CN101774818A

CN101774818A - 钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖

Info

Publication number: CN101774818A
Application number: CN 201010102547
Authority: CN
Inventors: 钟香崇; 马成良; 任桢; 葛铁柱
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: CN101774818B

Abstract

本发明公开了一种钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，它是由下述重量百分比的原料经混炼、困料、成型，在180～250℃温度下热处理，固化16～36小时后，制得铝/锌复合超低碳镁铝碳砖：40～60％的镁砂颗粒、5～15％的镁铝尖晶石颗粒、25～35％的镁砂细粉、3～8％的铝、锌金属复合粉、0～1％鳞片石墨、含硼抗氧化剂0.5～2％混合，外加3～4％的有机结合剂；本钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖体积密度≥3.0g/cm³，显气孔率≤5％，常温耐压强度≥45MPa，1400℃埋碳高温抗折强度≥25MPa，MgO含量≥75％，碳含量≤2％。

Description

钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖

技术领域

本发明涉及一种超低碳含量的耐火材料，具体地说是一种炼钢领域的钢包包衬用镁铝碳不烧砖。

背景技术

随着钢铁企业结构调整，优质品种钢成为大型企业的主导产品，如：优质合金钢、超低碳钢、洁净钢、高强度钢等钢种的比例逐年增加，这对冶炼用钢包包衬耐火材料(包壁、包底)提出了更高的要求，不仅要求使用寿命较高，而且要求少污染、不污染钢水，最好起到一定的净化作用。研究表明，镁钙质、镁铝质等碱性耐火材料有利于降低钢水中的磷、硫及非金属夹杂物；对优质钢尤其是低碳钢和不锈钢，还需要降低碳结合材料的碳含量，以降低对钢水的增碳，并且实现钢包衬的低热导率以降低热损失、稳定钢水温度。目前包衬部位(包壁、包底)钢包耐火材料多采用普通铝镁碳砖，这种材质不属碱性材料，不利于去除钢液中的非金属夹杂物和抵抗碱性熔渣的侵蚀；并且碳含量也较高(碳含量12％左右)，会导致钢液中碳含量增加，从而影响钢的质量，无法满足洁净钢冶炼的需求，同时高碳含量钢包衬的热导率高，钢水温度下降幅度较大。

相关专利有：1、申请号为99107800.4中国专利公开的“含碳耐火材料的抗氧化剂”(田守信、刘山林)，介绍了一种抗氧化剂，其由0.15～10％(重量)的锌粉或锌粉和铝、镁、硅、硅钙粉、碳化硅、碳化硼、镁铝合金粉、氮化硅粉中的至少一种组成，其中锌粉≥0.15％，粒度小于0.5mm，加入金属粉仅用来防止含碳耐火材料中碳的氧化，对耐火材料的高温力学性能没有影响。2、公开号CN101244940A的专利“钢包渣线用金属复合低碳镁碳砖”(钟香崇、马成良等)公开了一种钢包渣线用金属复合低碳镁碳砖，除加入重量百分比为：50～70％的镁砂颗粒、25～35％的镁砂细粉、3～6％的有机结合剂外，还加入下列组分经混炼、困料、成型、热处理后制得：鳞片石墨0～4％；金属粉3～15％；含硼抗氧化剂0.5～3％。其中金属粉为铝粉、硅粉、镁粉、锌粉、镁铝合金粉金属粉中的一种或两种以上的复合。

发明内容

针对高碳含量的铝镁质钢包包衬材料污染钢水的问题和提高铝镁质钢包包衬材料的力学性能，本发明的目的是提供一种钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，本发明可显著提高钢包耐火材料的高温强度和抗热震性，改善其抗氧化性和抗渣性能，并且价格适中，能实现钢包耐火材料的碱性化、低碳化、长寿命，很好满足洁净钢、超低碳钢冶炼的需要。

本发明所采取的技术方案是：

一种钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，它是由下述重量百分比的原料经混炼、困料、成型，在180～250℃温度下热处理，固化16～36小时后，制得铝/锌复合超低碳镁铝碳砖：

40～60％的镁砂颗粒、5～15％的镁铝尖晶石颗粒、25～35％的镁砂细粉、3～8％的铝、锌金属复合粉、0～1％鳞片石墨、含硼抗氧化剂0.5～2％混合，外加3～4％的有机结合剂，

