CN101747069A

CN101747069A - 一种炼钢电炉顶用高铝制品

Info

Publication number: CN101747069A
Application number: CN200910227627A
Authority: CN
Inventors: 谭清华; 耿可明; 吴爱军; 张涛; 胡飘; 王晗; 张亚栋; 吕世坪; 方旭; 朱德先
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: CN101747069B

Abstract

本发明公开的一种炼钢电炉顶用高铝制品，以粒度为5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒和粒度＜0.063mm的特级矾土熟料细粉为主原料、以粒度＜0.074mm蓝晶石精矿粉、粒度＜0.074mm硅线石精矿粉、粒度＜0.047mm石英粉及粒度＜0.072mm的SiC细粉作膨胀剂，以粒度＜0.061mm的白泥和粒度＜3μm的α-Al₂O₃微粉作添加剂，并添加磷酸二氢铝溶液、硫酸铝溶液的一种或两种作结合剂，经球磨、混炼、成型、干燥和烧成后，即制得炼钢电炉顶用高铝制品。本发明具有热震稳定性高、抗渗透侵蚀能力强、荷重软化温度高的特点。

Description

一种炼钢电炉顶用高铝制品

技术领域

本发明属于炼钢用电炉技术领域，主要涉及一种炼钢电炉顶用高铝制品。

背景技术

随着电炉炼钢技术的不断进步，对耐火材料性能的要求也愈来愈高。炼钢电炉顶用的耐火材料不仅要经受1700℃以上的高温作用，而且还要经受机械冲刷、气体化学腐蚀以及温度急剧变化等的影响。因此要求电炉顶用耐火制品应具有：1)高荷软、高强度，可在高温上长期使用；2)使用过程中产生微膨胀，增加炉盖的整体性，防止坍塌、下沉等现象的发生；3)低气孔率，提高砖体对腐蚀性气体的抗渗透性；4)良好的热震稳定性。

目前炼钢电炉顶部位常用的耐火材料是高铝制品，但由于高铝原料本身特性的限制，由高铝原料制得的普通高铝制品在高温条件下使用时常存在如下缺点：1)高温体积收缩，降低了炉顶盖的整体性；2)本身固有的脆性，使得制品的热震稳定性差；3)对钢水和熔渣固有的润湿性，导致制品抗渗透性和抗侵蚀性能较差。而这些缺点严重影响了炼钢电炉顶用高铝制品的使用寿命，可以说普通的高铝制品已经很难满足电炉炼钢技术快速发展的要求。因此，研究开发一种具有热震稳定性高、抗渗透侵蚀能力强、荷重软化温度高，并能在高温下使用时产生适量微膨胀的高铝制品是电炉炼钢技术的迫切需求，对正在迅速发展的电炉炼钢行业节能减排，节约成本具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种炼钢电炉顶用高铝制品，以解决普通高铝制品热震稳定性差、抗侵蚀性能差、荷重软化温度低以及高温体积收缩所导致的制品使用寿命低的问题。

为完成上述发明目的本发明采用的技术方案是：一种炼钢电炉顶用高铝制品，以粒度为5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒和粒度＜0.063mm的特级矾土熟料细粉为主原料、以粒度＜0.074mm蓝晶石精矿粉、粒度＜0.074mm硅线石精矿粉、粒度＜0.047mm石英粉及粒度＜0.072mm的SiC细粉作膨胀剂，以粒度＜0.061mm的白泥和粒度＜3μm的α-Al₂O₃微粉作添加剂，并添加磷酸二氢铝溶液、硫酸铝溶液的中一种或两种作结合剂，其原料组成及质量百分比为：特级矾土熟料颗粒60～65％，特级矾土熟料细粉20～24％，活性α-Al₂O₃微粉4～6％，白泥2～5％，蓝晶石精矿粉1～3％，硅线石精矿粉2～4％，石英粉1～3％，SiC细粉2～4％；并外加原料总重量4～6％的结合剂，经球磨、混炼、成型、干燥和烧成后，即制得炼钢电炉顶用高铝制品。

