CN103570364B - 一种不烧镁铝尖晶石砖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不烧镁铝尖晶石砖，其化学组分的质量百分含量为：电熔镁砂：80～90%；富镁铝镁尖晶石：5～15%；氧化铝微粉：1～3%；铝硅合金粉：1～3%；B4C：0.2～0.6%；各化学组分由外加的3.5～5wt%的结合剂结合在一起；其中，电熔镁砂中的氧化镁含量大于98wt%，富镁铝镁尖晶石中氧化镁的含量大于30wt%。本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖具有优良的抗渣侵蚀性，抗渣渗透性，抗剥落性，抗冲刷性，抗氧化性，使用寿命较长，并且不含有害元素铬，避免了对于人体和环境造成污染危害，同时生产成本低，应用领域广泛。

Description

一种不烧镁铝尖晶石砖

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种无铬耐火材料。

背景技术

目前，钢铁工业中RH精炼炉的炉衬一直选用含铬的碱性耐火材料，并且取得了良好的使用效果。在高温和碱性使用环境下，含Cr₂O₃耐火材料在氧化气氛与诸如Na₂O、K₂O或CaO等强碱性氧化物共同存在的情况下，Cr³⁺能氧化转变为Cr⁶⁺。Cr⁶⁺是一种致癌物，对人体有害且易溶于水；而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。另外，K₂CrO₄、CaCrO₄易溶于水，使用后的残砖中Cr⁶⁺顺雨水溶解，渗入地下会造成水环境污染。因此，由镁铬砖造成的环境污染一直以来是钢铁厂、水泥厂和耐火材料厂难以解决的难题。

公开号为CN1715246A，公开日为2006年1月4日，名称为“一种RH真空炉衬用无铬耐火材料”的中国专利提出了一种RH真空炉衬无铬耐火材料，其成分为(质量百分比)：镁砂或镁锆砂或镁锆硅砂中的一种或一种以上88～97％，氧化锆细粉1～6％，锆英石细粉0～9％，有机结合剂(外加)1～3％；其化学组成为(质量百分比)MgO80～90％，SiO₂1～4％，ZrO₂7～13％。其中，所述的有机结合剂为耐火材料行业常用的结合剂如腐植酸钠、木质素磺酸钙、糊精和阿拉伯树胶。该镁锆质耐火材料经高压成型、干燥和高温烧成而制取。

公开号为CN101066877A，公开日为2007年11月7日，名称为“一种方镁石-铁铝尖晶石砖及其制备方法”的中国专利申请公开了一种方镁石-铁铝尖晶石砖及其制备方法，采用的技术方案是：先将40～96wt%的镁砂、2～17wt%的Al₂O₃、0～50wt%的铁铝尖晶石或镁铝尖晶石、0.2～10wt%的Fe、0～10wt%的Fe₂O₃混合，外加2～8wt%亚硫酸纸浆废液，再进行混练、成型、干燥，然后在1000～2000℃条件下原位反应烧成。

另外，日本在RH精炼炉浸渍管工作层采用烧成MgO-MA-TiO₂砖，其使用寿命与镁铬砖相当。他们认为这是由于炉渣中的CaO和Al₂O₃渗入砖内与TiO₂和MgO反应，生成了高熔点化合物CaO·TiO₂(熔点1915℃)与MA的结果。

国内RH精炼炉也有将刚玉尖晶石预制砖用于RH炉浸渍管和下部槽的做法，但是其抗侵蚀性较镁铬砖差，使用寿命较镁铬砖低。该预制砖以白刚玉，富铝尖晶石微粉和铝镁尖晶石为主要材料，经浇注成型，干燥后即可制成。

