本發明屬于澆注料技術領域。具體涉及一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。
背景技術：
耐火材料是高溫技術的基礎材料，它與高溫技術、尤其是與鋼鐵工業的發展有著非常密切的關系。在冶金工業領域中，耐火材料不僅承擔容器作用，還參與冶煉過程的物理和化學反應，對鋼的質量有重要影響。冶金工業窯爐襯磚中，大約有50~60%的耐火材料損壞是由各種各樣的爐渣侵蝕導致的，如各種煉鋼爐爐襯、鋼包工作襯等。因此，與熔渣接觸的耐火材料受到熔渣的侵蝕和滲透的影響，一方面，與熔渣接觸的耐火材料會溶解到熔渣以及鋼水中；另一方面，熔渣的滲透也會導致耐火材料發生變質甚至剝落。這不僅會影響耐火材料的服役壽命，而且也會因耐火材料的蝕損影響鋼水的品質。因此開發出抗渣性能優良、穩定且可以潔凈鋼水的鋼包內襯，是本領域技術人員的關注重點之一。
“鋼包用耐火澆注料”（CN105565826A）專利技術，以鎂砂、白云石、鋯石、鐵鋁尖晶石混合后制成顆粒與細粉，然后與碳素、無水結合劑以適當比例混合得到鋼包用耐火材料澆注料。該專利技術雖然具有成本低，操作方便的特點，但是該鋼包用耐火材料澆注料會增加鋼水中的碳含量，污染鋼水。“一種鋼包澆注料”（CN104926335A）的專利技術，以燒結微孔鋁尖晶石、改性鎂鈣砂、二碳化三鉻粉、復合凝膠粉、水合氧化鋁微粉、珍珠陶土粉、鍺酸鉍粉和改性純鋁酸鈣水泥為原料，外加C7H10N2O2S、C21H14Na2O6S和嗎啉乙磺酸，制得鋼包澆注料。該產品雖然可以降低鋼包內襯材料與熔渣的反應程度，但是不具有潔凈鋼水的功能。“一種鋼包用耐火澆注料”（CN104418598A）的專利技術，以高鋁熟料、礬土水泥、硅微粉、氧化鋁和電熔鎂砂為原料制備了一種鋼包用耐火澆注料，所制備的鋼包用耐火澆注料雖然具有成本低的優點，但是單純依靠耐火原料的的抗渣能力，澆注料不具有理想的抗渣性能，壽命較差。
總之，現有技術中的鋼包用澆注料易污染鋼水，潔凈鋼水的能力較差，抗渣性能不理想，壽命較差。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種能潔凈鋼水、抗渣性能好和壽命長的鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。
為實現上述任務，本發明所采用的技術方案是：以45~65wt%的剛玉顆粒、10~25wt%的剛玉細粉、10~20wt%的鋁鎂尖晶石、3~5wt%的鋁酸鹽水泥和4~8wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.1~0.3wt%的聚羧酸分散劑和0.1~5wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（1~3）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述剛玉顆粒的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，R2O≤0.12wt%；所述剛玉顆粒的粒度為1~8mm。
所述剛玉細粉的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，R2O≤0.12wt%；所述鋁鎂尖晶石的粒度≤450μm。
所述鋁鎂尖晶石的主要成分及其含量是：Al2O3≥71.16wt%，MgO≥27.86%，Na2O≤0.01wt%；所述鋁鎂尖晶石的粒度為0.088~1mm。
所述鋁酸鹽水泥的主要成分及其含量是：Al2O3≥68.16wt%，Fe2O3≤1.00wt%，SiO2≤1.40wt%，CaO≤17.01wt%；所述鋁酸鹽水泥的粒度≤88μm。
所述活性氧化鋁微粉的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，Fe2O3≤0.04wt%，SiO2≤0.04wt%，R2O≤0.12wt%，灼減≤0.80wt%，水分≤0.50wt%；所述活性氧化鋁微粉的粒徑D90為38~44μm。
所述微米級磁性顆粒為鐵微粉、鈷微粉、鎳微粉、磁鐵礦微粉、鎳鐵氧體微粉、鈷鐵氧體微粉、鐵鈷鎳合金微粉中的兩種或三種的混合物；所述微米級磁性顆粒粒度≤88μm。
將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為50~300A；頻率為150~4000Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
由于采用上述技術方案，本發明具有如下積極效果：
本發明利用磁流變液的行為特征，在鋁鎂澆注料中添加微米級磁性顆粒，當基質部分中的磁性顆粒進入熔渣時，鋼包用耐侵蝕澆注料與熔渣接觸界面的局部區域形成微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。在砌筑后的鋼包用耐侵蝕澆注料周圍施加磁場時，懸浮顆粒沿磁場方向形成鏈狀、柱狀或更為復雜的結構，鋼包用耐侵蝕澆注料與熔渣接觸界面的局部區域和氣孔中的熔體迅速變為類固體，可以顯著減小熔渣與鋼包用耐侵蝕澆注料之間的傳質速率，并且這種類固體具有一定的剪切屈服強度，能抵抗熔渣的沖刷，減輕熔渣對鋼包用耐侵蝕澆注料的侵蝕和滲透，延長鋼包用耐侵蝕澆注料的服役壽命，減小對鋼水質量的影響。冶煉作業完成后，去除鋼包用耐侵蝕澆注料周圍的磁場，磁性顆粒間失去磁性相互作用而鏈狀結構被破壞，體系粘度急劇下降，又會迅速變為漿體，熔渣不會粘黏在耐火材料表面，在下個循環作業中可繼續使用。并且，在磁場的作用下，可以促進鋼水中夾雜物的去除，達到潔凈鋼水的目的。
本發明所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.1~0.6mm/爐。
因此，本發明制備的鋼包用耐侵蝕澆注料具有能潔凈鋼水、抗渣性能好、耐侵蝕和壽命長的特點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對保護范圍的限制：
本具體實施方式中：
所述剛玉顆粒的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，R2O≤0.12wt%；所述剛玉顆粒的粒度為1~8mm。
