CN103588492A - 一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，其原料组成按重量份比例为亚白刚玉30～60份，电熔白刚玉颗粒和细粉20～50份，尖晶石细粉2-8粉，电熔镁砂颗粒和细粉1～4份，添加剂5-12份，溶胶和卤水结合剂2～6份。本发明通过引入活性与惰性的Al₂O₃和MgO，选用复合结合剂，采用摩擦机成型不烧结工艺，可有效适时控制其在使用过程中的平衡与未平衡的原位反应，使Al₂O₃-MgO系钢包衬砖的抗渗透、耐侵蚀性能与抗剥落性能同时得到提高，实现提高钢包使用寿命的目的。

Description

一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法。

背景技术

随着冶金工业的进步，炉外精炼技术的发展，炼钢品种的迅速增加，以及对钢材质量不断提高的要求，精炼钢包工作衬用耐火材料发展十分迅速。近十年来，由于低碳钢和低碳合金钢的比例增加以及对含碳包衬易导致钢水包内温降太大的问题，用户提出了无碳钢包衬的要求。

当前国内外几种无碳钢包衬的技术性能现状：整体浇注包衬在我国钢厂使用中，由于中、后期开裂与大面积剥落增加，其性价比不能被用户接受，而且受加水量、养护温度、烘烤制度方面的限制，施工时间较长，易造成质量性能波动，不能适应我国钢厂包位紧张的现实，这些都制约了整体浇注料的发展；以武钢耐火公司为代表的浇注预制小块的包衬材料，实际是低水泥浇注料的小型予制块，生产过程中存在模具量庞大、生产效率低、生产周期长的弊端，且使用寿命不尽理想，并未大量推广应用。以鞍钢和本钢为代表的机压Al₂O₃-MgO尖晶石衬砖，基本化学性能较好，已在鞍钢和本钢应用，但其综合性能仍不够理想（体积密度最低，显气孔率高，荷重软化温度低，耐压强度波动太大）。这也制约了它的推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，通过严格控制Al₂O₃、MgO反应物加入形式、粒度和含量以及溶胶和卤水复合结合剂的使用，大大提高了Al₂O₃-MgO系钢包衬砖的抗渗透、耐侵蚀性能及抗剥落性能，达到提高钢包使用寿命、降低钢材成本及洁净钢水的目的。

本发明采取同时引入活性与惰性的Al₂O₃和MgO，有效控制其平衡与未平衡的原位反应，使Al₂O₃-MgO系钢包衬砖的抗渗透、耐侵蚀性能与抗剥落性能同时得到提高，最终实现提高使用寿命之目的。其中活性与惰性的Al₂O₃分别是轻烧的高活性双峰α-Al₂O₃粉和刚玉粉（通常前者只用于浇注料中，而后者才用于此类耐火砖中）；活性与惰性的MgO分别是化工MgO3-5μm和电熔镁砂（前者只用于化工产品中，而后者才用于此类耐火砖中）。

引入高活性高纯度Al₂O₃、MgO(轻烧的高活性双峰α-Al₂O₃粉、化工MgO3-5μ，以及卤水），使其在混练成型时即均匀附着在刚玉及方镁石表面，在使用过程中能迅速完成下列平衡反应：

Al₂O₃+MgO---->MgO.Al₂O₃

形成尖晶石结合相来有效抵抗熔渣的渗透和钢液的冲刷。

引入惰性Al₂O₃、MgO（刚玉骨料、细粉和电熔镁砂及细粉），使其在使用中持续进行下列不平衡反应：

Al₂O₃+MgO---->MgO.Al₂O₃

使其逐步的、缓慢的形成尖晶石，以维持“缓释”的微膨胀体积效应，自始至终保持包衬的整体性。

在配料、混料、成型、干燥过程中完成上述原位反应的基础，严格控制反应物的浓度和粒度是最关键的技术。

复合结合技术是指采用溶胶和卤水方式加入。

以上技术，不仅在原料选择上突破了原来国内外通常的选择范围，而且在关键结合技术上也突破了国内外的一般习惯做法，有实质性的显著进步，为所研发材料获得优越的综合性能奠定了坚实基础。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，其原料组成按重量份比例为：

