CN103693971B - 白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合冶炼不锈钢及特殊钢AOD炉及精炼钢包用的优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，采用的主要原材料及其组分是：5-8mm的镁钙砂8-10％；3-5mm的镁钙砂9-18％；1-3mm的镁钙砂10-22％；0.5-1mm的锆酸钙5-10％；0.5-1mm的镁砂5-10％；600目的电熔锆酸钙3-10％；≤0.5mm的镁砂15-24％；400目98大结晶镁砂的3-10%；结合剂1-3%；烧结剂1-？2％。上述原料经混炼、成型、烧成、成品检选、包装等步骤制成。

Description

白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶炼用耐火材料领域，特别是一种适合冶炼不锈钢及特殊钢的AOD炉、精炼钢包用的白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料及制备方法。

背景技术

国内目前不锈钢及特殊钢的冶炼用AOD炉、精炼钢包用的耐火材料之一镁钙砖配制方案为：除风眼区为30镁钙砖，其余部位为20镁钙砖，这类镁钙砖抗水化性较差，且热震稳定性能也差；不抗侵蚀、耐冲刷差。同时，市场竞争越来越激烈，砖的价格也越来越低。为此，需要一种克服上述性能上缺点、且能降低烧成温度、节省能源、低成本、长寿命的优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料取代以前的30镁钙砖、20镁钙砖。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种抗侵蚀耐冲刷、热震稳定性好、抗水化性好、节能、低成本、长寿命的一种适合冶炼不锈钢及特殊钢的AOD炉、精炼钢包用的优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料及制备方法。

本发明的技术方案是通过下述技术方案实现的：一种白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于：由下列原料按重量百分比配制而成：5-8mm的镁钙砂8-10％；3-5mm的镁钙砂9-18％；1-3mm的镁钙砂10-22％；0.5-1mm的电熔锆酸钙5-10％；0.5-1mm的镁砂5-10％；600目的电熔锆酸钙3-10％；≤0.5mm的镁砂15-24％；400目的大结晶镁砂3-10％；结合剂1-3％；烧结剂1-2％。

主要原料指标如下：

所述的镁砂指标为：MgO含量≥97.02％，CaO含量≤1.2％，∑Si0₂、Fe₂0₃、A1₂0₃≤3％，显气孔率≤1％，体积密度3.4g/cm³；

所述的大结晶镁砂指标为：MgO含量≥98％，显气孔率≤1％，体积密度≥3.5g/cm³；

镁钙砂指标为：MgO含量≥75.6％，CaO含量在30—32％，∑Si0₂、Fe₂0₃、A1₂0₃≤2.0％，显气孔率≤1％，体积密度3.5g/cm³；

电熔锆酸钙指标为：ZrO₂含量≥68％；

所述的结合剂由石蜡脱水制成。

一种制备前述的白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)备料：将镁钙砂依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机、圆锥式破碎机进行机械破碎，再送入球磨机进行细磨，经过筛网筛分后，制成粒度为5-8mm、3-5mm、1-3mm、三种规格的镁钙砂；电熔锆酸钙选用粒度为0.5-1mm、600目两种规格，镁砂粒度选用0.5-lmm、≤0.5mm两种规格；大结晶镁砂选用400目规格；

2)配料：配料：a.先把≤0.5mm的电熔镁砂细粉、400目的大结晶镁砂细粉、600目的锆酸钙微粉及烧结剂按前述重量百分比预混合；

b.将下列配料按前述重量百分比进行配料，加料顺序为5—8mm的镁钙砂，3-5mm的镁钙砂，1-3mm的镁钙砂，0.5-lmm的电熔锆酸钙、0.5-lmm的镁砂及结合剂，经配好的料送入高速强力混炼机内进行混练，混合2分钟、然后再加入步骤a配成的预混合粉，混料的总时间不少于25分钟；

3)成型；混练好后出料成型；依据砖型大小采用高压力机械成型，砖面受压不得低于1000kg/cm²；砖坯体积密度及尺寸公差应符合规程规定；

4)烧成；将成型的坯料送入隧道窑内，进行高温烧成，烧成温度1500-1650℃；

5)成品检选：制品出窑后，立即进行检选，然后用热塑进行包装。

本发明的有益效果是：本发明经过合理的配料和科学的处理工艺，制备的高性能优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料特性有：

A、改进结合方式

普通镁钙砖结合方式：如图1所示；

优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料结合方式：如图2所示；

选用了电熔镁砂、高纯镁钙砂,降低了制品中内在杂质，即硅铝铁三项杂质之和(∑SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃)，三项杂质含量越低，高温使用下内部形成的低熔物和液相就越少，从而提高使用性能，增加使用寿命；

B、由于选用加入粒径400目大结晶电熔镁砂细粉和600目电熔锆酸钙微粉，降低细粉比表面积，降低烧结温度，促进了其烧结性能，增强了砖的直接结合能力，提高体积密度。

C、由于添加了耐水化性好的、极细的电熔锆酸钙及镁砂粉体，将白云石骨料表面严密“包裹”起来，经烧结形成保护膜，杜绝了与水分子表面的接触，极大的提高了制品的抗水化性能，保存期在半年以上。

D、由于电熔锆酸钙的加入提高了制品的抗热震稳定性。

E、选用自制的石蜡脱水制成的无水结合剂，不但成型后不水化，直接入窑，烧成过程中始终保持有液相的砖料，自身产生的液相及烧结前后始终保持有液相，直到冷却固化，甚至留有残碳，因此砖的质量大幅度提高。

F、优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料中的白云石骨料含较多游离态CaO，在使用时释放出来易与钢水中的P、S等杂质反应，生成炉渣，具有除杂质、净化钢液的作用。

本发明经过合理的配料和严谨的处理工艺，制备的高性能优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，具有原镁钙系耐材的优点，又具有体积密度大，抗易水化性强、抗热震稳定性好、不开裂，抗渣侵蚀能力强，高温稳定性好，使用时不易出现剥落现象，寿命长等优点，不仅能适用于不锈钢及特殊钢的冶炼炉上，也在操作条件苛酷化的精炼包上也取得满意地使用效果。A、采用优质高纯30镁钙砂杂质少、成本低；B、采用高纯度大结晶镁砂微粉稳定、易烧结；C、不同以往的在镁钙产品中直接加入氧化锆改变其某些性能的，而是特别引入特种功能性耐火材料电熔锆酸钙及烧结剂来提高产品的整体性能；综上所述：a、促进了其耐材的烧结，提高了制品的强度；b、大结晶镁砂细粉和电熔锆酸钙微粉包裹在镁钙砂表面，不仅克服了耐材的水化问题，也使其具有很高的抗侵蚀、抗冲刷能力；c、在热震稳定性方面也比其它同类产品更加优异；d、制品的高温性能也很优异；e、由于砖中含有大于20％的游离Ca0，具有洁净钢水的性能，特别适合在生产不锈钢的AOD炉、精炼钢包上使用，是现在普通30、20镁钙砖良好的替代产品。该制品使用寿命增加了1倍，从而降低了吨钢成本。

附图说明

图1为普通镁钙砖结合方式。

图2为优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料结合方式。

具体实施方式

优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，由下列原料按重量百分比配制而成：5-8mm的镁钙砂8-10％；3-5mm的镁钙砂9-18％；1-3mm的镁钙砂10-22％；0.5-1mm的电熔锆酸钙5-10％；0.5-1mm的镁砂5-10％；600目的电熔锆酸钙3-10％；≤0.5mm的镁砂15-24％；大结晶镁砂3-10％；结合剂1-3％；烧结剂1-2％。

其中结合剂由石蜡脱水制成。

烧结剂可选用下列任一种材料：氧化铝、氧化钛、氧化硼、氧化铈。

以1000千克耐火材料为基数制备本优质白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，步骤如下：

1)备料：将镁钙砂依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机、圆锥式破碎机进行机械破碎，再送入球磨机进行细磨，经过筛网筛分后，制成粒度为5-8mm、3-5mm、1-3mm三种规格的镁钙砂；

