CN101613207B - 一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
为解决现有含碳耐火材料技术中的碳含量过高的不足，本发明提供一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖及其制备方法，其组分按重量百分比配比如下：电熔刚玉颗粒60～70％，电熔镁砂颗粒2～6％，电熔刚玉细粉10～20％，电熔镁砂细粉2～10％，电熔尖晶石细粉5～15％，α-Al2O3微粉3～6％，金属铝粉细粉0～2.0％，金属硅粉细粉0～2.0％，结合剂2～6％，超细石墨1～2％，钛白粉2～6％。本发明在高温下热稳定性好，耐高温，耐钢水和渣的侵蚀，而且机械强度高，热震稳定性好，荷重软化点高，可广泛应用于各种钢包，尤其是精练低碳钢和超低碳钢钢包。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖及其制备方法。
背景技术
20世纪50～70年代，我国的钢包包衬主要使用的是硅酸铝质耐火材料，包括各种粘土砖、高铝砖和高铝质捣打料等，但寿命较短。从20世纪80年代起，我国的炼钢工业步入了快速发展阶段，随着炉外精炼技术的发展，含碳耐火材料在钢铁冶炼炉衬中使用取得了巨大成功。含碳耐火材料具有非常好的抗侵蚀性和热稳定性，现在已成功应用于转炉、电炉、钢包内衬和渣线等部位。
但是目前含碳耐火材料中普遍含碳量高，中国专利CN101113104公布了一种钢包用复合刚玉碳砖的生产方法，其中提出碳含量构成为：石墨6-7％，树脂3.5-3.8％，其平均使用寿命为130次；王春梅等在《160t钢包用铝镁尖晶石碳砖的研制与使用》(耐火材料，2005，39(3)：230-231)中提出碳含量构成为：石墨加6-8％，酚醛树脂的3～6％，用于160吨钢包，使用寿命平均为87次；中国专利CN1546419公开了一种直接复合的镁铝尖晶石碳砖及其制备方法，其石墨含量为8～10％，结合剂和使用寿命均未指明。现有技术中的产品碳含量过高，存在以下不足：导热率高，导致钢水温度下降过快，热能损失过大；炉体容易受热变形，制约二次精炼工艺发展；碳的氧化产生大量CO和CO2气体，加剧温室效应污染环境并且消耗大量碳资源；炉衬对钢水污染，特别是增碳现象严重，制约低碳钢、超低碳钢的技术发展。
发明内容
本发明是针对现有技术中含碳耐火材料的碳含量过高的不足，提供一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖。
砖中碳含量(石墨+树脂碳)低于4％，使其具有对钢水不增碳，具有良好的抵抗钢水和渣的侵蚀性能和热震稳定性，从而满足洁净钢和超低碳钢的生产，减少在使用过程产生的剥落。
本发明是通过以下技术方案实现的，所述的精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖，其组分按重量百分比配比如下：电熔刚玉颗粒60～70％，电熔镁砂颗粒2～6％，电熔刚玉细粉10～20％，电熔镁砂细粉2～10％，电熔尖晶石细粉5～15％，α-Al2O3微粉3～6％，金属铝粉细粉0～2.0％，金属硅粉细粉0～2.0％，结合剂2～6％，超细石墨1～2％，钛白粉2～6％。
上述电熔刚玉颗粒，其粒级有三种：5～3mm、3～1mm、1～0mm；上述电熔刚玉细粉的粒级为320目，其化学组分的质量百分比均为：Al2O3≥94.5，TiO2：1.5～3.8，SiO2≤0.8，Fe2O3≤0.3，Na2O+K2O≤0.3。
上述电熔镁砂颗粒的粒级为1～0mm，电熔镁砂细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比均为：MgO≥97.0，CaO≤1.0，SiO2≤0.6，Fe2O3≤0.6。
上述金属铝粉细粉和金属硅粉细粉，其粒级均为320目；其化学组分的质量百分比分别为：金属铝粉：Al≥98.5％，金属硅粉：Si≥98.0％。
上述电熔尖晶石细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：Al2O3：≥65.0，MgO≥18.0。
上述α-Al2O3微粉，粒级为≤5μm，包含的组分及重量百分比为：Al2O3≥99.0，SiO2≤0.4，Na2O+K2O≤0.5。
上述钛白粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：TiO2≥98.5％。
上述超细石墨的粒级为-1000目，其化学组分的质量百分比分为：C＞95％。
上述结合剂为改性树脂，其性能如下：
| 名称 | 粘度25℃/Pa·s | 固含/％ | 残碳/％ | 游离酚/％ | 水份/％ | PH值 |
| 改性树脂 | 0.4--0.8 | ≥8 | ≥45 | ≤5 | ≤5 | 6.8～7.2 |
本发明还提供一种生产上述精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖的方法，具体为：按上述低碳刚玉尖晶石砖组分的重量百分比配比，先将电熔刚玉粉、电熔镁砂粉、电熔尖晶石、α-Al2O3微粉、金属铝粉、金属硅粉和钛白粉共磨，混合均匀，制成共磨粉；在生产时，先将电熔刚玉颗粒和电熔镁砂颗粒按上述组分比例干混2～5分钟，然后在2分钟内一次性缓慢加入结合剂，再加入超细石墨混合5～10分钟，最后加入所有共磨粉混合20～30分钟后出料，然后压制成型，热处理，出窑拣选，得到所述的低碳刚玉尖晶石砖。
