CN102442829A - 精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无铬、高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。本发明的主坯体材料由烧结镁砂(MgO含量≥94％)和电熔镁砂(MgO含量在≥94％)一种或几种，添加预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石一种或几种，Al₂O₃含量60-90％)，1-6种金属物一种或几种作为添加剂，有机物作为结合剂。按比例混合后进行高压成型，成形后的砖坯放入干燥器烘干，硬化后出炉，就得到这种金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

Description

精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及精炼炉炉衬用的一种无铬耐火材料。具体地说是一种金属复合防渗不烧镁尖晶石砖及其制备方法。

背景技术

提高钢铁材料的综合性能，延长其使用寿命是今后钢铁材料发展的主要方向之一，而采用先进的洁净钢冶炼技术并不断提高其工艺水平是达到此目标的重要途径；合理选择和正确使用优质的耐火材料是实现冶炼洁净钢冶炼的重要保证。

RH精炼功能发展史炉内工矿条件不断严酷，材料技术的进步还是使炉衬寿命得到显著提高，但在高温和碱性使用环境下，含Cr₂O₃耐火材料在氧化气氛与强碱性氧化物Na₂O、K₂O或CaO存在下，三价铬Cr³⁺能转变为六价铬Cr⁶⁺。而六价铬时一种致癌物，对人体有害且易溶于水，Cr₂O₃可以以气相存在，在生产使用中会随烟气排入空气中污染空气，污染环境。目前所用的耐火材料多数含有铬，对环境存在着极大的污染，普遍无法满足现有的环保要求，而且存在寿命低、污染钢水等眼中问题。因此解决含铬材料的污染问题，采用用环境友好的高性能耐火材料-即无铬化耐火材料是今后的发展趋势。

发明内容

RH精炼炉用耐火材料随工艺的发展不断更新进步，从早期的高铝质耐材，更新为普通烧成镁铬质耐材，并进步为直接结合镁铬砖、半再结合或再结合镁铬砖。尽管为了防止Cr⁶⁺公害，世界发达国家如欧美、日本已经立法禁止使用镁铬砖，正在从各种技术途径寻找镁铬砖的替代品。含铬耐火材料的污染问题一由于铬对环境的公害异常严重，在高温、碱和氧化性气氛存在时，部分Cr3+会转化成Cr6+，挥发并凝结在耐火材料的冷端。而Cr6+是超强的致癌物质，如果处理不当会对大气、水源、土壤产生十分严重的污染。精炼钢用含铬耐火材料，在使用后，每1％的铬即会生成0.15％左右的Cr6+(相关标准规定Cr6+允许含量(kg/L)为1.0-6～0.01)，而向环境排放Cr6+180千克，为使环境水达到IV级标(Cr6+＜0.05mg/L)，年需180/(0.05×10-6)/1000＝360万吨净水稀释；如达到I级标准(Cr6+＜0.01mg/L)，则年需1800万吨净水稀释。以上可已看出含铬耐火材料对环境的污染十分严重。大量使用含铬耐火材料无疑将对人民的健康和环境造成巨大损害，我国在条件成熟后一定会制定限用含铬耐火材料的的法规和标准。

本发明的目的是为解决洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉耐火材料炉衬技术问题存在的不足，提供一种无铬、高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉用的金属复合防渗特种(无铬)不烧镁尖晶石砖及制备方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉用的金属复合防渗特种(无铬)不烧镁尖晶石砖，所用主坯体材料由烧结镁砂(MgO含量≥94％)和电熔镁砂(MgO含量在≥94％)一种或几种，添加预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石一种或几种，Al₂O₃含量60-90％)，1-6种金属物一种或几种作为添加剂，有机物作为结合剂。烧结镁砂和电熔镁砂以及预合成的尖晶石，金属物、有机物结合剂的重量份数及加入比例是：镁砂(烧结镁砂和电熔镁砂一种或几种)82-88份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石一种或几种)4-10份、金属物3-8份；外加结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂3-5％；

所述的镁砂和预合成的尖晶石根据制成材料洁净钢冶炼及RH等精炼炉使用部位不同具有不同的粒度等级，其粒度分布在8-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm的粒度区间。

所述的结合剂为热硬性和热固性酚醛树脂。

所述的金属物为Ti、Si、TiO₂、Zn、AL、ZnO一种或几种。

所述预合成的尖晶石的Al₂O₃含量在60-90％之间。

所述烧结镁砂的MgO含量在≥94％。

所述电熔镁砂的MgO含量在≥94％。

本发明，洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉用金属相复合特种(无铬)不烧镁尖晶石砖的制备方法为：

步骤一、镁砂(烧结镁砂和电熔镁砂单一或复合采用)82-88份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)4-10份、金属物3-8份；外加结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂3-5％放入强力混砂机预混20-35min，将混合好的料备用；