所述剛玉細粉的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，R2O≤0.12wt%；所述鋁鎂尖晶石的粒度≤450μm。
所述鋁鎂尖晶石的主要成分及其含量是：Al2O3≥71.16wt%，MgO≥27.86%，Na2O≤0.01wt%；所述鋁鎂尖晶石的粒度為0.088~1mm。
所述鋁酸鹽水泥的主要成分及其含量是：Al2O3≥68.16wt%，Fe2O3≤1.00wt%，SiO2≤1.40wt%，CaO≤17.01wt%；所述鋁酸鹽水泥的粒度≤88μm。
所述活性氧化鋁微粉的主要成分及其含量是：Al2O3≥99.0wt%，Fe2O3≤0.04wt%，SiO2≤0.04wt%，R2O≤0.12wt%，灼減≤0.80wt%，水分≤0.50wt%；所述活性氧化鋁微粉的粒徑D90為38~44μm。
所述微米級磁性顆粒粒度≤88μm。
實施例中不再贅述。
實施例1
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以45~48wt%的剛玉顆粒、22~25wt%的剛玉細粉、18~20wt%的鋁鎂尖晶石、3~4wt%的鋁酸鹽水泥和6~8wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.1~0.2wt%的聚羧酸分散劑和3~5wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（1~1.6）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鐵微粉和鈷微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為50~110A；電流頻率為150~600Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.1~0.3mm/爐。
實施例2
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為磁鐵礦微粉、鎳鐵氧體微粉和鈷鐵氧體微粉的混合物，其余同實施例1。
實施例3
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以47~51wt%的剛玉顆粒、20~23wt%的剛玉細粉、17~19wt%的鋁鎂尖晶石、3.5~4.5wt%的鋁酸鹽水泥和5~7wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.2~0.3wt%的聚羧酸分散劑和2~4wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（1.4~1.8）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鈷微粉和鎳微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為100~160A；電流頻率為500~1100Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.2~0.3mm/爐。
實施例4
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鈷微粉、鎳微粉和鐵鈷鎳合金微粉的混合物，其余同實施例3。
實施例5
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：：以50~54wt%的剛玉顆粒、19~21wt%的剛玉細粉、16~18wt%的鋁鎂尖晶石、4~5wt%的鋁酸鹽水泥和4~6wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.1~0.2wt%的聚羧酸分散劑和1~3wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（1.6~2.0）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鎳微粉和磁鐵礦微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為150~210A；電流頻率為1000~1600Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.4~0.5mm/爐。
實施例6
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鐵微粉、鈷鐵氧體微粉和鐵鈷鎳合金微粉的混合物，其余同實施例5。
實施例7
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以53~56wt%的剛玉顆粒、17~20wt%的剛玉細粉、15~17wt%的鋁鎂尖晶石、3~4wt%的鋁酸鹽水泥和4~6wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.2~0.3wt%的聚羧酸分散劑和0.1~2wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（1.8~2.2）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為磁鐵礦微粉和鎳鐵氧體微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為200~260A；電流頻率為1500~2100Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.4~0.6mm/爐。
實施例8
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鎳鐵氧體微粉、鈷鐵氧體微粉和鐵鈷鎳合金微粉的混合物，其余同實施例7。
實施例9
