CN102320844B - Rh浸渍管及环流管用铝镁锆砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于RH浸渍管内管及环流管部位使用的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖及其制备方法，原料及配比按照质量百分比为：刚玉颗粒25-45%、电熔镁砂颗粒15-35%、刚玉细粉15%、ａ-氧化铝微粉10%、二氧化锆细粉4.85%、电熔镁砂细粉5%、二氧化硅微粉1%、活性氧化铝4%、减水剂0.1%、分散剂0.05%，具有生坯强度高、免烧成、热震稳定性好和抗酸碱性熔渣侵蚀能力强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种适用于RH浸渍管内管及环流管部位使用的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖及其制备方法。
背景技术
RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法，于1959年由德国人发明，其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。真空技术在炼钢上开始应用起始于1952年，当时人们在生产含硅量在2%左右的硅钢时在浇注过程中经常出现冒渣现象，经过各种试验，终于发现钢水中的氢和氮是产生冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要原因，随之各种真空精炼技术开始出现，如真空铸锭法、钢包滴流脱气法、钢包脱气法等，从而开创了工业规模的钢水真空处理方法，特别是蒸汽喷射泵的出现，更是加速了真空炼钢技术的发展。
随着我国板带材，尤其是冷轧材生产需求的拉动，近几年来我国RH出现了快速增长的可喜势头。RH精炼操作技术的快速发展对RH精炼炉用耐火材料使用方面提出了更高的要求。目前，RH精炼炉关键部位，一般采用烧成镁铬砖作为工作衬。传统的烧成镁铬砖制品，生产周期长，能耗高，使用中产生的六价铬会造成环境的污染；抵抗碱性渣效果差，易剥落，尤其是在RH多功能化操作工艺情况下，不能与RH精炼炉其他部位材料保持同步。
RH精炼炉中浸渍管、环流管是真空下高速钢水的通道，其中浸渍管损毁最为严重，更换也最为频繁，其使用寿命最短。通常情况下其使用寿命大约在3800-4000min左右。它是RH炉的关键部位，影响着RH炉的整体使用寿命。目前，浸渍管选用抗剥落的26%铬电熔再结合镁铬砖。由于气体喷吹引起的高温钢水冲刷、侵蚀、温度变化、热震性破坏等因素导致浸渍管严重损毁。而浸渍管的使用寿命直接影响着整体RH炉的使用寿命。因此，针对RH具体特点，开发节能高效型优质耐火材料取代现有烧成镁铬砖，无论从生产、使用以及环境各方面来说都是大势所趋。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提出一种用于RH浸渍管内管及环流管部位的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其特征在于：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照质量百分比具体为：
刚玉颗粒 25-45%
电熔镁砂颗粒 15-35%
刚玉细粉 15%
ａ-氧化铝微粉 10%
二氧化锆细粉 4.85%
电熔镁砂细粉 5%
二氧化硅微粉 1%
活性氧化铝 4%
减水剂 0.1%
分散剂 0.05% 。
减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钙四种中的一种。
分散剂为酒石酸、柠檬酸、草酸三种中的一种。
一种所述的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖的制备方法，其特征在于：将刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入轮碾机中干混合2-3分钟；将刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉，活性氧化铝、减水剂和分散剂在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，同时加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型； 20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，得到铝镁锆砖。
本发明具有如下积极效果：
