CN103613392A - 一种rh真空炉内衬耐火材料及其制备方法与rh真空炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法与RH真空炉。该内衬耐火材料由电熔镁砂、处理过的人造石墨、抗氧化剂、酚醛树脂按重量份比例配料，经混碾、压力成型、热处理工艺得到RH真空炉内衬耐火材料。本发明采用环境友好型镁碳质耐火材料，进一步提高RH真空炉的耐高温性能、抗渣性能及抗氧化性能，从而延长RH真空炉使用寿命，并且制备的RH真空炉内衬耐火材料含碳量少，可以有效防止钢水增碳。

Description

一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法与RH真空炉

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法及RH真空炉。 

背景技术

二次精炼技术是钢铁行业提高钢材质量常采用的技术，而RH真空炉是二次精炼技术中生产高质量钢材不可或缺的重要设备之一。RH真空炉内依次铺设绝缘层、保温层、半永久层、工作层及内衬耐火材料，内衬耐火材料又由砖衬砌成。钢铁行业发展要求RH真空炉的冶金功能向多样化、高效率发展，其精炼条件十分苛刻（温度高达1700℃、真空度低至10Pa以下、精炼时间不超过40min），高速循环流动的钢液对砖衬造成巨大冲刷破坏作用，同时熔渣易沿着砖缝和孔隙渗透到砖衬中，对砖衬造成严重侵蚀，引起砖衬温度波动并造成结构剥落，从而影响了RH真空炉寿命。目前国内RH真空炉内衬耐火材料主要是镁铬砖，镁铬砖高温下具有优良的耐磨性和热震稳定性，但从环境角度看，应用镁铬砖具有以下不足：一是在高温或碱性使用条件下，三价Cr³⁺会转变为Cr⁶⁺，Cr⁶⁺为致癌物质且易溶于水，Cr₂O₃可以气相存在，会随烟气排入空气中，治理镁铬砖引起的污染需耗费大量精力和财力，为了防止Cr⁶⁺公害，美日及欧洲一些发达国家已立法禁止使用镁铬砖；二是由于其内部结构存在粗大的气孔，导致砖体热态强度及抗渣渗透性能差。因此开发无铬、适应RH真空炉用的内衬耐火材料具有重要意义。 

国内外学者对RH真空炉用无铬内衬耐火材料开展了一系列工作，其中镁碳砖（MgO-C砖）因为具有耐火度高、抗渣侵蚀性好、耐热震性强及高温下具有优良稳定性能、导热性好、耐磨损、耐剥落性好等优良特性，而且镁碳砖不需高温烧成，节省能源，制作工艺简单，因此被世界许多国家迅速推广应用。而随着炼钢工业的发展和生产效率的提高，对内衬耐火材料的性能要求也不断提高，如何进一步提高镁碳砖的耐高温性能、抗渣性能及抗氧化性能，从而延长RH真空炉使用寿命，提高炼钢效率和炼钢品质，仍然是国内外耐火材料研究的课题之一。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法及RH真空炉，工艺简单，成本低。 

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该RH真空炉内衬耐火材料，由以下原料按重量份比例配料： 

上述原料经混碾、压力成型、热处理工艺得到RH真空炉内衬耐火材料。本发明所用原料均不含铬，所得RH真空炉内衬耐火材料属于环境友好型耐火材料。 

优选的是，所述处理过的人造石墨是采用氧化铝溶胶或氧化锆溶胶浸泡5-10小时的人造石墨。所述人造石墨以焦类产品为原料，经过冷等静压工艺制得各向同性石墨材料，C≥95%，结构为2R或3H型。该浸泡处理过程使石墨抗氧化性能显著提高，能减少石墨加入量，所述人造石墨取向为各向同性，内部均匀性好、各向异性小，具有高密度、高强度，并且具有较宽的晶粒尺寸范围和适中的模量和断裂应力，在断裂前能长时间保持着高弹性应变，因此机械性能优于一般人造石墨，所得RH真空炉内衬耐火材料含碳量少，能有效减少碳对钢水的污染，满足低碳钢的生产要求。 

优选的是，所述抗氧化剂为铝粉，硅粉，碳化硼粉中的一种或两种以上的混合，抗氧化剂平均粒度为10-100微米。 

优选的是，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂，25℃下粘度为10-30Pa·s，固含量≥72%。 

