(zhì)量百分比為0.25％。
所獲得一種新型鋼包澆注料的性能如下：
110℃下養(yǎng)護24小時后的體積密度為2.82g.cm-3，抗折強度為8.8MPa，耐壓強度為90MP；1500℃下燒成3小時后的體積密度為2.88g.cm-3，抗折強度為7.3MPa，耐壓強度為92MPa，線變化率為+0.16％。
實施例3
按照如下原料及配比配制：
FNJ-60：25mm≥粒度＞8mm，質(zhì)量百分比為23％；8mm≥粒度＞5mm，質(zhì)量百分比為13％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質(zhì)量百分比為11％；3mm≥粒度＞1mm，質(zhì)量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為11％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為11％。95燒結(jié)鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質(zhì)量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質(zhì)量百分比為8％。尖晶石：質(zhì)量百分比為2％。硅灰粉：質(zhì)量百分比為2.77％。外加劑：質(zhì)量百分比為0.23％。
所獲得一種新型鋼包澆注料的性能如下：
110℃下養(yǎng)護24小時后的體積密度為2.77g.cm-3，抗折強度為7.8MPa，耐壓強度為78MP；1500℃下燒成3小時后的體積密度為2.84g.cm-3，抗折強度為7.35MPa，耐壓強度為81MPa，線變化率為+0.15％。
經(jīng)現(xiàn)場使用，對比傳統(tǒng)鋼包澆注料，本發(fā)明所研制的新型鋼包澆注料，不僅生產(chǎn)方便、攪拌加水量少、施工性能好、抗沖刷、耐侵蝕滲透性能好，而且用料省10～15％，可穩(wěn)定延長鋼包使用壽命，提高了耐火材料的性價比，具有廣闊的市場前景。