本發明屬于耐火材料技術領域，特別涉及一種以礬土基耐火均質料復合原料為主材質的鋼包澆注料。尤其是一種用于非精煉鋼包的以礬土基耐火均質料復合原料為主材質的新型鋼包澆注料。

背景技術：

進入本世紀后中國的鋼鐵工業有了突飛猛進的發展，鋼鐵產量連年猛增。從2005年至2015年，中國粗鋼產量由3.6億噸增加至8.0億噸，增長4.5億噸，增幅高達125.9％。鋼鐵工業的快速發展也給耐材工業的技術進步提出新的要求。代表了煉鋼技術發展方向精煉鋼耐材技術得到較快的發展，但產量占據絕大多數的非精煉鋼包相關的配套耐材技術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水平，加之普碳鋼利潤下滑，鋼廠對耐火材料持續壓價，當下非精煉鋼包用耐火材料大都有技術水平落后的小廠提供，整個市場比較混亂，鋼包小事故時有發生。

傳統非精煉鋼包澆注料主要采用天然礬土熟料作為骨料，其所含氧化鋁質量分數絕大部分在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象，如，欠燒的一二級料、高鐵料、高鈣料、過燒料等，這些都給質量及安全帶來很大的隱患，因此，鋼包壽命很不穩定，使用次數高的能達到接近200次，差的不到50次，這給鋼包周轉帶來一定的困難，運轉被動的局面時有發生。

以礬土生料(包括質量上合適的尾礦、碎礦)作為原料，經過提質均化、成分配料、濕法共磨、漿體脫水、成型后高溫煅燒而制備的優質合成礬土基耐火均質料，具有成分穩定、結構均一、晶體發育良好、致密度高等優點，克服了天然料的質量不可控的問題，它的出現給鋼包澆注料的可控性奠定了基礎。類似的如礬土基耐火均質料在水泥窯用耐火材料、垃圾焚燒爐用耐火材料中的應用已有報道，此前我們開創性的嘗試了氧化鋁質量分數為80％左右的燒結剛玉莫來石礬土基耐火均質料在鋼包澆注料中的應用，取得了成功。但此前一直以來將氧化鋁質量分數在75％以下的礬土基原料應用于鋼包工作襯里中被認為不可能，因此尚未見報道。

結合在鋼包澆注料方面的理論實踐經驗以及在對礬土基耐火均質料性能深入挖掘的基礎上，通過對原料復合技術的開發，研制了本發明所述的以礬土基耐火均質料復合原料為主材質的新型鋼包澆注料。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種以礬土基耐火均質料復合原料為主材質的鋼包澆注料，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料化學成分、結構均一、性能穩定、晶體發育良好、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量不可控的缺點。

一種以礬土基耐火均質料復合原料為主材質的鋼包澆注料，包括的原料按質量百分比為：礬土基耐火均質料復合原料75～86％、燒結鎂砂9～16％、尖晶石粉2～8％、硅灰1.5～3.5％、外加劑0.12～0.35％。

礬土基耐火均質料復合原料中按質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料FNJ-60或FNJ-70；

8mm≥粒度＞5mm的為礬土基耐火均質料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料FNJ-80；

1mm≥粒度＞0.088mm和0.088mm≥粒度的為礬土基耐火均質料FNJ-88。(上段的FNJ-60、70、80、88這種稱謂來自礬土基耐火均質料國家標準GB/T 32832-2016)

燒結鎂砂為氧化鋁鎂質量分數≥94.5％的重燒鎂砂，按質量分數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。

本發明的優點在于：

1、主材質(占質量分數3/4以上的原料)選用的為合成原料礬土基耐火均質料，成分結構均勻，加水量波動小，使用性能穩定，有效的克服了傳統鋼包澆注料的質量波動問題，鋼包的運轉周期得到掌控，使用壽命趨于固定，增強了整個煉鋼系統的可計劃性；

2、主材質礬土基耐火均質料的復合使用充分發揮了其各自的特性，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鋼包澆注料更優越的體積穩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、本發明降低了傳統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，在一定程度上節約了煉鋼能耗；

5、方案中根據使用環境需要選用適量尖晶石，其尖晶石相的存在對于穩定早期材料尺寸，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，質量百分比為24％；8mm≥粒度＞5mm，質量百分比為11％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質量百分比為10％；3mm≥粒度＞1mm，質量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質量百分比為12.5％。95燒結鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質量百分比為10％。尖晶石：質量百分比為6％。硅灰粉：質量百分比為2.34％。外加劑：質量百分比為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，質量百分比為26％；8mm≥粒度＞5mm，質量百分比為12％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質量百分比為11％；3mm≥粒度＞1mm，質量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為7％；0.088mm≥粒度，質量百分比為12％。95燒結鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為4％；0.088mm≥粒度，質量百分比為7％。尖晶石：質量百分比為6％。硅灰粉：質量百分比為2.75％。外加劑：質量百分比為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，質量百分比為23％；8mm≥粒度＞5mm，質量百分比為13％。FNJ-80：5mm≥粒度＞3mm，質量百分比為11％；3mm≥粒度＞1mm，質量百分比為12％。FNJ-88：1mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為11％；0.088mm≥粒度，質量百分比為11％。95燒結鎂砂：3mm≥粒度＞0.088mm，質量百分比為6％；0.088mm≥粒度，質量百分比為8％。尖晶石：質量百分比為2％。硅灰粉：質量百分比為2.77％。外加劑：質量百分比為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％。

經現場使用，對比傳統鋼包澆注料，本發明所研制的新型鋼包澆注料，不僅生產方便、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。