所述的铝、锌金属复合粉采用铝粉和超细球形锌粉复合，其重量比为铝粉∶锌粉＝4～6∶1，铝粉粒度小于0.088mm，纯度大于98％；锌粉粒度小于0.044mm，总锌含量大于99.5％。

所述的铝、锌金属复合粉重量比为：铝粉∶锌粉＝4～5.8∶1。

所述的鳞片石墨为天然或人造鳞片石墨，粒度≤0.15mm。

所述的镁砂颗拉的MgO含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO含量为98％、粒度小于0.088mm；镁铝尖晶石颗粒的MgO含量为28～32％、粒度为1～0.088mm。

所述的含硼抗氧化剂粒度小于0.088mm。

所述的含硼抗氧化剂为碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化钙粉中的至少一种。

本发明所达到的技术效果是：

1、本发明的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，属碱性耐火材料，有利于降低钢水中的磷、硫及非金属夹杂物；碳含量≤2％，在超低碳含量范围，降低了对钢水的污染；能够满足洁净钢冶炼的迫切需要，市场前景广阔。

2、本发明组分中的铝、锌复合金属粉主要作用是在钢包衬砖高温使用过程中原位反应生成更多非氧化物，非氧化物填充穿插在方镁石、尖晶石骨架结构中起到增强增韧作用，形成氧化物与非氧化物复合材料，同时也实现了碳含量的降低，能够显著提高钢包包衬材料的高温强度和抗热震性，改善其抗氧化性和抗渣性能。

3、本发明的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，体积密度≥3.0g/cm³，显气孔率≤5％，常温耐压强度≥45MPa，1400℃埋碳高温抗折强度≥25Mpa，MgO含量≥75％，碳含量≤2％。

4、本发明方法制得的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，高温使用性能良好、价格适中、寿命长，采用180～250℃低温热处理实现干燥固化的不烧砖生产工艺，在高温使用过程中原位反应生成氧化物与非氧化物复合材料，同时能有效减少向环境排放CO₂和降低钢包热损失，达到节能、高效、无污染目的，社会和环境效益显著。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

将50％(重量百分比，下同)的镁砂颗粒、10％的镁铝尖晶石颗粒、34％的镁砂细粉、4％的金属铝粉、1％超细球形锌粉、0.5％的天然鳞片石墨，0.5％的碳化硼粉抗氧化剂，外加3％的热固性液体酚醛树脂，经混炼、困料、成型，在200℃温度下热处理，固化30小时后，制得钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖。

其中：镁砂颗粒的MgO重量百分含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO重量百分含量为98％、粒度小于0.088mm；天然鳞片石墨的碳重量百分含量为97wt％，粒度≤0.15mm；金属锌粉粒度小于0.044mm，金属铝粉和碳化硼粉粒度均小于0.088mm。

本实施例所制备的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖检测结果为：显气孔率3.5％，体积密度3.1g/cm³，常温耐压强度98Mpa，1400℃埋碳高温抗折强度27.3Mpa，1500℃保温1h空气气氛下进行抗氧化实验，试样氧化层厚度1.3mm，1600℃保温3h埋碳气氛下进行抗渣实验，渣侵蚀和渗透不明显。

实施例2：

将60％的镁砂颗粒、5％的镁铝尖晶石颗粒、31％的镁砂细粉、2.9％的金属铝粉、0.5％超细球形锌粉，0.5％的硼化锆粉抗氧化剂，外加3％的热固性液体酚醛树脂和1％固体粉状酚醛树脂，经混炼、困料、成型，在180℃温度下热处理，固化36小时后，制得钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖。

其中：镁砂颗粒的MgO含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO含量为98％、粒度小于0.088mm；金属锌粉粒度小于0.044mm，金属铝粉和硼化锆粉粒度均小于0.088mm。

本实施例所制备的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖检测结果为：显气孔率2.9％，体积密度3.0g/cm³，常温耐压强度95Mpa，1400℃埋碳高温抗折强度28.5Mpa，1500℃保温1h空气气氛下进行抗氧化实验，试样氧化层厚度1.2mm，1600℃保温3h埋碳气氛下进行抗渣实验，渣侵蚀和渗透不明显。