本发明提出的一种RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其主要化学组成及重量百分比为：AL2O3 60～65%、MgO 30～35%、ZrO2 4～5%，所述原料的配比按照质量百分比进行，其中骨料选择为：刚玉颗粒和电熔镁砂颗粒，基质选择为：刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉，结合剂选择为：电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉、活性氧化铝，另外减水剂选择为：三聚磷酸钠，六偏磷酸钠，焦磷酸钠，木质素磺酸钙等，分散剂选择为：柠檬酸，酒石酸，草酸等。
所述RH浸渍管内管及环流管用铝镁锆砖中加入有高温氧化铝微粉，所述ａ-氧化铝微粉在高温使用过程中与基质中的电熔镁砂细粉反应，原位生成粒径为1～3um的铝镁尖晶石，带来均匀的膨胀并在基质中产生微裂纹增韧效应，改善了铝镁锆砖的抗剥落性和热震稳定性；本发明铝镁锆砖中原位生成的尖晶石结构颗粒均匀、粒径小活性高，可以固溶渣中FeO,MnO等氧化物，能够适应RH浸渍管及环流管中熔渣的碱度变化特性；所述RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖中加入有二氧化锆，所述二氧化锆在高温使用过程中，有效地提高材料的抗渣性，促进方镁石和尖晶石的长大，显著改善材料的显微结构；所述铝镁锆砖中采用镁砂，超微粉，活性氧化铝结合和高效分散技术，提高铝镁锆砖的生坯强度和体积密度，改善砖的中温强度，控制砖中低熔点化合物和液相量，从而保证铝镁锆砖的高温机械性能。
铝镁锆砖在使用时，经历烘烤（1000~1300℃）和高温使用（1650~1750℃）过程，需要具有一定的高温强度、耐火度和高温体积稳定性。本发明通过控制铝镁锆砖原料纯度、颗粒级配以及综合考虑使用过程中的物理化学反应，制备了各项性能稳定的铝镁锆砖，其具有生坯强度高、免烧成、热震稳定性好和抗酸碱性熔渣侵蚀能力强的优点。
现用的浸渍管内管和环流管用26%铬电熔再结合镁铬砖制品，生产要经过2000℃以上高温合成镁铬砂原料，高吨位摩擦压砖机成型，隧道窑1700℃以上高温烧成。生产周期长，能耗高，属于传统高能耗生产行业。同时该种材料还存在抵抗碱性渣效果差，热震稳定性差，易剥落，使用中产生的六价铬会造成环境污染等问题。本发明所述RH浸渍管内管及环流管用铝镁锆砖，原材料以铝镁为主，对环境无公害，采用超微粉技术，浇注成型工艺预制成型，免高温烧成，采用电窑或煤气等清洁能源，200℃以下低温处理，生产设备投资少，工艺简便，生产和使用中不会造成环境的污染。本发明所述RH浸渍管内管及环流管用铝镁锆砖的体积密度3.1 g/cm3，耐压强度60MPa，气孔率12%，荷重软化温度1780℃，1500 g/cm3高温抗折强度18 MPa，产品各项指标与现用镁铬砖相当，高温机械强度和荷重软化温度均高于现用的镁铬砖材料，并且在原料费用，生产成本及能源消耗等方面有明显的改善。
具体实施方式
一种RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其特征在于：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照质量百分比具体为：刚玉颗粒25-45%、电熔镁砂颗粒15-35%、刚玉细粉15%、ａ-氧化铝微粉10%、二氧化锆细粉4.85%、电熔镁砂细粉5%、二氧化硅微粉1%、活性氧化铝4%、减水剂0.1%、分散剂0.05% 。
减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钙四种中的一种。分散剂为酒石酸、柠檬酸、草酸三种中的一种。
一种所述的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖的制备方法，其特征在于：将刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入轮碾机中干混合2-3分钟；将刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉，活性氧化铝、减水剂和分散剂在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，同时加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型； 20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，得到铝镁锆砖。
实施例1：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照千克数具体为：刚玉颗粒25千克、电熔镁砂颗粒35千克、刚玉细粉15千克、ａ-氧化铝微粉10千克、二氧化锆细粉4.85千克、电熔镁砂细粉5千克、二氧化硅微粉1千克、活性氧化铝4%、三聚磷酸钠0.1千克、柠檬酸0.05千克。所述刚玉颗粒为氧化铝含量大于95%的高铝刚玉颗粒。所述刚玉细粉为氧化铝含量大于95%的高铝刚玉细粉。所述二氧化硅微粉为92硅微粉。
