本發明涉及耐火材料技術領域，尤其涉及一種鋼包磚及其制備方法。

背景技術：

隨著冶金技術的發展，對鋼包用耐火材料的要求越來越高。鋼包擔負著載運鋼水和進行爐外精煉的雙重任務。20世紀50～70年代，我國的鋼包磚主要使用的是硅酸鋁質耐火材料，包括各種粘土磚和高鋁磚等。從80年代起，我國陸續開發出了鋁鎂(碳)質、鎂碳質和鎂鈣(碳)質等多個系列的新型鋼包用耐火材料。其中鋁鎂(碳)質耐火材料品種多、規格全，是我國主要的鋼包用耐火材料。

攀鋼西昌鋼釩產品定位主要為汽車板，該類板材對鋼水的潔凈度要求高。因此投產后其鋼包就采用“包壁無碳磚+渣線鎂碳磚”的砌筑模式。投產之初鋼包使用壽命為100～110爐之間，經過加強修補和噴補等一系列技術措施，鋼包的使用壽命有所提高，使用壽命穩定在130爐左右。

現有技術中生產無碳鋼包磚一般以剛玉或用后無碳鋼包磚為主要原料，以mgcl2.6h2o(鹵水)為結合劑，這種鋼包磚產品使用壽命為130爐左右，在使用至40～60爐時出現較大剝落，在使用至110爐左右時嚴重的剝落，對生產造成了嚴重的影響。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋼包磚及其制備方法，本發明提供的鋼包磚剝落時間明顯延后。

本發明提供了一種鋼包磚，由骨料、結合劑和助結合劑制備得到；

所述骨料包括剛玉、尖晶石和al2o3；

所述結合劑為硅溶膠；

所述助結合劑包括木質素磺酸鈣或糖稀。

優選的，所述骨料、結合劑和助結合劑的質量比為(95～100)：(2～3)：(1～2)。

優選的，所述剛玉、尖晶石和al2o3質量比為(70～75)：(10～15)：(3～7)。

優選的，所述剛玉的粒度包括a、b、c和d中的一種或幾種，3mm＜a≤5mm，1mm＜b≤3mm，0.1mm＜c≤1mm，d≤180目。

優選的，a粒度的剛玉、b粒度的剛玉、c粒度的剛玉和d粒度的剛玉的質量比為(10～30)：(20～40)：(10～20)：(10～15)。

優選的，所述硅溶膠中sio2的質量含量為20～41％。

優選的，所述硅溶膠的ph值為2～10.5。

優選的，所述硅溶膠的平均粒徑為10～20nm。

本發明提供了一種上述技術方案所述的鋼包磚的制備方法，包括：

將骨料、結合劑和助結合劑混合，得到混合料；

將混合料進行壓力成型，得到磚坯；

將磚坯進行烘烤，得到鋼包磚；

所述骨料包括剛玉、尖晶石和al2o3；

所述結合劑為硅溶膠；

所述助結合劑包括木質素磺酸鈣或糖稀。

優選的，所述烘烤的溫度為180～200℃。

與現有技術相比，本發明提供的鋼包磚以硅溶膠為結合劑，并通過選取合適的助結合劑使無碳鋼包磚具有良好的熱震穩定性和抗渣侵蝕性，鋼包磚的剝落時間明顯延后。本發明提供的鋼包磚使用至70爐左右時才開始出現剝落，其使用壽命比以mgcl2.6h2o為結合劑的無碳鋼包磚提高20％以上，具有良好的經濟效益和社會效益。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員經改進或潤飾的所有其它實例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供了一種鋼包磚，由骨料、結合劑和助結合劑制備得到；

所述骨料包括剛玉、尖晶石和al2o3；

所述結合劑為硅溶膠；

所述助結合劑包括木質素磺酸鈣或糖稀。

在本發明中，所述剛玉中sio2的質量含量優選≤0.6％，al2o3的質量含量優選≥98％，fe2o3的質量含量優選≤0.13％，cao的質量含量優選≤0.1％，mgo的質量含量優選≤0.17％。在本發明中，所述剛玉的耐火度優選＞1790℃。本發明對所述剛玉的來源沒有特殊的限制，可由市場購買獲得。