表1列出了镁-铁铝尖晶石砖、镁锆砖、MgO-MA-TiO₂砖、镁铬砖及铝尖晶石预制砖的相关参数性能。

表1

发明内容

本发明的目的是提供一种不烧镁铝尖晶石砖,其应当具有极佳的抗渣侵蚀性，抗渣渗透性，抗剥落性，抗冲刷性，抗氧化性，并且应当具有较长的使用寿命。

为了达到本发明的上述目的，本发明技术方案所涉及的不烧镁铝尖晶石砖，其化学元素质量百分含量为：

电熔镁砂：80～90%；

富镁铝镁尖晶石：5～15%；

氧化铝微粉：1～3%；

铝硅合金粉：1～3%；

B₄C：0.2～0.6%；

上述各化学组分由外加的3.5～5wt%的结合剂结合在一起；

其中，所述电熔镁砂中的氧化镁含量大于98wt%，所述富镁铝镁尖晶石中氧化镁的含量大于30wt%。

优选地，所述结合剂为有机硅树脂和酚醛树脂。有机硅树脂和酚醛树脂作为复合结合剂的加入，较之于单纯酚醛树脂做结合剂，提高了不烧镁铝尖晶石砖的抗氧化性能。

本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖所采用的高纯电熔镁砂（氧化镁含量大于98wt%），其熔点高(2800℃)，体积密度高(>3.5g/cm³)，显气孔率低(<3%)，因而不烧镁铝尖晶石砖的抗渣侵蚀性好。另外，在本技术方案中，氧化铝微粉和氧化镁反应生成的原位活性尖晶石和加入的富镁铝镁尖晶石，是抗渣渗透性好的主要原因。其中，富镁铝镁尖晶石的热膨胀系数（约8.6×10^-6/℃）比电熔镁砂的热膨胀系数（约13.8×10^-6/℃）低，具有更好的热震性能。本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖中的铝硅合金粉，不仅可以提高不烧镁铝尖晶石砖的抗氧化性能，还可以提高不烧镁铝尖晶石砖的高温强度和抗冲刷性能。此外，B₄C的加入可以提高不烧镁铝尖晶石砖的抗氧化性能。

本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖，不含对人体及环境有害的铬元素，具有良好的抗渣侵蚀性，抗渣渗透性，抗剥落性，抗冲刷性，抗氧化性。

现有的高温烧成的方镁石-铁铝尖晶石砖通常需要造价高于100万左右的高温窑炉，高温烧成费用约为800～1000元/吨，在烧成过程中由于人工装窑码砖、烧成温度的不均匀会降低1～2%的成品率。同高温烧成的方镁石-铁铝尖晶石砖、镁锆砖、MgO-MA-TiO₂砖相比，本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖的生产工艺更节能，成品率更高，成本更低。

同现有的刚玉尖晶石预制砖相比，本发明的不烧镁铝尖晶石砖采用机压成型，生产效率更高，这是因为刚玉尖晶石预制砖的生产需要更长时间进行浇注料养护，同时还需要很多的模具。

同镁铬砖相比，本发明的不烧镁铝尖晶石砖抗渣侵蚀性更佳，使用寿命长，完全可以代替镁铬砖。

综上所述，本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖，具有极佳的抗渣侵蚀、抗渣渗透性能、抗剥落性能、抗氧化性能和抗冲刷性能，并且其使用寿命与现有的镁铬砖相当；同时，本发明的不烧镁铝尖晶石砖生产工艺更节能，成品率更高，成本也更低。

具体实施方式

实施例1-6

表2显示了本技术方案实施例1-6中各化学组分的配比。

表2（wt%）

在上述各具体实施例中，将粒度为8～10mm的高纯电熔镁砂材料、富镁铝镁尖晶石粉、氧化铝微粉、铝硅合金粉和B₄C，采用结合剂有机硅树脂和酚醛树脂结合在一起，随后进行混炼，成型和干燥后即可制成本发明所述的不烧镁铝尖晶石砖。

表3显示了实施例1-6中各不烧镁尖晶石砖的性能。

表3.

*注：高温抗折强度测试温度1400°C，非氧化气氛，保温1小时。

从表3可以看出，本技术方案所述的不烧镁铝尖晶石砖，显气孔率为：3～5%，耐压强度为120～162MPa，高温抗折强度为8.6～12.8MPa，抗渣侵蚀性，抗渣渗透性，抗剥落性，抗冲刷性，抗氧化性等性能均达到优良级别，使用寿命长，不含有害元素铬的不烧镁铝尖晶石砖，避免对人体和环境造成污染危害，并且生产成本低，应用领域广泛。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上具体实施例，随之有着许多的类似变化和变形。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形和变化，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种不烧镁铝尖晶石砖，其特征在于，其化学组分的质量百分含量为：

电熔镁砂：        80～90%；

富镁铝镁尖晶石：  5～15%；

氧化铝微粉：      1～3%；

铝硅合金粉：      1～3%；

B₄C：             0.2～0.6%；

上述各化学组分由外加的3.5～5wt%的结合剂结合在一起；

其中，所述电熔镁砂中的氧化镁含量大于98wt%，所述富镁铝镁尖晶石中氧化镁的含量大于30wt%。

2.如权利要求1所述的不烧镁铝尖晶石砖，其特征在于，所述结合剂为有机硅树脂和酚醛树脂。