所述特级矾土熟料的化学成分要求为：Al₂O₃≥88.0％；白泥的化学成分要求为：Al₂O₃+SiO₂≥83.5％；蓝晶石精矿粉的化学成分要求为：Al₂O₃≥61.9％；硅线石精矿粉的化学成分要求为：Al₂O₃≥58.6％；石英粉的化学成分要求为：SiO₂≥99.4％；SiC细粉的化学成分要求为：SiC≥98.5％。

所述的结合剂为比重为1.30g/cm³的磷酸二氢铝熔液、比重为1.15g/cm³的硫酸铝熔液中的一种或两种。

本发明中Al₂O₃总的质量百分比要求大于85％。

本发明中的处理温度为1550℃。

所述一种炼钢电炉顶用高铝制品，其制备过程包括如下步骤：

(1)添加剂和膨胀剂粉料的预混合：将所述的添加剂和膨胀剂细粉，包括：α-Al₂O₃微粉、白泥、蓝晶石精矿粉、硅线石精矿粉、石英粉及SiC细粉按照设定的比例，放入球磨机或V型混合机中混合40分钟，待充分混合均匀后，密封保存待用；

(2)将称取好的特级矾土熟料颗粒和特级矾土熟料细粉放入混碾机中干混3分钟，加入结合剂后再湿混2分钟，最后将预先混合好的添加剂、膨胀剂粉料放入混碾机中继续混合10分钟，混合搅拌均匀后，放入料槽内睏料2天；

(3)将混炼好的泥料在摩擦压砖机上成型，随后在110℃温度下干燥48小时，待水分充分排出后，将制品在隧道窑中于1550℃烧成，烧后的制品拣选和包装后即可使用。

本发明提出的一种炼钢电炉顶用高铝制品，具有以下特点：

(1)α-Al₂O₃微粉的引入，强化了高铝制品基质的主晶相组成，使基质内形成均匀分布的主晶相晶粒，降低了低熔物含量，提高制品的致密性，增加了制品的抗侵蚀和抗渗透性能；白泥的使用，可以改善了坯体的成型性能和强化制品的基质性能，提高制品的热震稳定性。

(2)充分利用蓝晶石精矿粉、硅线石精矿粉分解温度的不同所产生的综合效应，蓝晶石在1300℃左右时分解产生膨胀，硅线石在1545℃时分解产生膨胀，这样通过蓝晶石和硅线石复合添加，当蓝晶石膨胀结束时，紧接着硅线石又可产生膨胀，以达到制品持续膨胀的效果，消除因制品烧结和高温使用时产生的尺寸收缩，达到“以胀抵缩”的目的，以提高制品高温下整体结构的稳定性。

(3)石英粉做为膨胀剂，这是利用石英粉加热的物理膨胀及石英粉与Al₂O₃的莫来石化反应的膨胀来抵抗制品高温下的压蠕变，提高制品的热震稳定性和高温体积稳定性。

(4)SiC细粉的引入，一方面通过其自身氧化生成的SiO₂起到和石英粉相同的作用，另一方面多余的SiC引入了一定量的C，可以起到抗熔渣侵蚀和气体化学腐蚀的作用。

(5)磷酸二氢铝溶液、硫酸铝溶液或它们复合溶液的使用，提高了高铝制品的耐磨性和高温热态强度。

具体实施方式

以下非限定性实施例用于详细解释本发明的技术方案。在这些实施例中，制品的性能多采用国家标准或者行业标准进行测定，如体积密度、显气孔率、重烧线变化率、耐压强度、热震稳定性和荷重软化温度等。

实施例1：各组分的质量百分比为：5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒60％、＜0.063mm的特级矾土熟料细粉24％、＜3μm的活性α-Al₂O₃微粉6％、＜0.061mm的白泥3％、＜0.074mm蓝晶石精矿粉1％、＜0.074mm硅线石精矿粉为2％、＜0.047mm石英粉为2％、＜0.072mm SiC细粉2％、磷酸二氢铝熔液(外加)6％。

实施例2：各组分的质量百分比为：5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒65％、＜0.063mm的特级矾土熟料细粉20％、＜3μm的活性α-Al₂O₃微粉4％、＜0.061mm的白泥2％、＜0.074mm蓝晶石精矿粉3％、＜0.074mm硅线石精矿粉为2％、＜0.047mm石英粉为2％、＜0.072mm SiC细粉2％、硫酸铝熔液(外加)4％。

