CN103396138B - 转炉镁碳砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉镁碳砖及其制备方法，该方法包括如下步骤：1)拣选去杂；2)破碎除假颗粒；3)热处理并选择MgO≥75％，SiO2≤3.6％，CaO≤2.2％，Fe2O3≤1.9％，Al2O3≤4.5％的再生料备用；4)将经步骤3)处理后的部分再生料进一步破碎后与其余再生料一起进行筛分；5)采用梯度成型技术进行压制成型。本发明方法可显著提高对再生资源的利用，充分实现资源的二次利用及减少对不可再生资源的浪费，减少能源消耗，降低企业的生产压力。经本发明方法处理后制备的转炉镁碳砖具有良好的性能，能够较好的满足生产的要求。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种转炉镁碳砖及其制备方法。
背景技术
炼钢转炉是不需要外加热源，主要以液态生铁为原料进行炼钢的直立式圆筒形炉。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。根据炉衬耐火材料的性质可分为酸性转炉和碱性转炉两种；根据气体吹入炉内的部位，转炉分为底吹、顶吹、侧吹和顶底复合吹炼转炉。镁碳砖由于耐火度高、抗渣侵性能好、耐热震性强及高温下具有优良稳定性能、导热性好、耐磨损、耐剥落性好，且制作时不需高温烧成，节省能源，因此在电炉、转炉及精炼炉上作为炉衬耐火材料得到广泛应用。我国自上世纪80年代初开始研制镁碳砖，经电炉和精炼炉小批量使用后，收到较好的使用效果。随后，鞍钢、武钢、首钢及宝钢等钢铁厂陆续在大、中型转炉上试验使用镁碳砖，转炉炉龄得以大幅度提高。现在我国已经成为世界上最大的镁碳砖生产国。
近年来，一方面，由于国内外各种矿山资源日益紧张，造成转炉镁碳砖产品利润日益减薄，一些企业甚至出现亏本销售的情况；另一方面，转炉镁碳砖达到使用周期后，在拆除替换过程中虽发现产品仍有大量区域未侵蚀破坏，经加工处理后应该可作为再生料继续使用，但实际上，由于再生料经破碎后表面有较多粉料形成的小气孔，且还含有由细粉组成的“假颗粒”，因此，使用再生料二次制备转炉镁碳砖时，再生料表面的小气孔中由于含有一定量的水份，压制成型过程中水份来不及排除，易造成产品出现层裂等现象，从而制约了再生料在转炉镁碳砖中的使用，造成了大量的再生料的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种转炉镁碳砖及其制备方法，以实现再生料的合理利用，从而有效节约资源，降低成本，提高经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1)拣选：对镁碳砖再生料进行拣选，切除再生料的变质层和表面杂质；
2)破碎：拣选后的再生料经破碎至≤12mm后进行磁选，除去再生料中夹杂的铁；然后进行筛分，去除≤1mm的粉料；
3)热处理：对步骤2)处理的再生料进行加热干燥，升温速率为8～15℃/min，升温至350℃后保温6～10h，选择MgO≥75％，SiO2≤3.6％，CaO≤2.2％，Fe2O3≤1.9％，Al2O3≤4.5％的再生料备用；
4)将部分经步骤3)处理后的再生料进一步破碎后与其余再生料一起进行筛分，选择1mm＜粒径≤5mm和0mm＜粒径≤1mm二种粒度的再生料；
5)采用梯度成型技术进行压制成型：即将模具内腔分为两部分，其中一部分加入1/4～4份a料，另一部分加入1份b料，经压制成型、干燥后即得节能转炉镁碳砖；
所述a料中，每份a料包括：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：20～50重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：15～40重量份；粒径≤0.088mm的电熔镁砂：10～25重量份；
石墨：粒度为180目，100um筛上物≥60％，9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述b料中，每份b料包括：
步骤4)筛分得到的再生料，且粒度为1mm＜粒径≤5mm再生料：15～35重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的再生料：0～40重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：0～15重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：0～20重量份；粒径≤0.088mm的：10～25重量份；
石墨：9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述石墨的固定碳含量≥96％，粒径≤0.1mm且0.088mm≤粒径≤0.1mm的石墨含量≥60％(重量百分比)；所述酚醛树脂的粘度为10～30Pa·S，固含量≥68％。
进一步地，所述步骤3)中，热处理的升温速率为8～11℃/min。
进一步地，所述步骤5)中，模具内腔一部分加入1～3份a料，另一部分加入1份b料。
进一步地，所述a料中，每份a料包括：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：30～40重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：25～35重量份；粒径≤0.088mm的电熔镁砂：15～25重量份；
石墨：10～15重量份；
酚醛树脂：3～5重量份。
进一步地，所述b料中，每份b料包括：
步骤4)筛分得到的再生料，且粒度为1mm＜粒径≤5mm再生料：25～30重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的再生料：10～30重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：10～15重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：10～20重量份；粒径≤0.088mm的：10～15重量份；
石墨：10～15重量份；
酚醛树脂：3～5重量份。
本发明具有以下有益效果：
1)经本发明方法处理后不仅有效去除了再生料破碎后由较多粉料形成的小气孔和由细粉组成的“假颗粒”，避免了使用再生料在压制成型过程中水份来不及排除，易造成产品出现层裂等现象，从而保证了制备的转炉镁碳砖的性能。
2)本方法可显著提高对再生资源的利用，充分实现资源的二次利用及减少对不可再生资源的浪费，减少能源消耗，降低企业的生产压力。
附图说明
图1为本发明制备的转炉镁碳砖结构的立体结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述：
本发明的转炉镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
1)拣选：对镁碳砖再生料进行拣选，切除再生料的变质层和表面杂质；
2)破碎：拣选后的再生料经破碎至≤12mm后进行磁选，除去再生料中夹杂的铁；然后进行筛分，去除≤1mm的粉料；
3)热处理：对步骤2)处理的再生料进行加热干燥，升温速率为8～15℃/min，升温至350℃后保温6～10h，选择MgO≥75％，SiO2≤3.6％，CaO≤2.2％，Fe2O3≤1.9％，Al2O3≤4.5％的再生料备用；
4)将经步骤3)处理后的部分再生料进一步破碎后与其余再生料一起进行筛分，选择1mm＜粒径≤5mm和0mm＜粒径≤1mm二种粒度的再生料；
5)采用梯度成型技术进行压制成型：即将模具内腔分为两部分，其中一部分加入1/4～4份a料(图1中2部分由a料成型得到)，另一部分加入1份b料(图1中1部分由b料成型得到)，经震动、养护、脱模、干燥后即得节能转炉镁碳砖；
所述a料中，每份a料包括：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：20～50重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：15～40重量份；粒径≤0.088mm的：10～25重量份；
石墨：9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述b料中，每份b料包括：
步骤4)筛分得到的再生料，且粒度为1mm＜粒径≤5mm再生料：15～35重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的再生料：0～40重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：0～15重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：0～20重量份；粒径≤0.088mm的：10～25重量份；
石墨：9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述石墨的固定碳含量≥96％，粒径≤0.1mm且0.088mm≤粒径≤0.1mm的石墨含量≥60％；所述酚醛树脂的粘度为10～30Pa·S，固含量≥68％。
实施例1：
本实施例中，转炉镁碳砖由1/4份a料和1份b料成型而得，其中每份a料中，各组分的重量份数为：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：50重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：15重量份；粒径≤0.088mm的：13重量份；
石墨：10重量份；
酚醛树脂：2重量份。
每份b料中，各组分的重量份数为：
经拣选、破碎、热处理和进一步破碎的再生料，其中粒度为1mm＜粒径≤5mm的为35重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的为0重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂的MgO含量≥97.0％；且粒度为3mm＜粒径≤5mm的为15重量份，粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的为15重量份，粒径≤0.088mm的为13重量份；
石墨：10重量份；
酚醛树脂：2重量份；
本实施例制备的转炉镁碳砖经性能检测得到的理化指标见表1。
实施例2：
本实施例中，转炉镁碳砖由1份a料和1份b料成型而得，其中每份a料中，各组分的重量份数为：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：20重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：40重量份；粒径≤0.088mm的：25重量份；
石墨：9重量份；
酚醛树脂：6重量份。
每份b料中，各组分的重量份数为：
经拣选、破碎、热处理和进一步破碎的再生料，其中粒度为1mm＜粒径≤5mm的为20重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的为40重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂的MgO含量≥97.0％；且粒度为3mm＜粒径≤5mm的为0重量份，粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的为0重量份，粒径≤0.088mm的为25重量份；
石墨：9重量份；
酚醛树脂：6重量份；
本实施例制备的转炉镁碳砖经性能检测得到的理化指标如见表1：
实施例3：
本实施例中，转炉镁碳砖由3份a料和1份b料成型而得，其中每份a料中，各组分的重量份数为：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：35重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：25重量份；粒径≤0.088mm的：10重量份；
石墨：25重量份；
酚醛树脂：5重量份；
每份b料中，各组分的重量份数为：
经拣选、破碎、热处理和进一步破碎的再生料，其中粒度为1mm＜粒径≤5mm的为15重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的为20重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂的MgO含量≥97.0％；且粒度为3mm＜粒径≤5mm的为5重量份，粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的为20重量份，粒径≤0.088mm的为10重量份；
石墨：25重量份；
酚醛树脂：5重量份；
本实施例制备的转炉镁碳砖经性能检测得到的理化指标见表1：
表1转炉镁碳砖理化指标
Claims (5)
1.一种转炉镁碳砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)拣选：对镁碳砖再生料进行拣选，切除再生料的变质层和表面杂质；
2)破碎：拣选后的再生料经破碎至≤12mm后进行磁选，除去再生料中夹杂的铁；然后进行筛分，去除≤1mm的粉料；
3)热处理：对步骤2)处理的再生料进行加热干燥，升温速率为8～15℃/min，升温至350℃后保温6～10h，选择MgO≥75％，SiO2≤3.6％，CaO≤2.2％，Fe2O3≤1.9％，Al2O3≤4.5％的再生料备用；
4)将部分经步骤3)处理后的再生料进一步破碎后与其余再生料一起进行筛分，选择1mm＜粒径≤5mm和0mm＜粒径≤1mm二种粒度的再生料；
5)采用梯度成型技术进行压制成型：即将模具内腔分为两部分，其中一部分加入1/4～4份a料，另一部分加入1份b料，经震动、养护、脱模、干燥后即得转炉镁碳砖；
其中，所述a料中，每份a料包括：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：20～50重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：15～40重量份；粒径≤0.088mm的电熔镁砂：10～25重量份；
石墨：9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述b料中，每份b料包括：
步骤4)筛分得到的再生料，且粒度为1mm＜粒径≤5mm再生料：15～35重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的再生料：0～40重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：0～15重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：0～20重量份；粒径≤0.088mm的：10～25重量份；
石墨：9～25重量份；
酚醛树脂：2～6重量份；
所述石墨的固定碳含量≥96％，粒径≤0.1mm且0.088mm≤粒径≤0.1mm的石墨含量≥60％；所述酚醛树脂的粘度为10～30Pa·S，固含量≥68％。
2.根据权利要求1所述的转炉镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，热处理的升温速率为8～11℃/min。
3.根据权利要求1或2所述的转炉镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中，模具内腔一部分加入1～3份a料，另一部分加入1份b料。
4.根据权利要求3所述的转炉镁碳砖的制备方法，其特征在于：
所述a料中，每份a料包括：
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：30～40重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：25～35重量份；粒径≤0.088mm的电熔镁砂：10～25重量份；
石墨：15～25重量份；
酚醛树脂：3～5重量份。
5.根据权利要求4所述的转炉镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述b料中，每份b料包括：
步骤4)筛分得到的再生料，且粒度为1mm＜粒径≤5mm再生料：15～25重量份；粒度为0mm＜粒径≤1mm的再生料：10～30重量份；
电熔镁砂，所述电熔镁砂中，MgO含量≥97.0％，且粒度为3mm＜粒径≤5mm的电熔镁砂：5～10重量份；粒度为0.088mm＜粒径≤3mm的电熔镁砂：10～20重量份；粒径≤0.088mm的：10～15重量份；
石墨：15～25重量份；
酚醛树脂：3～5重量份。
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