上述成型是在630吨或1000吨摩擦压砖机上进行；上述干燥，需热处理24小时以上，其中进窑口温度不得高于60℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间8小时以上，200～250℃烘烤时间8小时以上。
本发明具有的有益效果是：1、通过加入新型碳源超细石墨，通过高速恒温混练工艺，使之分散均匀，在制品使用中形成分布均匀和尺寸微细的气孔，能够很好的吸收和耗散弹性应变能，缓解热应力对材料的破坏作用，改善低碳刚玉尖晶石砖的热震稳定性，提高其抗剥落性和抵抗渣和钢水的侵蚀性能。2、采用金属硅粉和铝粉复合抗氧化剂，有效地防止碳在高温下的氧化，显著减少材料因高温氧化脱碳而引起的结构剥落。3、加入钛白粉，利用其在高温下形成具有复合材料的微膨胀性能，在基质中形成微裂纹，吸收骨料热膨胀产生的应力，提 高材料的抗热震性和抗剥落性。
附图说明
图1是本发明生产工艺的流程图。
具体实施方式
本发明各实施例所采用配料的粒型及百分比如下表所示：
本发明三种实施方式的工艺过程如附图所示，混合设备为高速混碾机。开机后先加入颗 粒骨料1干混3分钟，再在2分钟内一次性缓慢加入结合剂2湿混5分钟，再加入超细石墨3后混合5分钟，没有大量的石墨飞扬，最后加入所有共磨粉4混合30分钟后出料。出料温度为50～60℃；半成品在630吨压砖机上成型。成型操作要遵守四角扒料，先轻后重的原则进行操作。然后干燥热处理24小时以上，其中进窑口温度不得高于60℃，烘烤时间8小时以上，110℃烘烤时间8小时以上，200～250℃烘烤时间8小时以上。
本发明所述的低碳刚玉尖晶石砖的主要理化指标如下：Al2O3≥88％，MgO≥3.5％，C≤4％。200℃烘后体积密度≥3.20g/cm3，显气孔率(200℃×24h)≤12％，耐压强度(200℃×24h)≥80MPa，线变化率(1600℃×3h)0～1.0％。本产品经过150吨钢包试用，使用寿命≥140次，在使用过程中稳定性好。
Claims (8)
1.一种精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于，其组分按重量百分比配比如下：电熔刚玉颗粒60～70％，电熔镁砂颗粒2～6％，电熔刚玉细粉10～20％，电熔镁砂细粉2～10％，电熔尖晶石细粉5～15％，α-Al2O3微粉3～6％，金属铝粉细粉0～2.0％，金属硅粉细粉0～2.0％，结合剂2～6％，超细石墨1～2％，钛白粉2～6％；其中超细石墨的粒级为-1000目，其化学组分的质量百分比为：C＞95％。
2.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于，所述电熔刚玉颗粒，其粒级有三种：5～3mm、3～1mm、1～0mm；所述电熔刚玉细粉的粒级为320目，其化学组分的质量百分比均为：Al2O3≥94.5，TiO2：1.5～3.8，SiO2≤0.8，Fe2O3≤0.3，Na2O+K2O≤0.3。
3.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于所述电熔镁砂颗粒的粒级为1～0mm，电熔镁砂细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比均为：MgO≥97.0，CaO≤1.0，SiO2≤0.6，Fe2O3≤0.6。
4.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于所述金属铝粉细粉和金属硅粉细粉，其粒级均为320目；其化学组分的质量百分比分别为：金属铝粉：Al≥98.5％，金属硅粉：Si≥98.0％。
5.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于所述电熔尖晶石细粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：Al2O3≥68.0，MgO≥18.0。
6.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于所述α-Al2O3微粉，粒级为≤5μm，包含的组分及重量百分比为：Al2O3≥99.0，SiO2≤0.4，Na2O+K2O≤0.5。
7.如权利要求1所述的低碳刚玉尖晶石砖，其特征在于所述钛白粉的粒级为200目，其化学组分的质量百分比为：TiO2≥98.5％。
8.一种用于制备权利要求1所述的精炼钢包用低碳刚玉尖晶石砖的方法，其特征在于，按照如权利要求1所述低碳刚玉尖晶石砖组分的重量百分比配比，先将电熔刚玉粉、电熔镁砂粉、电熔尖晶石、α-Al2O3微粉、金属铝粉、金属硅粉和钛白粉共磨，混合均匀，制成共磨粉；在生产时，先将电熔刚玉颗粒和电熔镁砂颗粒按上述组分比例干混2～5分钟，然后在2分钟内一次性缓慢加入结合剂，再加入超细石墨混合5～10分钟，最后加入所有共磨粉混合20～30分钟后出料，然后压制成型，热处理，出窑拣选，得到所述的低碳刚玉尖晶石砖。
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