实施例3：各组分的质量百分比为：5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒63％、＜0.063mm的特级矾土熟料细粉22％、＜3μm的活性α-Al₂O₃微粉4％、＜0.061mm的白泥5％、＜0.074mm蓝晶石精矿粉1％、＜0.074mm硅线石精矿粉为2％、＜0.047mm石英粉为1％、＜0.072mm SiC细粉2％、磷酸二氢铝熔液(外加)5％。

实施例4：各组分的质量百分比为：5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒62％、＜0.063mm的特级矾土熟料细粉20％、＜3μm的活性α-Al₂O₃微粉4％、＜0.061mm的白泥2％、＜0.074mm蓝晶石精矿粉1％、＜0.074mm硅线石精矿粉为4％、＜0.047mm石英粉为3％、＜0.072mm SiC细粉4％、磷酸二氢铝和硫酸铝复合熔液(外加)6％。

将上述比例的特级矾土熟料颗粒、特级矾土熟料细粉、活性α-Al₂O₃微粉、白泥、蓝晶石精矿粉、硅线石精矿粉、石英粉和SiC细粉按照本发明所述的制备过程充分混合均匀后在摩擦压砖机上成型为230mm×114mm×65mm的标砖试样，经110℃烘烤48小时及经1550℃高温处理后的性能指标见下表(对比例为炼钢电炉顶用现有技术高铝砖的性能指标)：

理化指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例DL-80高铝砖
理化指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例DL-80高铝砖	耐压强度，MPa	118	135	123	131	75
体积密度，g/cm³	2.88	2.92	2.90	2.93	/	耐压强度，MPa	118	135	123	131	75
体积密度，g/cm³	2.88	2.92	2.90	2.93	/	显气孔率，％	18.76	17.56	18.21	18.80	＜21
重烧线变化(1500，2h)，％	0～0.2	0～0.1	0～0.3	0～0.2	0.2～-0.4	显气孔率，％	18.76	17.56	18.21	18.80	＜21
重烧线变化(1500，2h)，％	0～0.2	0～0.1	0～0.3	0～0.2	0.2～-0.4	热震稳定性(1100℃，水冷)，次	≥20	≥20	≥20	≥20	≥8
荷重软化温度，℃	1590	1570	1580	1580	1530	热震稳定性(1100℃，水冷)，次	≥20	≥20	≥20	≥20	≥8

Claims

1.一种炼钢电炉顶用高铝制品，其特征在于：所述高铝制品以粒度为5-0.074mm的特级矾土熟料颗粒和粒度＜0.063mm的特级矾土熟料细粉为主原料、以粒度＜0.074mm蓝晶石精矿粉、粒度＜0.074mm硅线石精矿粉、粒度＜0.047mm石英粉及粒度＜0.072mm的SiC细粉作膨胀剂，以粒度＜0.061mm的白泥和粒度＜3μm的α-Al₂0₃微粉作添加剂，并添加磷酸二氢铝溶液、硫酸铝溶液中的一种或两种作结合剂，其原料组成及质量百分比为：特级矾土熟料颗粒60～65％，特级矾土熟料细粉20～24％，活性α-Al₂O₃微粉4～6％，白泥2～5％，蓝晶石精矿粉1～3％，硅线石精矿粉2～4％，石英粉1～3％，SiC细粉2～4％，结合剂4～6％，经球磨、混炼、成型、干燥和烧成后制得。

2.根据权利要求1所述的一种炼钢电炉顶用高铝制品，其特征在于：所述特级矾土熟料的化学成分要求为：Al₂O₃≥88.0％；白泥的化学成分要求为：Al₂O₃+SiO₂≥83.5％；蓝晶石精矿粉的化学成分要求为：Al₂O₃≥61.9％；硅线石精矿粉的化学组成要求为：Al₂O₃≥58.6％；石英粉的化学组成要求为：SiO₂≥99.4％；SiC细粉的化学组成要求为：SiC≥98.5％；其中，Al₂O₃总的质量百分比大于85％。