亚白刚玉，3mm<粒度≤5mm；30～60份；

电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉共20～50份；所述的电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉的重量比例为3:1；电熔白刚玉颗粒粒度：0.044mm<粒度≤3mm；电熔白刚玉细粉粒度≤0.044mm；

尖晶石细粉，粒度≤0.088mm；2-8份；

电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉共1～4份；所述的电熔镁砂颗粒与电熔镁砂细粉的重量比例为3:1；电熔镁砂颗粒粒度：0.074mm<粒度≤2mm；电熔镁砂细粉粒度≤0.074mm；

添加剂3-15份；所述添加剂为化工级氧化镁、α-Al₂O₃微粉、铬铁矿细粉和SiO₂微粉,其加入量为各1～5份；所述的化工级氧化镁的粒度为3-5μm；α-Al₂O₃微粉的粒度为1-3μm；铬铁矿细粉粒度≤0.088mm；SiO₂微粉粒度为1-3μm；

溶胶和卤水结合剂2～6份；其中溶胶和卤水结合剂的重量比例为1:2；

所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的制备方法是：混料时先将颗粒料混合均匀，然后加入溶胶和卤水结合剂混练3～5min，再加入预混均匀的原料细粉和添加剂细粉继续混15-25min出料，采用摩擦压力机成型，成型后合格产品包装入库。

所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的主要成分按重量百分比含量为Al₂O₃≥85%，MgO≥4%。

表1  优质无碳铝镁尖晶石砖的尺寸与外观要求

表2  优质无碳铝镁尖晶石砖的理化指标

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明选用溶胶和卤水复合结合剂，可大大提高材料的耐火性能；同时引入活性与惰性的Al₂O₃和MgO，可有效适时控制其在使用过程中的平衡与未平衡的原位反应，使Al₂O₃-MgO系钢包衬砖的抗渗透、耐侵蚀性能与抗剥落性能同时得到提高。本发明通过严格控制Al₂O₃、MgO反应物加入形式、粒度和含量以及溶胶和卤水复合结合剂的使用，大大提高了Al₂O₃-MgO系钢包衬砖的抗渗透、耐侵蚀性能及抗剥落性能，达到提高钢包使用寿命、降低钢材成本及洁净钢水的目的。本发明产品的化学组成和物理性能已经达到国际领先水平，实现了提高钢包使用寿命、降低钢材成本和洁净钢水的目的。

具体实施方式

一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，其原料组成按重量份比例为：

亚白刚玉，3mm<粒度≤5mm；30～60份；

电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉共20～50份；所述的电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉的重量比例为3:1；电熔白刚玉颗粒粒度：0.044mm<粒度≤3mm；电熔白刚玉细粉粒度≤0.044mm；

尖晶石细粉，粒度≤0.088mm；2-8份；

电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉共1～4份；所述的电熔镁砂颗粒与电熔镁砂细粉的重量比例为3:1；电熔镁砂颗粒粒度：0.074mm<粒度≤2mm；电熔镁砂细粉粒度≤0.074mm；

添加剂3-15份；所述添加剂为化工级氧化镁、α-Al₂O₃微粉、铬铁矿细粉和SiO₂微粉,其加入量为各1～5份；所述的化工级氧化镁的粒度为3-5μm；α-Al₂O₃微粉的粒度为1-3μm；铬铁矿细粉粒度≤0.088mm；SiO₂微粉粒度为1-3μm；

溶胶和卤水结合剂2～6份；其中溶胶和卤水结合剂的重量比例为1:2；

所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的制备方法是：混料时先将颗粒料混合均匀，然后加入溶胶和卤水结合剂混练3～5min，再加入预混均匀的原料细粉和添加剂细粉继续混15-25min出料，采用摩擦压力机成型，成型后合格产品包装入库。

所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的主要成分按重量百分比含量为Al₂O₃≥85%，MgO≥4%。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1

精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖，该原料组成按重量份比例为（3mm<粒度≤5mm）的亚白刚玉40份，电熔白刚玉颗粒（0.044mm<粒度≤3mm）和细粉（≤0.044mm）共48份，尖晶石细粉4份、电熔镁砂颗粒（0.074mm<粒度≤2mm）和细粉（≤0.074mm）共2份。化工级氧化镁（3-5μm）2份，α-Al₂O₃微粉3份，铬铁矿细粉1份,SiO₂微粉0.7份。溶胶和卤水结合剂3份（外加）。