在本發明中，所述剛玉的粒度優選包括a、b、c和d中的一種或幾種，更優選包括a、b、c和d四種，3mm＜a≤5mm，優選為3.5～4.5mm；1mm＜b≤3mm，優選為1.5～2.5mm；0.1mm＜c≤1mm，優選為0.3～0.6mm；d≤180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)，優選≤325目(表示能夠通過325目的網孔，即粒度小于45微米)。在本發明中，a粒度的剛玉、b粒度的剛玉、c粒度的剛玉和d粒度的剛玉的質量比優選為(10～30)：(20～40)：(10～20)：(10～15)，更優選為(15～25)：(25～35)：(12～18)：(11～14)，最優選為20:30:15：(12～13)。

在本發明中，所述剛玉也可采用使用后的無碳鋼包磚代替，使用后的無碳鋼包磚中sio2的質量含量優選≤1.5％，al2o3的質量含量優選≥85％，fe2o3的質量含量優選≤1.8％，cao的質量含量優選≤1.5％，mgo的質量含量優選≤5％。在本發明中，所述使用后的無碳鋼包磚的耐火度優選＞1790℃。在本發明中，所述使用后的無碳鋼包磚的粒度與上述技術方案所述剛玉的粒度一致，在此不再贅述。本發明對所述使用后的無碳鋼包磚的來源沒有特殊的限制，可將本發明提供的鋼包磚使用后進行回收得到。

在本發明中，所述尖晶石中sio2的質量含量優選≤0.6％，al2o3的質量含量優選≥70％，fe2o3的質量含量優選≤0.3％，cao的質量含量優選≤0.5％，mgo的質量含量優選≥28％。在本發明中，所述尖晶石的粒度優選為≤180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)。

在本發明中，所述al2o3優選為α-al2o3。在本發明中，所述al2o3純度優選≥99％。本發明對所述al2o3的來源沒有特殊的限制，可由市場購買獲得。

在本發明中，所述剛玉、尖晶石和al2o3質量比優選為(70～75)：(10～15)：(3～7)，更優選為(71～74)：(11～14)：(4～6)，最優選為(72～73)：(12～13)：5。

在本發明中，所述結合劑為硅溶膠。在本發明中，所述硅溶膠中sio2的質量含量優選為20～41％，更優選為20～21％，25～26％，30～31％或40～41％。在本發明中，所述硅溶膠的ph值優選為2～10.5，更優選為8.5～10、9～10.5或2～4。在本發明中，所述硅溶膠的粘度優選≤25.0×10^-3pa·s，更優選≤7.0×10^-3pa·s，更優選≤6.0×10^-3pa·s，最優選≤5.0×10^-3pa·s。在本發明中，所述硅溶膠的平均粒徑優選為10～20nm，更優選為12～18nm，最優選為14～16nm。本發明對所述硅溶膠的來源沒有特殊的限制，可由市場購買獲得，如可采用jn-20、jn-25、jn-30、jn-40、sw-20、sw-25或sw-30型號的硅溶膠。

在本發明中，所述助結合劑包括木質素磺酸鈣或糖稀。本發明對所述助結合劑的來源沒有特殊的限制，可由市場購買獲得。

在本發明中，所述骨料、結合劑和助結合劑的質量比優選為(95～100)：(2～3)：(1～2)，更優選為(96～99)：(2.2～2.8)：(1.2～1.8)，最優選為(97～98)：(2.4～2.6)：(1.4～1.6)。

