CN104016690B - 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法 - Google Patents

一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104016690B
CN104016690B CN201410241765.4A CN201410241765A CN104016690B CN 104016690 B CN104016690 B CN 104016690B CN 201410241765 A CN201410241765 A CN 201410241765A CN 104016690 B CN104016690 B CN 104016690B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesia
spinel brick
spinel
brick
expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410241765.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104016690A (zh
Inventor
方斌祥
朱越男
沈明科
葛历峰
高雄
王强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Zili High Temperature Technology Co., Ltd
Original Assignee
ZHEJIANG ZILI CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG ZILI CO Ltd filed Critical ZHEJIANG ZILI CO Ltd
Priority to CN201410241765.4A priority Critical patent/CN104016690B/zh
Publication of CN104016690A publication Critical patent/CN104016690A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104016690B publication Critical patent/CN104016690B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，包括以下步骤：将镁尖晶石砖的各原料混合均匀后，依次经压制成型，低温烘烤得到所述的镁尖晶石砖；所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：镁砂76～91；镁铝尖晶石5～15；堇青石2～5；胶结剂2～4；水1.5～2。本发明提供的制备方法，制备得到的镁尖晶石砖在高温下具有较高的强度和很低的体积膨胀，表现出良好的抗冲刷性能和抗剥落性能，可广泛用作钢包和RH炉等炉外精炼设备的炉衬材料。