将高铝刚玉（氧化铝含量大于95%）颗粒、电熔镁砂颗粒放入搅拌机中干混合2-3分钟；将高铝刚玉（氧化铝含量大于95%）细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉、活性氧化铝以及三聚磷酸钠和柠檬酸在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，加水（加水量为成型所需要的量，一般为整个物料重量的5—6%，保证物料形成浇注料），搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型； 20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，即得到铝镁锆砖，其显气孔率为16±2%，体积密度为3.1±0.05g/cm3，耐压强度为50±10MPa，1600℃烧后永久线变化为±0.5%。本实施例按照总重量100千克为标准，列表如下：
所用原料及配比（配比为质量百分比）如下：
| 原料名称 | 规格 | 纯度 | 质量百分比/% |
| 高铝刚玉颗粒 | 6-0mm | 95wt% | 25 |
| 高铝刚玉细粉 | -320目 | 95wt% | 15 |
| 电熔镁砂颗粒 | 3-0mm | 97wt% | 35 |
| 电熔镁砂细粉 | -200目 | 97wt% | 5 |
| ａ-氧化铝微粉 | 1-3um | 99wt% | 10 |
| 二氧化二锆 | -325目 | 99wt% | 4.85 |
| 92硅微粉 | -1um | 92wt% | 1 |
| 活性氧化铝 | -180目 | 90wt% | 4 |
| 三聚磷酸钠 | -80目 | 95wt% | 0.1 |
| 柠檬酸 | -80目 | 95wt% | 0.05 |
实施例2：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照千克数具体为：刚玉颗粒45千克、电熔镁砂颗粒15千克、刚玉细粉15千克、ａ-氧化铝微粉10千克、二氧化锆细粉4.85千克、电熔镁砂细粉5千克、二氧化硅微粉1千克、活性氧化铝4%、减水剂0.1千克、分散剂0.05千克。所述刚玉颗粒为电熔白刚玉颗粒，所述刚玉细粉为电熔白刚玉细粉，减水剂为六偏磷酸钠，分散剂为酒石酸。
将电熔白刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入搅拌机中干混合2-3分钟；将电熔白刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉、活性氧化铝以及六偏磷酸钠和酒石酸在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型；加水量为成型所需要的量，一般为整个物料重量的5—6%，保证物料形成浇注料，20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，即得到铝镁锆砖。其显气孔率为14±2%，体积密度为3.15±0.05g/cm3，耐压强度为60±10MPa，1600℃烧后永久线变化为±0.5%。
本实施例按照总重量100千克为标准，列表如下：
所用原料及配比（配比为质量百分比）如下：
| 原料名称 | 规格 | 纯度 | 质量百分比/% |
| 电熔白刚玉颗粒 | 6-0mm | 98wt% | 45 |
| 电熔白刚玉细粉 | -200目 | 98wt% | 15 |
| 电熔镁砂颗粒 | 3-0mm | 98wt% | 15 |
| 电熔镁砂细粉 | -200目 | 98wt% | 5 |
| ａ-氧化铝微粉 | 3-5um | 99wt% | 10 |
| 二氧化锆细粉 | -325目 | 99wt% | 4.85 |
| 二氧化硅微粉 | -1um | 97wt% | 1 |
| 活性氧化铝 | -180目 | 90wt% | 4 |
| 六偏磷酸钠 | -80目 | 95wt% | 0.1 |
| 酒石酸 | -80目 | 95wt% | 0.05 |
实施例3：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照千克数具体为：刚玉颗粒32千克、电熔镁砂颗粒28千克、刚玉细粉15千克、ａ-氧化铝微粉10千克、二氧化锆细粉4.85千克、电熔镁砂细粉5千克、二氧化硅微粉1千克、活性氧化铝4%、减水剂0.1千克、分散剂0.05千克。所述刚玉颗粒为板状刚玉颗粒，所述刚玉细粉为板状刚玉细粉，减水剂为木质素磺酸钙，分散剂为草酸。
将板状刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入搅拌机中干混合2-3分钟；将板状刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉、活性氧化铝以及木质素磺酸钙和草酸在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型； 20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，即得到铝镁锆砖。其显气孔率为16±2%，体积密度为3.0±0.05g/cm3，耐压强度为50±10MPa，1600℃烧后永久线变化为±0.3%。
