中间包永久衬浇注料 【发明领域】
本发明涉及一种连铸中间包，尤其涉及一种连铸中间包永久衬浇注料。背景技术
目前连铸中间包永久衬为粘土砖或整体浇注料。随着低水泥和超低水泥浇注料技术的发展，以及浇注料具有整体性好和施工方便省力等特点，近年来中间包永久衬越来越多地采用浇注料施工，其材质一般采用Al2O3-SiO2系浇注料。
现有技术所采用的Al2O3-SiO2系中间包浇注料，主原料采用焦宝石、红柱石、竖窑烧成的二级矾土或特级矾土。焦宝石和特级矾土为原料的浇注料抗热震性差，而竖窑烧成的二级矾土均匀程度很差，性能波动很大，难以制造出性能优良的浇注料。进口红柱石原料能做出性能好的浇注料，但成本很高，国内的红柱石质量较差，难以制造性能稳定的成品，并且价格仍然较高。Al2O3-SiO2系中间包浇注料使用寿命较短，通常需要通过多次维修。
类似的Al2O3-SiO2系浇注料也用于包盖、加热炉等。影响这些部位使用寿命的主要因素是浇注料的抗热震性。现用Al2O3-SiO2浇注料的抗热震性一般在20～40次。应用于包盖的使用寿命在80～150次，应用于加热炉的使用寿命为1～3年。
特开昭63-291879专利，采用粘土和高铝为骨料，基质采用硅微粉和氧化铝微粉，浇注料的Al2O3含量为40～50％。存在的缺点是，Al2O3含量偏低，现在连浇炉数呈逐年提高趋势，一般为7～8炉，较高的在10～12炉以上，并且注流区有钢包下渣，工作衬镁质涂料难以抵抗高连浇炉数下的渣线侵蚀，特别是注流区的渣线永久衬会受到侵蚀，上述Al2O3含量显然不能满足抗侵蚀的要求。并且，以粘土和高铝为主原料的浇注料其抗热震性肯定不如以莫来石为主原料的浇注料。骨料采用廉价的不耐侵蚀的粘土，而基质却采用昂贵的氧化铝微粉，材料配合不尽合理。
由于现有中间包浇注料的热震稳定性和体积稳定性较差，使用中，阳角、包壁和包底产生开裂和剥落，制约了使用寿命的提高。发明内容
本发明目地在于提供一种提高浇注料的热震稳定性，并兼顾体积稳定性和强度，从而延长连铸中间包永久衬使用寿命的中间包永久衬浇注料。
为达上述目的，本发明的中间包永久衬浇注料，包括有骨料、基料和添加剂，其各组分重量百分含量为：
矾土级莫来石 30～75％
莫来石 3～67％
硅微粉 1.5～5％
水泥 ≤3％
钢纤维 0.1～3％
本发明的中间包永久衬浇注料，还进一步包括兰晶石1.5～5％、硅石0～5％中的其中一种或两种；
其中所述的矾土级莫来石中Al2O3含量为60～80％，临界颗粒≥5mm；
其中所述的莫来石是指莫来石细粉0～42％和莫来石超微粉3～25％；
其中所述的水泥中Al2O3含量为60～80％；
本发明的中间包永久衬浇注料，可适用于中间包永久衬、中间包包盖、混铁车炉口和加热炉等热震稳定性要求较高的部位。
为了延长中间包永久衬浇注料的使用寿命，本发明主要着眼于提高浇注料的抗热震性，保持体积稳定性和足够的强度。
中间包永久衬浇注料的损毁主要是由于中间包的反复冷热作用所造成，因此注重提高浇注料的抗热震性和体积稳定性，而最重要的是提高抗热震性。
用倒焰窑生产的Al2O3含量在60-80％、杂质含量较低的矾土级莫来石，代替现用产品所用的腊石、焦宝石、竖窑生产的性能不均匀和杂质高的二级矾土、I级和特级矾土、刚玉原料。腊石和焦宝石因Al2O3含量较低影响其耐侵蚀性而不宜使用，特级矾土和刚玉抗热震性较差，竖窑生产的二级矾土的杂质高、成分不均匀且性能不稳定，本发明采用的倒焰窑生产的矾土级莫来石，具有烧结好吸水率低、杂质含量较低、性能稳定、价格低廉、抗热震性好的特点。选用抗热震性好、成本低的倒焰窑生产的矾土级莫来石(莫来石含量为75％左右)作为主原料是本发明的特色。在本发明中对于矾土级莫来石要求是Al2O3含量在60～80％，Fe2O3＜1.0％，吸水率＜3.5％，颗粒体积密度＞2.75g/cm3。用该料代替现用中间包浇注料所用的焦宝石、特级矾土、竖窑生产的二级矾土和红柱石原料，使浇注料的性能稳定和提高，同时成本也下降。
适当减少SiO2微粉含量(一般硅灰为3～6％，本发明的中间包浇注料的硅灰含量在2～3％)，可显著减弱由于外来成分的渗透所造成的烧结，从而提高了抗侵蚀性能和抗剥落性能；
优化粒度组成：将临界颗粒从5mm增大到20mm，加大临界颗粒尺寸和增加大颗粒的比例都有利于抗热震性的提高。