本发明还提供上述RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其包括以下步骤： 

（1）混碾：将45-55重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒、15-20重量份粒径为≤2mm的电熔镁砂中间颗粒、2-3.5重量份酚醛树脂、1-4份重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨、15-20重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及1-3重量份粒径≤0.088mm的抗氧化剂依次加入混碾机，混碾20-30分钟，得到混合泥料； 

（2）压力成型：将步骤（1）所得混合泥料置于成型摩擦压砖机中，在≥6000KN压力下将所述混合泥料压制成型，得到半成品坯砖； 

（3）热处理：将步骤（2）所得半成品坯砖自然干燥8-24小时后置于干燥窑内，再进一步热处理得到RH真空炉内衬耐火材料。 

优选的是，步骤（1）所述混碾具体为将45-55重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒和15-20重量份粒径为≤2mm的电熔镁砂中间颗粒加入混碾机低速干混1-2分钟，再加入2-3.5重量份酚醛树脂湿混1-2分钟，然后加入1-4重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨混碾1-2分钟，再加入15-20重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及1-3重量份粒径 ≤0.088mm的抗氧化剂混碾1-2分钟，最后高速混碾15-18分钟，混碾过程中混合泥料温度≤70℃。 

优选的是，步骤（2）所述成型摩擦压砖机的吨位为10000KN。 

优选的是，步骤（3）所述进一步加热处理是在干燥窑内热处理8-12小时，干燥窑内温度为200-220℃。经干燥窑内热处理过程，半成品坯砖内热固性酚醛树脂固化交联，提高了RH真空炉内衬耐火材料的耐热性能。 

优选的是，步骤（3）所得RH真空炉内衬耐火材料体积密度≥2.90g/cm³。 

本发明还提供一种RH真空炉，包括RH真空炉内衬，所述RH真空炉内衬的耐火材料根据上述制备方法制得。 

本发明的有益效果是：利用不含铬的原料经过简单工艺制备出MgO-C砖，由于采用处理过的人造石墨，即称量前采用氧化铝溶胶或氧化锆溶胶侵泡5-10小时的人造石墨，抗氧化性能显著提高，且人造石墨添加量少，因此得到低碳MgO-C砖，在提高RH真空炉内衬耐火材料耐高温性能和使用寿命的同时能减少RH真空炉内衬耐火材料中碳对钢水的污染，提高了精炼钢的品质。采用本发明制备的RH真空炉内衬耐火材料能提高精炼炉寿命58%，冶炼的精炼钢碳含量达到5ppm以下。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。 

本发明实施例提供一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法。该RH真空炉内衬耐火材料，由电熔镁砂、处理过的人造石墨、抗氧化剂、酚醛树脂按重量份比例配料，经混碾、压力成型、热处理工艺得到。 

本发明实施例所用人造石墨是以焦类产品为原料，经过冷等静压工艺制得的各向同性石墨材料，C≥95%，结构为2R或3H型。人造石墨纯度为C≥95%。处理过的人造石墨是采用氧化铝溶胶或氧化锆溶胶浸泡5-10小时的人造石墨。 

实施例一 

将55重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒和20重量份粒径为0-2mm的电熔镁砂中间颗粒加入混碾机低速干混1分钟，再加入2重量份酚醛树脂湿混2分钟，然后加入1重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨混碾2分钟，再加入15重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及1重量份碳化硼（平均粒径88μm）混碾1分钟，最后高速混碾15分钟，混碾过程中混合泥料温度为65℃。再将混合泥料置于10000KN吨位的摩擦压砖机中，打击10次，得到半成品坯砖，自然放置10小时，再置于干燥窑内，经220℃热处理8小时得到RH真空 炉内衬耐火材料。 

经测试，本实施例所得RH真空炉内衬耐火材料耐压强度为35MPa，1500℃高温条件下抗折强度为10MPa，体积密度为2.95g/cm³。 

实施例二 

将52重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒和15重量份粒径为0-2mm的电熔镁砂中间颗粒加入混碾机低速干混1分钟，再加入3.5重量份酚醛树脂湿混1分钟，然后加入2重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨混碾2分钟，再加入20重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及3重量份的铝粉（平均粒径100μm）混碾2分钟，最后高速混碾15分钟，混碾过程中混合泥料温度为65℃。再将混合泥料置于10000KN吨位的摩擦压砖机中，打击10次，得到半成品坯砖，自然放置10小时，置于干燥窑内，经200℃热处理12小时得到RH真空炉内衬耐火材料。 