本实施例按照总重量100千克为标准，列表如下：
所用原料及配比（配比为质量百分比）如下：
| 原料名称 | 规格 | 纯度 | 质量百分比/% |
| 板状刚玉颗粒 | 6-0mm | 98wt% | 32 |
| 板状刚玉细粉 | -325目 | 98wt% | 15 |
| 电熔镁砂颗粒 | 3-0mm | 97wt% | 28 |
| 电熔镁砂细粉 | -200目 | 97wt% | 5 |
| ａ-氧化铝微粉 | 3-5um | 99wt% | 10 |
| 二氧化锆 | -325目 | 99wt% | 4.85 |
| 二氧化硅微粉 | -1um | 97wt% | 1 |
| 活性氧化铝 | -180目 | 90wt% | 4 |
| 木质素磺酸钙 | -80目 | 95wt% | 0.1 |
| 草酸 | -80目 | 95wt% | 0.05 |
实施例4所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照千克数具体为：刚玉颗粒40千克、电熔镁砂颗粒30千克、刚玉细粉15千克、ａ-氧化铝微粉10千克、二氧化锆细粉4.85千克、电熔镁砂细粉5千克、二氧化硅微粉1千克、活性氧化铝4%、减水剂0.1千克、分散剂0.05千克。所述刚玉颗粒为板状刚玉颗粒，所述刚玉细粉为电熔白刚玉细粉，所述二氧化硅微粉为92硅微粉，减水剂为焦磷酸钠，分散剂为柠檬酸。
将板状刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入搅拌机中干混合2-3分钟；将电熔白刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉、活性氧化铝以及焦磷酸钠和柠檬酸在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型；其显气孔率为15±2%，体积密度为3.0±0.05g/cm3，耐压强度为55±10MPa，1600℃烧后永久线变化为±0.5%。
本实施例按照总重量100千克为标准，列表如下：
所用原料及配比（配比为质量百分比）如下：
| 原料名称 | 规格 | 纯度 | 质量百分比/% |
| 板状刚玉颗粒 | 6-0mm | 98wt% | 40 |
| 电熔白刚玉细粉 | -325目 | 98wt% | 10 |
| 电熔镁砂颗粒 | 5-0mm | 97wt% | 30 |
| 电熔镁砂细粉 | -200目 | 97wt% | 5 |
| ａ-氧化铝微粉 | 3-5um | 99wt% | 5 |
| 二氧化锆 | -325目 | 99wt% | 5 |
| 95硅微粉 | -1um | 95wt% | 1 |
| 活性氧化铝 | -180目 | 90wt% | 4 |
| 焦磷酸钠 | -80目 | 95wt% | 0.1 |
| 柠檬酸 | -80目 | 95wt% | 0.05 |
Claims (4)
1.一种RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其特征在于：所述制备铝镁锆砖的原料及配比按照质量百分比具体为：
刚玉颗粒 25-45%
电熔镁砂颗粒 15-35%
刚玉细粉 15%
ａ-氧化铝微粉 10%
二氧化锆细粉 4.85%
电熔镁砂细粉 5%
二氧化硅微粉 1%
活性氧化铝 4%
减水剂 0.1%
分散剂 0.05%。
2.根据权利要求1 所述的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其特征在于：减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、木质素磺酸钙四种中的一种。
3.根据权利要求1 所述的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖，其特征在于：分散剂为酒石酸、柠檬酸、草酸三种中的一种。
4.一种如权利要求1所述的RH浸渍管及环流管用铝镁锆砖的制备方法，其特征在于：将刚玉颗粒、电熔镁砂颗粒放入轮碾机中干混合2-3分钟；将刚玉细粉、ａ-氧化铝微粉、二氧化锆细粉、电熔镁砂细粉、二氧化硅微粉 ，活性氧化铝、减水剂和分散剂在预混器中预混合25-30分钟；将干混合后的颗粒料和预混合的细粉料在搅拌机中混合5-8分钟，同时加水搅拌后在固定尺寸的模具中振动成型； 20℃下养护12-24小时； 180℃烘烤24h后，得到铝镁锆砖。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant |