一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法

图1是《一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法》的流程图。

1.机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖，其特征是：其组分按重量百分比配比如下：板状刚玉颗粒30～50％，高纯富铝尖晶石颗粒10～20％，板状刚玉细粉10～20％，大结晶镁砂细粉1～9％，高纯富铝尖晶石细粉5～15％，高纯硅微粉1～10％，进口多峰α-Al₂O₃微粉2～10％，金属硅1～4％，结合剂：聚磷酸盐1～5％、聚糖1～3％。

2.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：板状刚玉颗粒的粒级有三种：5～3毫米、3～1毫米、1～0毫米；板状刚玉细粉的粒级为320目、200目，其化学组分的质量百分比均为：Al₂O₃≥99.0％，SiO₂≤0.15％，Fe₂O₃≤0.05％，Na₂O K₂O≤0.5％。

3.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：高纯富铝尖晶石颗粒的粒级为1～0.5毫米、0.5～0毫米，高纯富铝尖晶石细粉的粒级为小于5微米，其化学组分的质量百分比均为：Al₂O₃≥78.0％，MgO≥21.0％，CaO≤0.3％，SiO₂≤0.2％，Fe₂O₃≤0.2％。

4.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：大结晶镁砂细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：MgO≥98.5％，CaO≤0.8％，SiO₂≤0.4％。

5.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：硅微粉粒级为≤3微米，包含的组分及重量百分比为：SiO₂≥95％，Na₂O K₂O≤0.2％，Fe₂O₃≤1.2％，Al₂O₃≥1.2％。

6.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：进口多峰α-Al₂O₃微粉粒级为≤1微米，包含的组分及重量百分比为：Al₂O₃≥99.0％，SiO₂≤0.12％，Na₂O K₂O≤0.2％。

7.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：金属硅粒级为≤500目，包含的组分及重量百分比为：Si≥99.2％，Ca≤0.3％，Fe≤0.6％。

8.根据权利要求1所述的钢包衬砖，其特征是：结合剂中聚磷酸盐的总磷酸盐（P2O5计）含量为68.0～65.0％，非活性磷酸盐含量≤10.0％，水不溶物含量≤0.15％，铁（Fe）含量≤0.20％，pH5.8～7.0溶解性合格，外观白色粉状或粒状；结合剂中聚糖是外观白色或淡黄色块状固体、味甜，DE值≥90，pH值：4.0-6.0，固形物：≥80％。

9.权利要求1-8任一权利要求所述的机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖的制备方法，其特征是：按权利要求1所述的机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖组分的重量百分比进行配比，先将板状刚玉细粉、大结晶镁砂细粉、高纯富铝尖晶石细粉、α-Al₂O₃微粉、硅微粉、金属硅粉混合均匀，制成共磨粉；在生产时，先将板状刚玉颗粒和高纯富铝尖晶石颗粒按上述组分比例用大型湿碾机干混2～3分钟，分别加入结合剂聚磷酸盐液体和聚糖湿混5-8分钟，最后加入所有共磨粉混合20～30分钟后出料，然后用摩擦压砖机压制成型，热处理，出窑拣选，得到所述的机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是：混炼是用1500型湿碾机混炼，成型是在630吨或1000吨摩擦压砖机上进行；干燥需热处理48小时以上：其中进窑口温度不得高于50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12小时以上，200～250℃烘烤时间12小时以上，250～350℃烘烤时间16小时以上。

20世纪80年代前后，含碳耐火材料在钢铁冶炼炉衬中使用取得巨大成功。含碳制品具有良好的抗炉渣渗透和侵蚀性能，因此2013年10月之前钢包多采用不同档次的不烧镁碳砖及镁铝碳砖。几十年来，含碳耐火材料在炼钢工艺中一直发挥着重要作用。然而，随着中国国民经济的快速发展，汽车、家电、高铁、石油管线等行业对优质、特种钢等洁净钢的市场需求量越来越大，中国钢铁产业企业也随着市场需求的变化调整产品结构，开发优质钢的冶炼。以钢包衬为代表的炉外精炼用耐材对钢水质量有很重要的影响，在冶炼低碳优质钢种工艺中，要求尽量减少含碳耐火材料的使用对钢水降碳所带来的不利影响，含碳制品存在对钢水增碳的问题，以及因导热率而导致的钢包中钢水温降快、钢包外壳温度高等问题，迫切需要对钢水无污染且抗侵蚀、寿命高的优质耐火材料。2013年10月之前，为了降低碳含量对钢水洁净度的影响，分别开发有低碳钢包砖和无碳钢包砖。低碳钢包砖的生产方案，采用酚醛树脂做结合剂，添加少量的石墨，同时添加大量的金属抗氧化剂来保证树脂和石墨不被氧化，这类结合系统一方面还不能消除碳对超低碳钢、硅钢等高附加值钢水的污染，另外，由于添加大量的金属抗氧化剂，生产成本很高，同时，抗氧化剂氧化后所形成的陶瓷结构，对制品使用过程的抗剥落性有很大的制约性。而使用的无碳钢包砖，则是采用浇注预制砖的生产工艺，浇注预制砖的方案是利用铝酸钙水泥或微粉水化作为结合系统，搅拌后振动成型，每次只能生产几块，养护几个小时后脱模，才可生产下一批，生产效率较低，并且结合系统受温度和湿度的影响，制品性能波动比较大。