本發明提供了一種上述技術方案所述的鋼包磚的制備方法，包括：

將骨料、結合劑和助結合劑混合，得到混合料；

將混合料進行壓力成型，得到磚坯；

將磚坯進行烘烤，得到鋼包磚。

在本發明中，所述骨料、結合劑和助結合劑的種類、來源和用量與上述技術方案所述骨料、結合劑和助結合劑的種類、來源和用量一致，在此不再贅述。

在本發明中，所述混合料的制備方法優選為：

將剛玉或用后的無碳鋼包磚、尖晶石和al2o3混合，得到骨料；

向骨料中加入硅溶膠攪拌2～3min后再加入助結合劑攪拌3～5min后出料，得到混合料。

在本發明中，所述壓力成型的壓力優選為80～120mpa，更優選為90～110mpa，最優選為100mpa。在本發明中，將磚坯烘烤之前優選將磚坯養護24小時。在本發明中，所述烘烤的溫度優選為180～200℃，更優選為190℃。在本發明中，所述烘烤的時間優選為24小時。

本發明提供的鋼包磚以及提供的方法制備得到的鋼包磚中al2o3的質量含量優選≥82％，fe2o3的質量含量優選≤1.5％，mgo的質量含量≥6％。

本發明以下實施例中，所用的剛玉為三門峽電熔剛玉廠提供的，所用的使用后無碳鋼包磚為本發明提供的鋼包磚使用后回收得到的，使用的α-al2o3開封特耐公司提供的，使用的硅溶膠jn-20、jn-25、jn-30、jn-40、sw-20、sw-25、sw-30為青島裕民源硅膠試劑廠提供的，使用的木質素磺酸鈣為上海庭若化工有限公司提供的，使用的糖稀為攀枝花新陽天化工有限公司提供的；使用的尖晶石為開封特耐公司提供的。

本發明中各原料的成分和性能指標如表1和表2所示，表1為本發明實施例使用的剛玉、使用后無碳鋼包磚、α-al2o3和尖晶石的成分和性能指標，表2為本發明實施例使用的硅溶膠的成分和性能指標。

表1本發明實施例使用的剛玉、使用后無碳鋼包磚、α-al2o3和尖晶石的成分和性能指標

表2本發明實施例使用的硅溶膠的成分和性能指標

實施例1

將剛玉制備成5～3mm、3～1mm、1～0.1mm的顆粒，以及小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的細粉。加入5～3mm的剛玉20wt％，3～1mm的剛玉30wt％，1～0.1mm的剛玉15wt％，小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的剛玉細粉15wt％，粒度為小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的尖晶石粉11wt％，α-al2o35wt％，將上述骨料混合均勻，然后加入2wt％的jn-20溶膠結合劑攪拌2～3min，再加入2wt％的木質素磺酸鈣，攪拌3～5min后出料。將得到的混合料采用100mpa壓力成型為無碳鋼包磚磚坯，將磚坯養護24h后在180～200℃的溫度下烘烤24h，得到無碳鋼包磚成品。

將本發明實施例1制備得到的無碳鋼包磚采用gb/t6900－2006《鋁硅系耐火材料化學分析方法》標準、gb/t2997－2000《致密定形耐火制品體積密度、顯氣孔率和真氣孔率試驗方法》、gb/t5072－2008《耐火材料常溫耐壓強度試驗方法》、gb/t5988－2007《耐火材料加熱永久線變化試驗方法》、gb/t30873－2014《耐火材料抗熱震性試驗方法》標準進行成分和性能檢測，檢測結果如表3所示，表3為本發明實施例1得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果。

表3本發明實施例1得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果

實施例2

將剛玉制備成5～3mm、3～1mm、1～0.1mm的顆粒，以及小于180目的細粉(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)。加入5～3mm的剛玉20wt％，3～1mm的剛玉30wt％，1～0.1mm的剛玉15wt％，小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的剛玉細粉10wt％，粒度為小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的尖晶石粉15wt％，α-al2o35wt％，將上述骨料混合均勻，然后加入3wt％的jn-25溶膠結合劑攪拌2～3min，再加入2wt％的糖稀，攪拌3～5min后出料。將得到的混合料采用100mpa壓力成型為無碳鋼包磚磚坯，將磚坯養護24h后在180～200℃的溫度下烘烤24h，得到無碳鋼包磚成品。