经测试，本实施例所得RH真空炉内衬耐火材料耐压强度为45MPa，1500℃高温条件下抗折强度为12MPa，体积密度为2.93g/cm³。 

实施例三 

将45重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒和20重量份粒径为0-2mm的电熔镁砂中间颗粒加入混碾机低速干混2分钟，再加入3重量份酚醛树脂湿混2分钟，然后加入4重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨混碾1分钟，再加入20重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及3重量份硅粉（平均粒径10μm）混碾1分钟，最后高速混碾18分钟，混碾过程中混合泥料温度为70℃。再将混合泥料置于10000KN吨位的摩擦压砖机中，打击10次，得到半成品坯砖，自然放置10小时，置于干燥窑内，经210℃热处理10小时得到RH真空炉内衬耐火材料。 

经测试，本实施例所得RH真空炉内衬耐火材料耐压强度为40MPa，1500℃高温条件下抗折强度为12MPa，体积密度为2.90g/cm³。 

由以上对本发明实施例的详细描述，可以了解本发明解决了炼钢行业RH真空炉采用镁铬砖排放Cr⁶⁺造成环境污染的问题，采用环境友好型镁碳质耐火材料，进一步提高RH真空炉的耐高温性能、抗渣性能及抗氧化性能，从而延长RH真空炉使用寿命，在国内某精炼炉上采用本发明实施例一所制备的RH真空炉内衬耐火材料，该精炼炉平均寿命达到135炉，增幅达58%（该精炼炉使用普通镁铬砖时平均寿命为85炉左右），并且制备的RH真空炉内衬耐火材料含碳量少，可以有效防止钢水增碳，采用本发明实施例一所制备的RH真空炉内衬耐火材料改进的精炼炉冶炼超低碳钢，精炼后终点碳达到5ppm以下，而采用一般精炼炉精炼后终点碳含量一般都在30ppm以上。 

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种RH真空炉内衬耐火材料，由以下原料按重量份比例配料：

2.根据权利要求1所述的RH真空炉内衬耐火材料，其特征在于：所述处理过的人造石墨是采用氧化铝溶胶或氧化锆溶胶浸泡5-10小时的人造石墨。

3.根据权利要求1所述的RH真空炉内衬耐火材料，其特征在于：所述抗氧化剂为铝粉，硅粉，或碳化硼粉中的一种或两种以上的混合，抗氧化剂平均粒度为10-100微米。

4.根据权利要求1所述的RH真空炉内衬耐火材料，其特征在于：所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂，25℃下粘度为10-30Pa·s，固含量≥72%。

5.一种RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）混碾：将45-55份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒、15-20份粒径为<2mm的电熔镁砂中间颗粒、2-3.5份酚醛树脂、1-4份份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨、15-20份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及1-3重量份粒径≤0.088mm的抗氧化剂依次加入混碾机，混碾20-30分钟，得到混合泥料；

（2）压力成型：将步骤（1）所得混合泥料置于成型摩擦压砖机中，在≥6000KN压力下将所述混合泥料压制成型，得到半成品坯砖；

（3）热处理：将步骤（2）所得半成品坯砖自然干燥8-24小时后置于干燥窑内，再进一步热处理得到RH真空炉内衬耐火材料。

6.根据权利要求5所述的RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述混碾具体为将45-55重量份粒径为2-5mm的电熔镁砂大颗粒和15-20重量份粒径为≤2mm的电熔镁砂中间颗粒加入混碾机低速干混1-2分钟，再加入2-3.5重量份酚醛树脂湿混1-2分钟，然后加入1-4重量份粒径≤0.088mm的处理过的人造石墨混碾1-2分钟，再加入15-20重量份粒径≤0.074mm的电熔镁砂细粉及1-3重量份粒径≤0.088mm的抗氧化剂混碾1-2分钟，最后高速混碾15-18分钟，混碾过程中混合泥料温度≤70℃。

7.根据权利要求5所述的RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述成型摩擦压砖机的吨位为10000KN。

8.根据权利要求5所述的RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其特征在于步骤（3）所述进一步热处理是在干燥窑内热处理8-12小时，干燥窑内温度为200-220℃。

9.根据权利要求5所述的RH真空炉内衬耐火材料的制备方法，其特征在于步骤（3）所得RH真空炉内衬耐火材料的体积密度≥2.90g/cm³。

10.一种RH真空炉，包括RH真空炉内衬，其特征在于所述RH真空炉内衬的耐火材料根据权利要求5-9任一项所述制备方法制得。