一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法专利目的

《一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法》所要解决的问题是提供一种新型结合系统的机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖，此衬砖在使用过程中没有碳源，不对钢水增碳，具有良好的抵抗钢水和渣的侵蚀性能和热震稳定性，从而满足洁净钢和超低碳钢的生产。该发明同时提供了此砖的制备方法，它克服了2013年10月之前无碳钢包浇注预制砖生产和使用的不足，生产效率高且能保证制品性能的稳定性。

一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法技术方案

《一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法》其组分按重量百分比配比如下：板状刚玉颗粒30～50%，高纯富铝尖晶石颗粒10～20%，板状刚玉细粉10～20%，大结晶镁砂细粉1～9%，高纯富铝尖晶石细粉5～15%，高纯硅微粉1～10%，进口多峰α-Al₂O₃微粉2～10%，金属硅1～4%，结合剂：聚磷酸盐1～5%、聚糖1～3%。

该发明机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖的制备方法，按机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖组分的重量百分比进行配比，先将板状刚玉粉、大结晶镁砂粉、高纯尖晶石、α-Al₂O₃微粉、硅微粉、金属硅粉混合均匀，制成共磨粉；在生产时，先将板状刚玉颗粒和高纯尖晶石颗粒按上述组分比例用大型湿碾机干混2～3分钟，分别加入结合剂聚磷酸盐液体和聚糖湿混5-8分钟，最后加入所有共磨粉混合20～30分钟后出料，然后用摩擦压砖机压制成型，热处理，出窑拣选，得到所述的无碳刚玉尖晶石砖。

其中，混炼是用1500型湿碾机混炼，成型是在630吨或1000吨摩擦压砖机上进行；干燥需热处理48小时以上：其中进窑口温度不得高于50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间12小时以上，200～250℃烘烤时间12小时以上，250～350℃烘烤时间16小时以上。

一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法改善效果

1、通过选用新型结合剂聚糖类和聚磷酸盐所形成的有机-无机复杂的结合系统，通过高压湿碾机混炼，有效的改善了制品成型的胚体强度，另外聚糖类低温300℃左右的分解充分，残留炭很少，比含碳制品酚醛树脂类炭的残留有大幅的减少，不会污染钢水；

2、高纯富铝尖晶石颗粒和微粉的引入，在制品使用中能够很好的吸收和耗散弹性应变能，缓解热应力对材料的破坏作用，改善无碳刚玉尖晶石钢包衬砖的热震稳定性，提高其抗剥落性能；

3、添加硅微粉和多峰α-Al₂O₃微粉，利用其在高温下与基质镁成分形成橄榄石、尖晶石等结构，缓解组织热膨胀产生的应力，提高材料的抗热震性和抗剥落性；

4、采用机压方式生产无碳钢包砖，生产效率大幅提高，8小时可生产400-500块，也不用脱模，减轻了人工的劳动强度。

《一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法》其组分按重量百分比配比如下：板状刚玉颗粒30～50%，高纯富铝尖晶石颗粒10～20%，板状刚玉细粉10～20%，大结晶镁砂细粉1～9%，高纯富铝尖晶石细粉5～15%，高纯硅微粉1～10%，进口多峰α-Al₂O₃微粉2～10%，金属硅1～4%，结合剂：聚磷酸盐1～5%、聚糖1～3%。其中，板状刚玉颗粒的粒级有三种：5～3毫米、3～1毫米、1～0毫米；板状刚玉细粉的粒级为320目、200目，其化学组分的质量百分比均为：Al₂O₃≥99.0%，SiO₂≤0.15%，Fe₂O₃≤0.05%，Na₂O K₂O≤0.5%。高纯富铝尖晶石颗粒的粒级为1～0.5毫米、0.5～0毫米，高纯富铝尖晶石细粉的粒级为小于5μ，其化学组分的质量百分比均为：Al₂O₃≥78.0%，MgO≥21.0%，CaO≤0.3%，SiO₂≤0.2%，Fe₂O₃≤0.2%。