按照實施例1的方法檢測本發明實施例2制備的無碳鋼包磚的成分和性能，檢測結果如表4所示，表4為本發明實施例2得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果。

表4本發明實施例2得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果

實施例3

將剛玉制備成5～3mm、3～1mm、1～0.1mm的顆粒，以及小于180目的細粉(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)。加入5～3mm的剛玉20wt％，3～1mm的剛玉30wt％，1～0.1mm的剛玉15wt％，小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的剛玉細粉15wt％，粒度為小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的尖晶石粉10wt％，α-al2o35wt％，將上述骨料混合均勻，然后加入2.5wt％的jn-30溶膠結合劑攪拌2～3min，再加入1.5wt％的糖稀，攪拌3～5min后出料。將得到的混合料采用100mpa壓力成型為無碳鋼包磚磚坯，將磚坯養護24h后在180～200℃的溫度下烘烤24h，得到無碳鋼包磚成品。

按照實施例1的方法檢測本發明實施例3制備的無碳鋼包磚的成分和性能，檢測結果如表5所示，表5為本發明實施例3得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果。

表5本發明實施例3得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果

實施例4

將剛玉制備成5～3mm、3～1mm、1～0.1mm的顆粒，以及小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的細粉。加入5～3mm的剛玉20wt％，3～1mm的剛玉30wt％，1～0.1mm的剛玉15wt％，小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的剛玉細粉15wt％，粒度為小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的尖晶石粉11wt％，α-al2o35wt％，將上述骨料混合均勻，然后加入3wt％的jn-40溶膠結合劑攪拌2～3min，再加入2wt％的木質素磺酸鈣，攪拌3～5min后出料。將得到的混合料采用100mpa壓力成型為無碳鋼包磚磚坯，將磚坯養護24h后在180～200℃的溫度下烘烤24h，得到無碳鋼包磚成品。

按照實施例1的方法檢測本發明實施例4制備的無碳鋼包磚的成分和性能，檢測結果如表6所示，表6為本發明實施例4得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果。

表6本發明實施例4得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果

實施例5

將剛玉制備成5～3mm、3～1mm、1～0.1mm的顆粒，以及小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的細粉。加入5～3mm的剛玉20wt％，3～1mm的剛玉30wt％，1～0.1mm的剛玉15wt％，小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的剛玉細粉13wt％，粒度為小于180目(表示能夠通過180目的網孔，即粒度小于80微米)的尖晶石粉13wt％，α-al2o35wt％，將上述骨料混合均勻，然后加入3wt％的sw-20溶膠結合劑攪拌2～3min，再加入1wt％的糖稀，攪拌3～5min后出料。將得到的混合料采用100mpa壓力成型為無碳鋼包磚磚坯，將磚坯養護24h后在180～200℃的溫度下烘烤24h，得到無碳鋼包磚成品。

按照實施例1的方法檢測本發明實施例5制備的無碳鋼包磚的成分和性能，檢測結果如表7所示，表7為本發明實施例5得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果。

表7本發明實施例5得到的鋼包磚的成分和性能檢測結果

由以上實施例可知，本發明提供了一種鋼包磚，由骨料、結合劑和助結合劑制備得到；所述骨料包括剛玉、尖晶石和al2o3；所述結合劑為硅溶膠；所述助結合劑包括木質素磺酸鈣或糖稀。與現有技術相比，本發明提供的鋼包磚以硅溶膠為結合劑，并通過選取合適的助結合劑使無碳鋼包磚具有良好的熱震穩定性和抗渣侵蝕性，鋼包磚的剝落時間明顯延后。本發明提供的鋼包磚使用至70爐左右時才開始出現剝落，其使用壽命比以mgcl2.6h2o為結合劑的無碳鋼包磚提高20％以上，具有良好的經濟效益和社會效益。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。