步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；

步骤三、成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；

步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-220℃，时间大于25小时；

步骤六、保温结束后，逐渐降温，时间为4-10小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

本发明的有益效果是：选取的原料组成合理，产品成本低，易于推广使用；所用原料具有多种不同粒度区间，堆积密度大，产品强度高、耐磨性能好，防酸性和碱性渣渗效果强，热震稳定性强，高温性能优异，使用寿命长；制造方法简单易行，非常有利于产业化生产制造和节能降耗。由于材料采用1-6种金属相复合、有机物结合的生产工艺，无需经过高温烧成，大大降低了低企业能耗，节约了成本，在高温领域，对降缓解能源危机具有深远意义，对我国耐火材料制造行业以及耐火材料的技术进步和发展起到了积极的促进作用。环保节能，社会效益显著。采用原材料复合添加技术，解决了洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉耐火材料炉衬技术问题存在的不足，提供了一种高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异，整体性良好、使用寿命长的的特种耐火材料。材料不含氧化铬，从技术途径可以完全在洁净钢冶炼及RH、LF等精炼炉耐火材料炉衬上替代镁铬砖。解决了含铬耐火材料对环境的公害异常严重的污染问题。符合我国的政策方针和法律法规。产品以国内外市场为导向，瞄准世界耐火材料工业最前沿科学技术，加速开发更长寿、更节能、无污染(绿色)、功能化的新型优质耐火材料，满足高温工业发展需要，这不但是我国耐火材料工业在“十五”期间品种结构调整的目标，符合世界工业发展趋势。由于我们国家对环境的保护及节能的日益重视，环保节能型炼钢必定是我们国家乃至世界发展的方向，作为精炼炉用金属复合防渗特种不烧镁尖晶石砖的技术将来在国内外必将有非常广阔的市场。

本发明达到的理化指标指标如下：

具体实施方式

实施例1

电熔镁砂(MgO含量在97％)84份、预合成的电熔尖晶石(Al₂O₃含量在70％)10份、金属物6份；结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：热固性酚醛树脂3.1％放入强力混砂机预混25min，将混合好的料备用；将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型。成型后按照砖坯尺寸要求测量。将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-200℃，时间28小时；保温结束后，逐渐降温，时间为10小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

实施例2

电熔镁砂(MgO含量在98％)45份、烧结镁砂(MgO含量在97％)40份、预合成的电熔尖晶石(Al₂O₃含量在70％)10份、金属物5份；结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：热固性酚醛树脂3.3％放入强力混砂机预混28min，将混合好的料备用；将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型。成型后按照砖坯尺寸要求测量。将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-210℃，时间30小时；保温结束后，逐渐降温，时间为9小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

实施例3

电熔镁砂(MgO含量在95％)65份、烧结镁砂(MgO含量在95％)21份、预合成的电熔尖晶石(Al₂O₃含量在70％)9份、金属物5份；结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：热固性酚醛树脂3.0％放入强力混砂机预混25min，将混合好的料备用；将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型。成型后按照砖坯尺寸要求测量。将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-200℃，时间29小时；保温结束后，逐渐降温，时间为6小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

实施例4

电熔镁砂(MgO含量在96％)75份、烧结镁砂(MgO含量在97％)11份、预合成的电熔尖晶石(Al₂O₃含量在70％)10份、金属物4份；结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：热塑性酚醛树脂3.1％，外加乌洛托品作为固化剂，加入量是总重量的0.5％放入强力混砂机预混25min，将混合好的料备用；将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型。成型后按照砖坯尺寸要求测量。将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-220℃，时间32小时；保温结束后，逐渐降温，时间为10小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。

Claims (6)

1.一种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖，其特征在于：主坯体材料由烧结镁砂和电熔镁砂一种或几种，添加预合成的尖晶石，1-6种金属物一种或几种作为添加剂，有机物作为结合剂。

2.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖，其特征在于：镁砂82-88份、预合成的尖晶石4-10份、金属物3-8份；外加结合剂的加入量分别占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂3-5％。

3.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖，其特征在于：所述的镁砂和预合成的尖晶石，粒度分布在8-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm的粒度区间。

4.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖，其特征在于：金属物为Ti、Si、TiO₂、Zn、ZnO一种或几种。

5.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖，其特征在于：结合剂为热硬性和热固性酚醛树脂。

6.根据权利要求1所述精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于：

步骤一、镁砂82-88份、预合成的尖晶石4-10份、金属物3-8份；结合剂3-5％放入强力混砂机预混20-35min，将混合好的料备用；

步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；

步骤三、成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；

步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度常温-220℃，时间大于25小时；

步骤六、保温结束后，逐渐降温，时间为4-10小时，硬化后出炉，制成这种精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。