基质选用莫来石为主，是由莫来石细粉和莫来石超微粉组成、其品位高于骨料的原料。细粉采用天然莫来石或合成莫来石，并采用莫来石超微粉。这样，既确保基质主要为莫来石成分，提高浇注料的抗热震性，超微粉又能确保浇注料采用超低水泥结合技术，提高浇注料的强度。对莫来石微粉的要求是，Al2O3含量68～72％，SiO2含量26～31％，粒度d50为0.1～10μm。这样可以降低蠕变率、提高抗热震性能和抗剥落性能，并且，莫来石微粉与Al2O3微粉相比较，成本也显著下降。
提高体积稳定性。比较例1000℃和1400℃烧后都出现了明显的收缩。发明例加入了一定量的兰晶石、硅石，通过它们的晶型转变和反应所产生的膨胀以弥补材料在高温下的收缩，这样可减少收缩产生的裂纹。
减少钢纤维加入量。一般中间包浇注料的钢纤维加入量为2～4％，一方面，钢纤维的热膨胀系数比耐火材料大得多；另一方面，高温下，钢纤维生成氧化铁，氧化铁促进了浇注料液相的生成和烧结，因而降低了抗热震性能，浇注料容易发生剥落。而本发明的中间包浇注料的不锈钢纤维加入量控制在3％以下，从而改善了浇注料的抗热震性、抗剥落性和体积稳定性。具体实施方式实施例
表1、表2分别列出了本发明的实施例和比较例的配比和性能。比较例1和比较例2的收缩较大(因原料中存在一定的杂质含量)，热震后出现大裂纹，且残余耐压强度较低。比较例1由于主原料焦宝石的Al2O3含量偏低，抗侵蚀性能差，因此抗渣渗透性很差。比较例2虽然因为高Al2O3含量的特级矾土的存在，使得浇注料的抗渣渗透性较好，但是抗热震性差，不能满足要求。实施例1～3，虽然Al2O3含量不同，但由于确保了主要原料为莫来石组成，并且足够的超微粉量，超低水泥结合，因此抗热震性明显较好。并且由于矾土级莫来石和烧结莫来石原料烧结好、成分均匀、杂质含量低，因此收缩较小。实施例4～6，由于加入了蓝晶石和硅石，收缩进一步减小，更好地控制了体积稳定性，并且实施例4和实施例5增大了临界颗粒尺寸，因此热震后裂纹更加细小，残余强度较高，进一步提高了浇注料的抗热震性。实施例6的临界颗粒较小，适用于某些临界颗粒不能很大的部位。
表1 浇注料的配比(wt％) 项目 比较例 1 比较例 2 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6浇注料的Al2O3含量 63.9 82.2 65.8 69.7 72.7 71.4 69.1 72.0焦宝石5-0.088mm 61特级矾土 8-0.088mm ＜0.088mm 13 70 15矾土级莫来石 20-0.088mm 10-0.088mm 5-0.088mm 33 62 84 71 68 71.5合成莫来石细粉 3-0.088mm ＜0.088mm 31 11 9 15 14 14 14硅微粉 4 3 2 2 2 2 2 2氧化铝微粉 5莫来石超微粉 5 8 8 8 7 7 7红柱石(3-0mm) 10兰晶石(＜100目) 3 2 2硅石(＜180目) 3A70水泥 5 5 3 3 3 3 3 3钢纤维 2 2 1 1 1 1 1 0.5加水量 5.4 5.0 5.0 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2
表2浇注料的性能 项目 实施例 1 实施例 2 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 实施例 6烧后线变化(％)1000℃×3h -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.11400℃×3h -0.4 -0.3 -0.1 -0.1 -0.1 +0.1 0 0热震稳定性1200℃→水冷26次裂纹情况 大裂 纹 大裂 纹 小裂 纹 小裂 纹 小裂 纹 细裂 纹 细裂 纹 细裂 纹残余耐压(MPa) 50.4 52.5 75.5 72.8 ＞78 ＞78 ＞78 ＞78抗渣渗透指数 100 56 61 66 69 67 64 65发明的效果
本发明的浇注料热震稳定性＞50次，而比较例的浇注料只有20～30次；800℃～1500℃烧结强度高达120MPa以上，体积稳定性好(烧后线变化在±0.1％以内，热膨胀系数≤4×10-6/℃)，抗渣渗透性优越。用该浇注料作为中间包永久衬浇注料，裂纹会明显减少，从而会显著减轻剥落，抗侵蚀也会显著改善。预计在中间包上使用寿命将提高40％以上。
用本发明的浇注料代替现在加热炉衬的浇注料，不但能显著提高使用寿命，而且还使成本显著下降。本发明的浇注料用在中间包盖上，预测使用寿命可达150次以上。