[发明专利]一种低热耗散长寿命钢包衬体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低热耗散长寿命钢包衬体及其制备方法。其技术方案是：所述钢包衬体由里向外依次由工作衬、永久衬和隔热衬组成。工作衬的包沿用耐火材料和永久衬用耐火材料所采用的相变蓄热材料的耐火浇注料的制备方法是：以5～20质量份的矾土颗粒、35～55质量份的矾土‑合金复合颗粒为骨料，以25～35质量份的矾土细粉、4～6质量份的α‑Al₂O₃微粉、0.1～1质量份的硅微粉和4～6质量份的铝酸钙水泥为基质；先将基质与0.1～0.2质量份的聚羧酸混合均匀，再与骨料混合，然后加入3～5质量份的水，搅拌均匀，得到含相变蓄热材料的耐火浇注料。本发明制备的钢包衬体具有热耗散低、工作衬温度波动小和钢包衬体寿命长的特点。

技术领域

本发明属于钢包衬体技术领域。具体涉及一种低热耗散长寿命钢包衬体及其制备方法。

背景技术

钢包做为重要的钢铁冶炼容器，主要起着盛接与转运钢水、精炼和浇注钢水的作用。在钢包工作过程中，钢包衬体周期性的承受高温钢液的热冲击、机械冲刷和钢渣的化学侵蚀，其组成与结构决定着钢包的使用寿命与能耗。钢包衬体通常采用三层结构设计：工作衬、永久衬和隔热衬。工作衬与钢液和钢渣接触，要求具有较好的抵抗钢水钢渣侵蚀性能，渣线区域耐火材料通常采用镁碳砖，包壁区域耐火材料通常采用铝镁碳砖、刚玉-尖晶石浇注料(预制件)、刚玉质铝镁浇注料(预制件)。永久衬通常采用中重质的普通低水泥浇注料。隔热衬通常采用纤维板、蛭石板等。

随着能源需求的增大与对环境要求的提高，为了降低钢包的能耗和提高钢包的隔热效果，在钢包隔热衬采用纤维板与纳米隔热板的组合结构。纳米隔热板的采用，短时间内可用将钢包外壳温度降低至200℃以下，热耗散降低。但随着使用时间的延长，钢包衬体吸热达到饱和时，纳米隔热板的热面温度升高，导致纳米隔热板析晶，强度降低或粉化，造成钢包衬隔热层结构破坏，不仅使外壳温度升高，热耗散增加，还会因失去对永久衬与工作衬的支撑而导致红包甚至漏钢事故。因此，单纯降低保温衬耐火材料的导热系数，无法解决钢包能耗高的问题。

随着微孔刚玉、致密六铝酸钙等耐火原材料的发展，钢包逐渐实现了轻量化。如“一种轻量刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法”(CN 105236995)专利技术，该技术采用微孔刚玉为主要骨料，制备了热导率低的轻量刚玉-尖晶石浇注料，热导率和体密均有较大幅度降低，用于钢包工作衬可以有效降低保温衬的热面温度与钢包外壳温度，同时材料内的微孔提高其抗热震性能，降低热剥落损坏。“一种用于钢包的耐火材料衬体及其制备方法”(CN107617732)专利技术，该技术采用重质六铝酸钙制备工作衬耐火材料，采用中重质或轻质六铝酸钙制备永久衬和隔热衬耐火材料，利用六铝酸钙导热系数低的特点，将传统的三层钢包衬结构改为两层钢包衬结构，实现原来纤维板或纳米板的保温隔热作用。

现有的技术均通过降低工作衬耐火材料、永久衬耐火材料热导率解决钢包能耗高和热剥落问题。但当钢包运行一段时间后，钢包衬体材料吸热达到饱和，钢包外壳温度仍然在200℃以上，热耗散较大。此外，钢包接钢时，工作衬材料突然接受1650℃的钢水，而浇注完成后温度骤降，较大的热震导致工作衬耐火材料的开裂和剥落没有从根本上解决。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种低热耗散长寿命钢包衬体及其制备方法，所制备的钢包衬体热耗散低、工作衬温度波动小和钢包衬体寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述钢包衬体由里向外依次由工作衬、永久衬和隔热衬组成。所述工作衬的厚度为200～220mm，所述永久衬的厚度为80～250mm，所述隔热衬的厚度为15～75mm。

所述隔热衬由硬质纤维绝热板和纳米绝热板组成，所述纳米绝热板紧贴钢包外壳内壁；所述硬质纤维绝热板的厚度为10～50mm，所述纳米隔热板的厚度为5～25mm。

所述永久衬的耐火材料为含相变蓄热材料的耐火浇注料。