CN102557680B - 精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铬、高温性能优异、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透溶蚀性能优异，使用寿命长的精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖及制备方法。所用主胚体材料为电熔富铝尖晶石62-66份、预合成的尖晶石19-23份、氧化铝微粉13-17份；外加结合剂的加入量分别占主胚体材料的总重量的比例为：结合剂3-5％；高压成型，高温活化烧结而成。
Description
技术领域
本发明涉及精炼炉炉衬用的一种无铬耐火材料。具体地说是一种超微粉结合防渗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
本发明的目的是为解决洁净钢冶炼及RH、LF、VD、SKF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，抗熔渣渗透溶蚀性能优异，无碳、无硅、不无染和夹杂钢水(不增磷、硫、氧、氮、氢)、高强、耐剥落、整体性良好、使用寿命长的洁净钢冶炼及RH、LF、VD、SKF等精炼炉用超微粉结合抗渗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、VD、SKF等精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖，所用主胚体材料由电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％)和氧化铝微粉(Al2O3％含量≥95％)复合采用，添加预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用，Al2O3含量60-90％)，有机物结合，高压成型，高温活化烧结而成。
电熔富铝尖晶石和氧化铝超微粉以及预合成的尖晶石、有机物结合剂的重量份数及加入比例是：电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％)62-66份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)19-23份、氧化铝微粉13-17份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂3％～5％。
所述的电熔富铝尖晶石、预合成的尖晶石、氧化铝微粉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5-3mm、3-1mm、1-0mm、≤1um的粒度区间。
所述的结合剂为亚硫酸纸浆废液。
所述的氧化铝微粉Al2O3％含量在95-99.7％之间。
所述预合成的尖晶石的Al2O3含量在60-90％之间。
所述电熔富铝尖晶石Al2O3％含量≥90％。
本发明，精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖的制备方法为：
步骤一、电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％))62-66份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)19-23份、氧化铝微粉13-17份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂3-5％；放入强力混碾机预混15-25min，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，烘干温度为常温-180℃，时间大于30小时；
步骤五、将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成。
步骤六、烧成结束后，逐渐降温，时间为18-25小时，温度降至150℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖。
本产品所采用高纯氧化物-电熔法预合成的富铝尖晶石作为主要原料，通过添加合理的复合超微粉和改善级配，改变基质中MgO的添加方式，改善材料的基质与颗粒结合形态，使材料的抗渗透性得到提高。超微粉的大量引入，实现了低温状态下的活化烧结并实现了高强度陶瓷结合，保证了低气孔率和高的抗侵蚀性能。高温性能良好，强度高、耐磨性强，大大减低了材料的反应溶蚀和熔渣的侵蚀渗透，提高了使用性能。
采用电熔法预合成的富铝尖晶石和合理的复合超微粉，不仅保证了材料的高纯性，还大大提高了材料的高温强度和高温抗磨损性能。并且，由于材料的基质与颗粒均化性，降低了材料的热膨胀率(热线膨胀率低)，提高了材料的抗热震性能。通过尖晶石量(成分、配比量)以及微粉颗粒形态的引入方式的确定，将烧后线变化率控制在+0.5-0.7％范围内，不仅在高温使用环境下，砌体的整体性非常好(微量的膨胀抵消了砖缝的缺陷)，而且最小化的消除了材料的高温使用应力，高温弹性模量和抗断裂韧性较好。
本发明的有益效果是：选取的原料组成合理，产品均为合成材料，便于采购。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。由于材料采用超微粉结合，实现了相对低的温度状态下的活化烧结并实现了高强度陶瓷结合，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、VD、SKF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，热膨胀率低，重烧线变化合理、整体性良好、使用寿命长的的新型复合耐火材料。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。
指标如下：理化指标
具体实施方式
实施例1
电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％))63份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)20份、氧化铝超微粉17份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂4％，放入强力混碾机预混15min，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，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-180℃，时间31小时；将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成。烧成结束后，逐渐降温，时间为19小时，温度降至100℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖。
实施例2、
电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％))64份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)20份、氧化铝超微粉16份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂4.5％，放入强力混碾机预混16min，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，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-180℃，时间33小时；将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成。烧成结束后，逐渐降温，时间为24小时，温度降至60℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖。
实施例3
电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％))65份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)20份、氧化铝超微粉15份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂4.5％，放入强力混碾机预混17min，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，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-180℃，时间35小时；将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成。烧成结束后，逐渐降温，时间为25小时，温度降至50℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖。
实施例4
电熔富铝尖晶石(Al2O3％含量≥90％))66份、预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石单一或复合采用)19份、氧化铝超微粉15份；外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为：结合剂5％，放入强力混碾机预混18min，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，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温-180℃，时间36小时；将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成。烧成结束后，逐渐降温，时间为25小时，温度降至50℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖。
Claims (6)
1.一种精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖，主胚体材料由电熔富铝尖晶石和氧化铝微粉复合采用，添加预合成的尖晶石，外加有机物作为结合剂，其特征在于：加入量分别为电熔富铝尖晶石62～66份、预合成的尖晶石19～23份、氧化铝微粉13～17份，外加结合剂的加入量占镁砂、预合成的尖晶石和金属物的总重量的比例为结合剂3～5％，放入强力混碾机预混15～18min，将混合好的料备用，该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高压成型，成型后按照砖坯尺寸要求测量并及时化验 坯体的指标，然后将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温～180℃，时间为31～36小时，干燥好的砖坯放入高温窑中烧成，烧成结束后逐渐降温，时间为19～25小时，温度降至150℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用微粉结合抗渗尖晶石砖。
2.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖，其特征在于：电熔富铝尖晶石的Al2O3％含量≥90％。
3.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖，其特征在于：结合剂为亚硫酸纸浆废液。
4.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖，其特征在于：氧化铝微粉Al2O3％含量在95-99.7％之间。
5.根据权利要求1所述的精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖，其特征在于：预合成的尖晶石的Al2O3含量在60-90％之间。
6.根据权利要求1所述精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖的制备方法，其特征在于：
步骤一、电熔富铝尖晶石62-66份、预合成的尖晶石19-23份、氧化铝微粉13-17份；结合剂3-5％；放入强力混碾机预混15-25min，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 坯体的指标；
步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度为常温～180℃，时间大于30小时；
步骤五、将干燥好的砖坯放入高温窑中烧成；
步骤六、烧成结束后，逐渐降温，时间为18-25小时，温度降至150℃以下后出炉，按照尺寸要求拣选后制成精炼炉用微粉结合抗渗尖晶石砖。
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