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以55~58wt%的剛玉顆粒、15~18wt%的剛玉細粉、14~16wt%的鋁鎂尖晶石、3.5~4.5wt%的鋁酸鹽水泥和5~7wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.1~0.2wt%的聚羧酸分散劑和0.1~2wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（2.0~2.4）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鎳鐵氧體微粉和鈷鐵氧體微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為250~300A；電流頻率為2000~2600Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.3~0.5mm/爐。
實施例10
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為磁鐵礦微粉、鎳鐵氧體微粉和鈷鐵氧體微粉的混合物，其余同實施例9。
實施例11
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以57~60wt%的剛玉顆粒、14~16wt%的剛玉細粉、13~15wt%的鋁鎂尖晶石、4~5wt%的鋁酸鹽水泥和6~8wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.2~0.3wt%的聚羧酸分散劑和1~3wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（2.2~2.6）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鈷鐵氧體微粉和鐵鈷鎳合金微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為50~110A；電流頻率為2500~3100Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.3~0.4mm/爐。
實施例12
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鎳微粉、磁鐵礦微粉和鎳鐵氧體微粉的混合物，其余同實施例11。
實施例13
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以59~62wt%的剛玉顆粒、12~15wt%的剛玉細粉、12~14wt%的鋁鎂尖晶石、3~4wt%的鋁酸鹽水泥和6~8wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.1~0.2wt%的聚羧酸分散劑和2~4wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（2.4~2.8）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鐵微粉和鐵鈷鎳合金微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為100~160A；電流頻率為3000~3600Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈，鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.2~0.4mm/爐。
實施例14
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鈷微粉、鎳微粉和磁鐵礦微粉的混合物，其余同實施例13。
實施例15
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例所述澆注料是：
以61~65wt%的剛玉顆粒、10~14wt%的剛玉細粉、10~13wt%的鋁鎂尖晶石、4~5wt%的鋁酸鹽水泥和6~8wt%的活性氧化鋁微粉為原料，外加所述原料0.2~0.3wt%的聚羧酸分散劑和3~5wt%的微米級磁性顆粒，混料，再外加所述原料4~5wt%的水，攪拌，澆注成型，養護，脫模，烘烤，制得澆注料生坯。
按微米級磁性顆粒∶叔丁醇的質量比為1∶（2.6~3.0）配料，攪拌均勻，得到磁性顆粒涂料。再將所述磁性顆粒涂料涂抹于所述澆注料生坯表面，所述磁性顆粒涂料的涂層厚度為0.1~1mm，然后在80~110℃條件下烘烤20~24小時，即得到鋼包用耐侵蝕澆注料。
所述微米級磁性顆粒為鎳微粉和鈷鐵氧體微粉的混合物。
所述鋼包用耐侵蝕澆注料的使用方法是：將所述鋼包用耐侵蝕澆注料砌筑為鋼包工作襯后，在鋼包的鋼殼外側設置一個感應線圈，所述感應線圈：導線的直徑為10~25mm；10~15匝/米；電流強度為150~210A；電流頻率為3500~4000Hz。盛鋼水時，啟動感應線圈；鋼水排出后，關閉感應線圈。
本實施例所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.1~0.3mm/爐。
實施例16
一種鋼包用耐侵蝕澆注料及其使用方法。本實施例除所述微米級磁性顆粒為鐵微粉、鈷微粉和鎳微粉的混合物，其余同實施例15。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
本具體實施方式利用磁流變液的行為特征，在鋁鎂澆注料中添加微米級磁性顆粒，當基質部分中的磁性顆粒進入熔渣時，鋼包用耐侵蝕澆注料與熔渣接觸界面的局部區域形成微米磁性顆粒-非磁性載液型磁流變液。在砌筑后的鋼包用耐侵蝕澆注料周圍施加磁場時，懸浮顆粒沿磁場方向形成鏈狀、柱狀或更為復雜的結構，鋼包用耐侵蝕澆注料與熔渣接觸界面的局部區域和氣孔中的熔體迅速變為類固體，可以顯著減小熔渣與鋼包用耐侵蝕澆注料之間的傳質速率，并且這種類固體具有一定的剪切屈服強度，能抵抗熔渣的沖刷，減輕熔渣對鋼包用耐侵蝕澆注料的侵蝕和滲透，延長鋼包用耐侵蝕澆注料的服役壽命，減小對鋼水質量的影響。冶煉作業完成后，去除鋼包用耐侵蝕澆注料周圍的磁場，磁性顆粒間失去磁性相互作用而鏈狀結構被破壞，體系粘度急劇下降，又會迅速變為漿體，熔渣不會粘黏在耐火材料表面，在下個循環作業中可繼續使用。并且，在磁場的作用下，可以促進鋼水中夾雜物的去除，達到潔凈鋼水的目的。
本具體實施方式所制備的鋼包用耐侵蝕澆注料經檢測：侵蝕速率為0.1~0.6mm/爐。
因此，本具體實施方式制備的鋼包用耐侵蝕澆注料具有能潔凈鋼水、抗渣性能好、耐侵蝕和壽命長的特點。