CN102627465A - 镁尖晶石砖及生产方法和用该砖制备rh炉环流管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁尖晶石砖，该砖的制备原料由以下重量百分比含量的原料组分组成：粒度为8-0mm的电熔镁砂71%-78%；细度≤0.088mm的电熔镁砂8%~12%；细度为D₅₀≤5μm的镁铝尖晶石微粉7%-14%；细度≤0.088mm的金属Al粉1%-3%；细度≤0.088mm的金属Si粉0.5%-1.5%；以及占上述各组分总量2%-5%的有机结合剂。制备本发明的镁尖晶石砖的具体步骤如下：将电熔镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及有机结合剂按照配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤得到镁尖晶石砖成品。将镁尖晶石砖成品打磨平整后，采用镁铝质火泥粘结成环，环外侧再用铁箍箍牢。利用本发明的镁尖晶石砖制备的RH炉环流管抗熔损性能更好，可以达成与浸渍管寿命同步，实现RH炉整体长寿化的效果。

Description

镁尖晶石砖及生产方法和用该砖制备RH炉环流管的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金用耐火材料领域，特别涉及RH炉用镁尖晶石质环流管及其制造方法。

背景技术

随着世界科技的进步和国民经济发展的需要，高附加值钢种产量不断上升，RH炉精炼处理需承担真空脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀钢水温度和成分等多种功能，其炉衬耐火材料长期经受急冷急热、强冲击力、高真空条件及各种碱度渣、合金成分的强烈化学作用，使用条件十分苛刻，在很长一段时间内只有超高温烧成的镁铬砖才能满足其长寿命要求。但镁铬砖生产和使用过程中会产生六价铬离子，其对土壤和地下水存在严重的污染，从而备受社会诟病。

目前替代镁铬砖的RH炉无铬耐材中，研发涉及的有氧化镁-氧化铝质、氧化镁-氧化铝-氧化钛质、氧化镁-氧化铝-氧化锆质、氧化镁-氧化钇质、氧化镁-氧化锆质、氧化镁-锆英石质和镁碳质等，但只有氧化镁-氧化铝质材料已进入工业化应用阶段，产品有刚玉尖晶石质的整体浇注料和镁尖晶石质机压砖。

无铬刚玉尖晶石质整体浇注料主要使用于工况条件最为恶劣的RH炉循环系统，其包含浸渍管和环流管。RH精炼处理时，浸渍管插入钢包所盛钢水之中，环流管则为连接浸渍管和真空槽的纽带。循环系统浇注料采用铝酸钙水泥结合，在使用过程中主要表现为熔损损耗。因环流管遭受钢水的冲刷力度大于浸渍管，而其又隐藏于RH炉内部，外界配套喷补料的喷附效果也不及浸渍管，造成其熔损速度更大，因而与浸渍管寿命不配套，成为影响RH炉长寿化的瓶颈。故有必要开发一种抗熔损性能更好的新材质环流管，以达成与浸渍管寿命同步，实现RH炉整体长寿化的效果。

发明内容

本发明为克服上述不足，开发了一种比刚玉尖晶石质浇注料抗熔损性能更好的RH炉镁尖晶石材质环流管，以达成与浸渍管寿命同步，实现RH炉整体长寿化的效果。

具体实施方案如下：

一种镁尖晶石砖，该砖的制备原料由以下重量百分比含量的原料组分组成：

粒度为8-0mm的电熔镁砂                 71％-78％；

粒度≤0.088mm的电熔镁砂               8％～12％；

粒度为D₅₀≤5μm的镁铝尖晶石微粉       7％-14％；

粒度≤0.088mm的金属Al粉               1％-3％；

粒度≤0.088mm的金属Si粉               0.5％-1.5％；

以及占上述各组分总量2％-5％的有机结合剂。

本发明的镁尖晶石砖，原料组分中优选MgO含量≥97.0％的电熔镁砂。

本发明的镁尖晶石砖，原料组分中优选化学成分以重量百分比计为Al₂O₃为66.0％～88.0％且Al₂O₃+MgO≥98.0％的镁铝尖晶石微粉。

本发明的镁尖晶石砖，原料组分中优选Al含量≥98％的金属Al粉和Si含量≥98％的金属Si粉。

本发明的镁尖晶石砖，原料组分中的有机结合剂是木质素磺酸钙、腐植酸钠、阿拉伯树胶和酚醛树脂中的一种。

本发明的镁尖晶石砖的生产方法，具体步骤如下：将电熔镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及有机结合剂按照配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤得到镁尖晶石砖成品。