大结晶镁砂细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：MgO≥98.5%，CaO≤0.8%，SiO₂≤0.4%。硅微粉粒级为≤3微米，包含的组分及重量百分比为：SiO₂≥95%，Na₂O K₂O≤0.2%，Fe₂O₃≤1.2%，Al₂O₃≥1.2%。进口多峰α-Al₂O₃微粉粒级为≤1微米，包含的组分及重量百分比为：Al2O3≥99.0%，SiO₂≤0.12%，Na₂O K₂O≤0.2%。金属硅粒级为≤500目，包含的组分及重量百分比为：SiO₂≥99.2%，Ca≤0.3%，Fe≤0.6%。

结合剂中聚磷酸盐：总磷酸盐（P2O5计）含量≥68.0～65.0%，非活性磷酸盐（以P2O5计）含量≤10.0%，水不溶物含量≤0.15%，铁（Fe）含量≤0.20%，pH（10克/升）5.8～7.0溶解性合格，外观白色粉状或粒状；结合剂中聚糖的外观白色或淡黄色块状固体、味甜，DE值≥90，PH值：4.0-6.0，固形物：≥80%。

该发明机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖的制备方法如附图1所示，混合设备为高压湿碾机。开机后先加入颗粒骨料干混2-3分钟，再加入结合剂聚磷酸盐液体和聚糖湿混5-8分钟，最后加入所有共磨粉混合30分钟后出料。半成品在1000吨压砖机上成型。成型操作要遵守四角扒料，先轻后重的原则进行操作。然后干燥热处理48小时以上，其中进窑口温度不得高于50℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间16小时以上，200~350℃烘烤时间24小时以上。

用该发明所述方法得到的衬砖的主要理化指标如下：Al₂O₃≥85%，MgO≥4.5%，350℃烘后体积密度≥3.18克/立方厘米，显气孔率（350℃×24小时）≤15%，耐压强度（350℃×24小时）≥60兆帕，线变化率（1600℃×3小时）0～1.3%。

2017年6月22日，《一种机压无碳刚玉尖晶石钢包衬砖及其制备方法》获得安徽省第五届专利奖优秀奖。

本标准规定了钢包用镁碳砖的牌号、技术要求、试验方法、验收规则、包装、标志、运输、储存和质量证明书。 本标准适用于炼钢钢包工作衬用镁碳砖。

主要矿物组成为α-Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体。次要矿物组成为少量复合尖晶石(或不含复合尖晶石)、氧化铬含量为1%～30%的耐火砖。有熔铸铬刚玉砖和烧结铬刚玉砖两种。一般情况下铬刚玉砖就是指烧结铬刚玉砖 。

主要技术思路是让新配制的火泥具有一定的粘度, 能在火泥和无碳钢包砖表面之间形成一层薄膜,封闭无碳钢包砖的部分气孔, 阻止火泥中的水份向无碳钢包砖中扩散, 可有效解决火泥变干较快的问题。为此, 选择了C 、D 、E 三种结合剂, 添加到火泥中去, 调成浆状均匀地涂抹于无碳钢包砖的表面, 观察火泥变干时间。

三种结合剂配制的火泥均能有效延长火泥的变干时间, 均能满足“ 湿砌”无碳钢包砖的施工要求。配入C 类结合剂的火泥, 由于该类结合剂相对较贵, 考虑成本因素, 放弃使用该结合剂。E 类结合剂配入火泥中时, 火泥有发泡现象, 施工不方便, 且对人体有一定伤害, 故不采用该结合剂。D 类结合剂价格相对便宜, 攀枝花市内就有生产厂家, 方便调整试用。故选择该结合剂。

将结合剂选择确定后, 进行下一步的优化调整试验工作, 目的是为了找到结合剂的最佳浓度值, 既能满足现场施工要求, 同时, 浓度值最低, 减少杂质的带入量。于是, 向生产厂家联系生产了浓度值分别为:F 、G 、H 的结合剂, 进行了涂抹对比试验, 发现随着浓度值的降低, 配制的火泥变干时间有所加快。从现场实际施工情况看, 火泥在20 分钟变干,对“湿砌”施工没有影响。为此, 将结合剂的使用浓度值定为:H 。为了进一步减少结合剂的加入量, 作了添加减水剂的试验, 发现加入减水剂能降低结合剂的加入量。添加减水剂可以降低结合剂的加入量,减水剂的加入量为0.15 %。从以上试验中, 确定了新型火泥的生产配方。