电熔锆酸钙选用粒度为0.5-1mm、600目两种规格，镁砂粒度选用0.5-lmm、≤0.5mm两种规格；大结晶镁砂选用400目规格。

2)配料：

a.先把≤0.5mm的电熔镁砂细粉、400目的大结晶镁砂细粉、600目的锆酸钙微粉及烧结剂按表2的重量配料，预混合；

b.按表2的重量进行配料，加料顺序为5—8mm的镁钙砂，3-5mm的镁钙砂，1-3mm的镁钙砂，0.5-lmm的电熔锆酸钙、0.5-lmm的镁砂及结合剂，经配好的料送入高速强力混炼机内进行混练，混合2分钟、然后再加入步骤a配成的预混合粉，混料的总时间不少于25分钟；

3)成型；混练好后出料成型；依据砖型大小采用高压力机械成型，砖面受压不得低于1000kg/cm²；砖坯体积密度及尺寸公差应符合规程规定；

4)烧成；将成型的坯料送入隧道窑内，进行高温烧成，烧成温度1500-1650℃；

5)成品检选：制品出窑后，立即进行检选，然后用热塑进行包装。各原料指标如表1所示：

表1

各实施例数据如表2所示：

表2

成品指标如表3所示：

表3

Claims (4)

1.一种白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于：由下列原料按重量百分比配制而成：5-8mm的镁钙砂8-10％；3-5mm的镁钙砂9-18％；1-3mm的镁钙砂10-22％；0.5-1mm的电熔锆酸钙5-10％；0.5-1mm的镁砂5-10％；600目的电熔锆酸钙3-10％；≤0.5mm的镁砂15-24％；400目的大结晶镁砂3-10%；结合剂1-3%；烧结剂1- 2％。

2.根据权利要求1所述的一种白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于：所述的镁砂指标为：MgO含量≥97.02％，CaO含量≤1.2％，∑Si0₂、Fe₂0₃、A1₂0₃≤3％，显气孔率≤1％，体积密度3.4 g/cm³；

所述的大结晶镁砂指标为：MgO 含量≥98％，显气孔率≤1％，体积密度≥3.45 g／cm³；

镁钙砂指标为：MgO含量≥75.6％，CaO含量在30—32％，∑Si0₂、Fe₂0₃、A1₂0₃≤2.0％，显气孔率≤1％，体积密度3.5 g／cm³；

电熔锆酸钙指标为：ZrO₂ 含量≥68％。

3.根据权利要求1所述的一种白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于：所述的结合剂由石蜡脱水制成。

4.一种制备权利要求1所述的白云石-方镁石-锆酸钙复合耐火材料的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）备料：将镁钙砂依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机、圆锥式破碎机进行机械破碎，再送入球磨机进行细磨，经过筛网筛分后，制成粒度为5-8mm、3-5mm、1-3mm三种规格的镁钙砂；电熔锆酸钙选用粒度为0.5-1mm、600目两种规格，镁砂粒度选用0.5-lmm、≤0.5mm两种规格；大结晶镁砂选用400目规格；

2) 配料：a.先把≤0.5mm的电熔镁砂细粉、400目的大结晶镁砂细粉、600目的锆酸钙微粉及烧结剂按权利要求1所述重量百分比预混合；

b.将下列配料按前述重量百分比进行配料，加料顺序为5—8mm的镁钙砂，3-5mm的镁钙砂，1-3mm的镁钙砂，0.5-lmm的电熔锆酸钙、0.5-lmm的镁砂及结合剂，经配好的料送入高速强力混炼机内进行混练，混合2分钟、然后再加入步骤a配成的预混合粉，混料的总时间不少于25分钟；

3）成型；混练好后出料成型；依据砖型大小采用高压力机械成型，砖面受压不得低于1000kg／cm²；砖坯体积密度及尺寸公差应符合规程规定；

4)烧成；将成型的坯料送入隧道窑内，进行高温烧成，烧成温度1500-1650℃；

5) 成品检选：制品出窑后，立即进行检选，然后用热塑进行包装。