本发明的镁尖晶石砖成品的化学成分按重量百分比计：Al₂O₃为6～13％，MgO为83～90％，其余为杂质。

利用本发明的镁尖晶石砖制备RH炉环流管的方法，具体步骤如下：将镁尖晶石砖成品打磨平整后，采用镁铝质火泥粘结成环，环外侧再用铁箍箍牢。

本发明所用镁尖晶石砖中含有高纯镁铝尖晶石微粉。镁铝尖晶石微粉的加入一方面可大大提高制品的致密度，进而提高其强度；另一方面尖晶石本身热膨胀系数较镁砂小，并可吸收熔渣中的FeO、MnO等杂质以稠化熔渣，进而改善制品的热态抗剥落性能和抗渣性能。

本发明所用镁尖晶石砖的结合剂可为木质素磺酸钙、腐植酸钠、阿拉伯树胶和酚醛树脂中的任意一种，其一方面起临时结合作用，保证泥料成型，并经低温烘烤后具有一定的强度；另一方面其在高温下碳化形成交织网络结构，可有效改善制品的高温强度和抗热震性能。结合剂加入量控制在2～5％(外加)之内，太少起不到结合作用，太多则会导致制品在高温处理后结构疏松而不耐冲刷。

本发明所用镁尖晶石砖的配料中还添加有l～3％的金属Al粉和0.5％～1.5％的金属Si粉，金属Al在660℃开始液化，金属Si在1410℃开始液化，金属粉末在高温下以液相形式存在对制品起塑性结合作用，保证其具有较高的热态强度和韧性，而良好的韧性又助于改善制品的抗剥落性能。另外，部分金属Al和金属Si会与结合剂碳化后的碳素反应生成针状的Al₄C₃和粒子状的SiC，进一步提高制品的热态强度。

本发明由于采用了上述技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

本发明与镁铬砖环流管相比，其采用有机物作结合剂，成型后经低温烘烤即为成品，配料中完全不含氧化铬，因此较镁铬砖具有生产能耗低、不污染环境的优点；本发明为不烧砖材质，孔隙率小，基质中含微粉级尖晶石，而镁铬砖为烧成砖，不可避免存在孔隙率大、无微粉结构的缺陷；本发明中添加金属Al和金属Si，使制品具有良好的热态强度和抗热震性能。因此本发明的抗钢水冲刷性能、抗渣侵蚀和抗渣渗透性能并不逊于镁铬砖。

本发明与水泥结合刚玉尖晶石质浇注环流管相比，最主要原料为电熔镁砂，电熔镁砂的价格和抗碱性渣性能都优于刚玉；本发明配料中不含CaO，而刚玉尖晶石质浇注环流管基质中由水泥带进CaO，本发明与熔渣接触时不易形成低熔相，因此抗渣性更好。

具体实施方式

实施例l

一种镁尖晶石砖，该砖的制备原料由下表的原料组分组成：

将不同粒度的镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及木质素磺酸钙饱和溶液(25℃)按上述表格配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤，制备出镁尖晶石砖，再将镁尖晶石砖打磨平整，并采用镁铝质火泥粘结成环，外侧用铁箍箍牢。

以此配方生产的镁尖晶石质环流管在某钢厂RH炉使用，原工作层厚180mm，冶炼60炉正常下线后，残厚在110mm～120mm，与浸渍管寿命达到同步；而镁铬质环流管达到同寿命下线后的残厚在110mm～130mm，刚玉尖晶石质环流管则只能使用50炉，下线残厚只有50～60mm。