实施例3：

将40％的镁砂颗粒、15％的镁铝尖晶石颗粒、35％的镁砂细粉、6％的金属铝粉、1.5％超细球形锌粉、0.5％的天然鳞片石墨，2％的硼化钙粉抗氧化剂，外加3％的热固性液体酚醛树脂，经混炼、困料、成型，在250℃温度下热处理，固化16小时后，制得钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖。

其中：镁砂颗粒的MgO含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO含量为98％、粒度小于0.088mm；天然鳞片石墨的碳含量为97wt％，粒度≤0.15mm；金属锌粉粒度小于0.044mm，金属铝粉和硼化钙粉均小于0.088mm。

本实施例所制备的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖检测结果为：显气孔率4.2％，体积密度3.0g/cm³，常温耐压强度116Mpa，1400℃埋碳高温抗折强度31.9Mpa，1500℃保温1h空气气氛下进行抗氧化实验，试样氧化层厚度1.2mm，1600℃保温3h埋碳气氛下进行抗渣实验，渣侵蚀和渗透不明显。

实施例4：

将60％的镁砂颗粒、8.5％的镁铝尖晶石颗粒、25％的镁砂细粉、5％的金属铝粉、1％超细球形锌粉，0.5％的氮化硼粉抗氧化剂，外加3％的热固性液体酚醛树脂和1％固体粉状酚醛树脂，经混炼、困料、成型，在180℃温度下热处理，固化36小时后，制得钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖。

其中：镁砂颗粒的MgO含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO含量为98％、粒度小于0.088mm；金属锌粉粒度小于0.044mm，金属铝粉和氮化硼粉粒度均小于0.088mm。

本实施例所制备的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖检测结果为：显气孔率3.1％，体积密度3.0g/cm³，常温耐压强度90Mpa，1400℃埋碳高温抗折强度26.5Mpa，1500℃保温1h空气气氛下进行抗氧化实验，试样氧化层厚度1.2mm，1600℃保温3h埋碳气氛下进行抗渣实验，渣侵蚀和渗透不明显。

综上所述，本实施方式所制备的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，碳含量低，高温抗折强度高，抗热震性、抗氧化性及抗渣性好，并且价格适中，能实现钢包耐火材料的碱性化、低碳化、长寿命，很好满足洁净钢、超低碳钢冶炼的需要。

本发明所述钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖各项力学性能测试如下：

按照GB/T2997-1982检测试样的显气孔率和体积密度，按照GB/T5072-1985检测试样的常温耐压强度，按照GB/T13243-1991测定试样的高温抗折强度，按照GB/T13244-91进行抗氧化实验，采用静态坩埚法进行抗渣实验。

Claims

1.一种钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，它是由下述重量百分比的原料经混炼、困料、成型，在180～250℃温度下热处理，固化16～36小时后，制得铝/锌复合超低碳镁铝碳砖：

40～60％的镁砂颗粒、5～15％的镁铝尖晶石颗粒、25～35％的镁砂细粉、3～8％的铝、锌金属复合粉、0～1％鳞片石墨、含硼抗氧化剂0.5～2％混合，外加3～4％的有机结合剂。

2.根据权利要求1所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：铝、锌金属复合粉采用铝粉和超细球形锌粉复合，其重量比为：铝粉∶锌粉＝4～6∶1，铝粉粒度小于0.088mm，纯度大于98％；锌粉粒度小于0.044mm，总锌含量大于99.5％。

3.根据权利要求2所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：铝、锌金属复合粉重量比为：铝粉∶锌粉＝4～5.8∶1。

4.根据权利要求3所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：所述的鳞片石墨为天然或人造鳞片石墨，粒度≤0.15mm。

5.根据权利要求4所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：所述的镁砂颗粒的MgO含量为98％、粒度为5～0.088mm，镁砂细粉的MgO含量为98％、粒度小于0.088mm；镁铝尖晶石颗粒的MgO含量为28～32％、粒度为1～0.088mm。

6.根据权利要求5所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：所述的含硼抗氧化剂粒度小于0.088mm。

7.根据权利要求6所述的钢包包衬用铝/锌复合超低碳镁铝碳砖，其特征在于：所述的含硼抗氧化剂为碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化钙粉中的至少一种。