混料时先将颗粒料混合均匀,然后加入溶胶和卤水结合剂混练3～5min，再加入预混好的原料细粉和添加剂细粉继续混18min左右出料，采用630t摩擦压力机成型，成型后由质检工作人员检选，检选后的合格砖坯经自然干燥24h，然后于220℃（+-10℃），12h热处理；按照表1的拣选标准和表2的检测性能指标，符合表1和表2要求的产品包装入库。

实施例2

精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖，该原料组成按重量份比例为（3mm<粒度≤5mm）的亚白刚玉40份，电熔白刚玉颗粒（0.044mm<粒度≤3mm）和细粉（≤0.044mm）共45份，尖晶石细粉5份、电熔镁砂颗粒（0.074mm<粒度≤2mm）和细粉（≤0.074mm）共3份。化工级氧化镁（3-5μm）2份，α-Al₂O₃微粉3份，铬铁矿细粉1.5份，SiO₂微粉0.5份。溶胶和卤水结合剂3份（外加）。

混料时先将颗粒料混合均匀,然后加入结合剂混练3～5min，再加入预混均匀的细粉（包括原料及添加剂细粉）继续混18min左右出料，采用630t摩擦压力机成型，成型后由质检工作人员检选，检选后的合格砖坯经自然干燥24h，然后于220℃（+-10℃），12h热处理；按照表1的拣选标准和表2的检测性能指标，符合表2和表2要求的产品包装入库。

实施例3

精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖，该材料组成按重量份比例为（3mm<粒度≤5mm）的亚白刚玉45份，电熔白刚玉颗粒（0.044mm<粒度≤3mm）和细粉（≤0.044mm）共39份，尖晶石细粉5份、电熔镁砂颗粒（0.074mm<粒度≤2mm）和细粉（≤0.074mm）共2.5份。化工级氧化镁（3-5μm）2.5份，α-Al₂O₃微粉3.2份，铬铁矿细粉2.0份，SiO₂微粉0.8份。溶胶和卤水结合剂3份（外加）。

混料时先将颗粒料混合均匀,然后加入溶胶和卤水结合剂混练3～5min，再加入预混好的细粉继续混18min左右出料，采用630t摩擦压力机成型，成型后由质检工作人员检选，检选后的合格砖坯经自然干燥24h，然后于220℃（+-10℃），12h热处理；按照表1的拣选标准和表2的检测性能指标，符合表2和表2要求的产品包装入库。

Claims (2)

1.一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，其特征在于其原料组成按重量份比例为：

亚白刚玉，3mm<粒度≤5mm；30～60份；

电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉共20～50份；所述的电熔白刚玉颗粒和电熔白刚玉细粉的重量比例为3:1；电熔白刚玉颗粒粒度：0.044mm<粒度≤3mm；电熔白刚玉细粉粒度≤0.044mm；

尖晶石细粉，粒度≤0.088mm；2-8份；

电熔镁砂颗粒和电熔镁砂细粉共1～4份；所述的电熔镁砂颗粒与电熔镁砂细粉的重量比例为3:1；电熔镁砂颗粒粒度：0.074mm<粒度≤2mm；电熔镁砂细粉粒度≤0.074mm；

添加剂3-15份；所述添加剂为化工级氧化镁、α-Al₂O₃微粉、铬铁矿细粉和SiO₂微粉,其加入量为各1～5份；所述的化工级氧化镁的粒度为3-5μm；α-Al₂O₃微粉的粒度为1-3μm；铬铁矿细粉粒度≤0.088mm；SiO₂微粉粒度为1-3μm；

溶胶和卤水结合剂2～6份；其中溶胶和卤水结合剂的重量比例为1:2；

所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的制备方法是：混料时先将颗粒料混合均匀，然后加入溶胶和卤水结合剂混练3～5min，再加入预混均匀的原料细粉和添加剂细粉继续混15-25min出料，采用摩擦压力机成型，成型后合格产品包装入库。

2.根据权利要求1所述的一种精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖及其制备方法，其特征在于，所述的精炼钢包衬用优质无碳铝镁尖晶石砖的主要成分按重量百分比含量为Al₂O₃≥85%，MgO≥4%。