实施例2

RH炉用镁尖晶石质环流管，其各组分的重量百分比为：

将不同粒度的镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及腐植酸钠饱和溶液(25℃)按配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤，制备出镁尖晶石砖，再将镁尖晶石砖打磨平整，并采用镁铝质火泥粘结成环，外侧用铁箍箍牢。

以此配方生产的镁尖晶石质环流管在某钢厂RH炉使用，原工作层厚150mm，冶炼110炉正常下线后，残厚在80mm～90mm，与浸渍管寿命达到同步；而镁铬质环流管达到同寿命下线后的残厚在90mm～100mm，刚玉尖晶石质环流管则只能使用90炉，下线残厚只有60～70mm。

实施例3

RH炉用镁尖晶石质环流管，其各组分的重量百分比为：

将不同粒度的镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及酚醛树脂按配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤，制备出镁尖晶石砖，再将镁尖晶石砖打磨平整，并采用镁铝质火泥粘结成环，外侧用铁箍箍牢。

以此配方生产的镁尖晶石质环流管在某钢厂RH炉使用，原工作层厚200mm，冶炼80炉正常下线后，残厚在110mm～120mm，与镁铬质环流管达到同寿命下线后的残厚相当，与浸渍管寿命达到同步；刚玉尖晶石质环流管则只能使用70炉，下线残厚只有85～95mm。

实施例4

RH炉用镁尖晶石质环流管，其各组分的重量百分比为：

将不同粒度的镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及酚醛树脂按配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤，制备出镁尖晶石砖，再将镁尖晶石砖打磨平整，并采用镁铝质火泥粘结成环，外侧用铁箍箍牢。

以此配方生产的镁尖晶石质环流管在某钢厂RH炉使用，原工作层厚180mm，冶炼110炉正常下线后，残厚在90mm～100mm，与浸渍管寿命达到同步；而镁铬质环流管达到同寿命下线后的残厚在95～110mm，刚玉尖晶石质环流管则只能使用95炉，下线残厚只有60～70mm。

Claims (8)

1.一种镁尖晶石砖，其特征在于该砖的制备原料由以下重量百分比含量的原料组分组成：

粒度为8-0mm的电熔镁砂                71％-78％；

粒度≤0.088mm的电熔镁砂              8％～12％；

粒度为D₅₀≤5μm的镁铝尖晶石微粉      7％-14％；

粒度≤0.088mm的金属Al粉              1％-3％；

粒度≤0.088mm的金属Si粉              0.5％-1.5％；

以及占上述各组分总量1.5％-3％的有机结合剂。

2.如权利要求1所述的镁尖晶石砖，其特征在于：原料组分中电熔镁砂中MgO含量≥97.0％。

3.如权利要求2所述的镁尖晶石砖，其特征在于：原料组分中镁铝尖晶石微粉化学成分以重量百分比计为Al₂O₃为66.0％～88.0％且Al₂O₃+MgO≥98.0％。

4.如权利要求3所述的镁尖晶石砖，其特征在于：原料组分中金属Al粉中的Al含量≥98％；金属Si粉中的Si含量≥98％。

5.如权利要求1-4任一项所述的镁尖晶石砖，其特征在于：原料组分中的有机结合剂是木质素磺酸钙、腐植酸钠、阿拉伯树胶和酚醛树脂中的一种。

6.权利要求1所述的镁尖晶石砖的生产方法，其特征在于具体步骤如下：将电熔镁砂、镁铝尖晶石微粉、金属Al粉、金属Si粉及有机结合剂按照权利要求1所述的配比准确称量后在湿碾机中混碾均匀，机压成型，并经180℃-250℃烘烤得到镁尖晶石砖成品。

7.利用权利要求6所述的生产方法制得的镁尖晶石砖，其特征在于：镁尖晶石砖成品的化学成分按重量百分比计：Al₂O₃为6～13％，MgO为83～90％，其余为杂质。

8.利用权利要求1所述的镁尖晶石砖制备RH炉环流管的方法，其特征在于具体步骤如下：将镁尖晶石砖成品打磨平整后，采用镁铝质火泥粘结成环，环外侧再用铁箍箍牢。