Description

一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法。
背景技术
镁铬砖以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr2O3)为主要成分，以方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。镁铬砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。
近年来，随着环境问题的日益突显，对于环保的要求也越来越高，镁铬砖在钢铁冶金行业的使用也越来越受到限制。
由于镁铬砖中的铬对于环境危害较大，现在已经出现了大量无铬镁尖晶石不烧砖的研究报道以及应用，具体到用于炉外精炼的RH炉来说，无铬镁尖晶石砖多采用镁砂、镁铝尖晶石为主要原料，在基质中添加金属Al、金属Si等物质，同时采用木质素、树脂或阿拉伯树胶等有机物为结合剂，机压成型后低温烘烤制备得到。
例如，申请公开号为CN103570364A的专利文献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％；上述各化学组分由外加的3.5～5wt％的结合剂(有机硅树脂和酚醛树脂)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％。
在镁尖晶石砖中添加较多量的金属Al有两方面的作用，一方面金属Al作为抗氧化剂保护结合剂引入的碳素在使用过程中不会被氧化，另一方面金属Al也可使镁尖晶石砖在RH炉使用过程中表现出很高的强度和抗冲刷性能。
但是添加较多量的金属Al也会产生负面作用，由于金属Al在使用过程中最终会被氧化为Al2O3，而Al2O3又会与MgO反应形成镁铝尖晶石，从而导致较大的体积膨胀(尖晶石反应会带来约8％的体积膨胀)。
因此，这种添加了金属Al的镁尖晶石砖随着使用时间的延长，结构会逐渐变得疏松，逐渐失去不烧砖最初的高致密度和高强度，变得不耐钢水冲刷和熔渣侵蚀，与此同时，较大的体积膨胀也会在互相挤紧的镁尖晶石砖内部产生较大的应力，使其在使用过程中出现较多的剥落现象，加速了镁尖晶石砖的损毁。
发明内容
本发明提供了一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，制备得到的镁尖晶石砖在高温下具有较高的强度和很低的体积膨胀，表现出良好的抗冲刷性能和抗剥落性能，可广泛用作钢包和RH炉等炉外精炼设备的炉衬材料。
一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，包括以下步骤：
将镁尖晶石砖的各原料混合均匀后，依次经压制成型，低温烘烤得到所述的镁尖晶石砖；
所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：
采用湿碾机对预混料和混合粉进行混合，由于胶结剂为粉料，需要和水配合使用。
所述镁砂采用电熔法或者烧结法生产皆可，优选地，所述镁砂中MgO的质量百分数≥97％，粒度级配为：
本发明中所述粒度级配的百分数均为重量百分数，例如：8～5mm10wt％是指：若镁砂的重量为100kg，则粒径为8～5mm的镁砂为10kg。
-180目，也即-0.088mm，是指：粒径≤0.088mm，可以通过对大颗粒的镁砂进行球磨，使粒度减小至≤0.088mm。
所述镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分数为66～80％，MgO和Al2O3总的质量百分数≥98％，粒度级配为：
-180目    25～80wt％；
D50≤2μm  20～75wt％。
D50即中位径，粉体的平均粒径。
所述堇青石中SiO2的质量百分数≤50％，Al2O3的质量百分数≥30％，SiO2、Al2O3和MgO总的质量百分数≥95％，粒度级配为：
1～0mm  40～60wt％；
-180目  40～60wt％。
本发明在镁尖晶石砖的制备原料中加入了堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)，堇青石的平均热膨胀系数为1.0～2.0×10-6/℃(20～1000℃温度范围内)，远低于镁砂的平均热膨胀系数(20～1000℃，13.5×10-6/℃)，因此，堇青石的引入可在一定程度上降低镁尖晶石砖的整体热膨胀系数。
与此同时，堇青石和镁砂的热膨胀系数悬殊较大，会在镁尖晶石砖的内部形成微裂纹，可以缓解镁尖晶石砖在冷热交替过程中产生的热应力，减少剥落现象的发生。
另外，堇青石的熔点较低(1455～1460℃)，因此在镁尖晶石砖的使用温度(1550～1650℃)下，会部分分解形成液相，液相中的Al2O3和SiO2又会和周边的主体成分MgO反应生成高熔点物相的镁铝尖晶石(熔点2135℃)和镁橄榄石(熔点1890℃)，因此不会降低镁尖晶石砖的高温强度，反而还会改善镁尖晶石砖的抗剥落性能，液相的出现也会抵消因尖晶石反应带来的体积膨胀。
所述胶结剂用于将原料粘结在一起，本发明不再采用木质素、树脂(例如阿拉伯树脂)等有机物作为结合剂，而采用镁质胶结剂作为结合剂，镁质胶结剂作为一种具有络合作用的纳米粒径的无机结合剂，不存在有机结合剂在加热过程中出现的因氧化导致的温强度低的问题，可以使镁尖晶石砖在室温到钢水温度范围内均具有很高的强度。
优选地，所述胶结剂中MgO的质量百分数≥50％，粒径为-180目。镁质胶结剂在1050℃条件下的灼减重量<30％。
在耐火材料领域，所用原料的粒径分布对于最终制得的耐火砖的性能有重要影响，通过合理的粒度级配能够使各种原料之间的间隙最小，达到最大的堆积密度，在低温烘烤完成后，得到致密的砖体。
本发明提供的镁尖晶石砖，不再采用金属Al做原料，消除了镁尖晶石砖在使用过程中发生的金属Al转变为Al2O3，再转变为镁铝尖晶石所带来的体积膨胀，使得镁尖晶石砖在使用过程中，始终表现出稳定的致密度和强度，进而表现出稳定的抗钢水冲刷性能和抗熔渣侵蚀性能。
作为优选，所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：
作为优选，将镁尖晶石砖的各原料混合时，首先将镁砂颗粒、堇青石颗粒、胶结剂混合均匀，然后加入水，最后加入由镁砂粉、堇青石粉以及镁铝尖晶石组成的混合粉，混合均匀；
所述镁砂颗粒包括粒径为8～5mm、5～3mm、3～1mm以及1～0mm的镁砂(即原料镁砂中除去粒度-180目后剩余的组分)；所述堇青石颗粒的粒径为1～0mm；所述镁砂粉和堇青石粉的粒径均为-180目。
优选地，所述低温烘烤的温度为180～200℃，低温烘烤的时间为6～10h。进一步优选，所述低温烘烤的温度为180～200℃，低温烘烤的时间为8h。
本发明的有益效果是：
(1)在镁尖晶石砖的原料中不使用金属Al粉作为增强剂和抗氧化剂、而改用络合镁质胶结剂替代有机物作为结合剂，同时，在原料中引入堇青石，使得镁尖晶石砖在室温～钢水温度的范围内均具有很高的强度和致密度，大大降低了镁尖晶石砖在高温下的体积膨胀；
(2)镁尖晶石砖的高强度和高致密度使其具有良好的抗钢水冲刷性能和抗熔渣侵蚀性能，较高的体积稳定性使得其具有良好的抗剥落性能，从而使得本发明提供的镁尖晶石砖比目前市场上的镁尖晶石不烧砖具有更长的使用寿命，可广泛用作钢包和RH炉等炉外精炼设备的炉衬材料。
具体实施方式
实施例1
(1)将镁砂颗粒、堇青石颗粒、镁质胶结剂混合均匀，得到预混料；镁质胶结剂在1050℃条件下的灼减重量<30％。
(2)在预混料中加入水，混匀后再加入由镁砂粉、镁铝尖晶石、堇青石粉组成的混合粉；
(3)预混料和混合粉混合均匀后得到泥料，泥料中镁砂、镁铝尖晶石、堇青石、胶结剂、水的重量份配比见表1，然后压制成型，在180～200℃条件下，烘烤8h，得到镁尖晶石砖。
本实施例中镁砂的粒度级配为：8～5mm7wt％；5～3mm16wt％；3～1mm38wt％；1～0mm23wt％；-180目16wt％；
尖晶石粉的粒度级配为：≤0.088mm43wt％；D50≤0.002mm57wt％；
堇青石的粒度级配为：1～0mm50wt％；-180目50wt％；
其中，镁砂粉和堇青石粉的粒径为-180目，其余分别为镁砂颗粒和堇青石颗粒。
表1
实施例2
采用与实施例1相同的制备方法，镁砂、镁铝尖晶石、堇青石、胶结剂、水的重量份配比见表2。
表2
实施例3
采用与实施例1相同的制备方法，镁砂、镁铝尖晶石、堇青石、胶结剂、水的重量份配比见表3。
表3
性能测试
实施例1～3的性能测试结果如表4所示。
表4
由表4可以看出，各实施例制备得到的镁尖晶石砖具有较高的体积密度，耐压强度、高温抗折强度这两项性能尤为优异。

Claims (6)

1.一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将镁尖晶石砖的各原料混合均匀后，依次经压制成型，低温烘烤得到所述的镁尖晶石砖；
所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：
所述镁砂中MgO的质量百分数≥97％，粒度级配为：
胶结剂中MgO的质量百分数≥50％，粒径为-180目。
2.如权利要求1所述的高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分数为66～80％，MgO和Al2O3总的质量百分数≥98％，粒度级配为：
-180目        25～80wt％；
D50≤2μm      20～75wt％。
3.如权利要求1所述的高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述堇青石中SiO2的质量百分数≤50％，Al2O3的质量百分数≥30％，SiO2、Al2O3和MgO总的质量百分数≥95％，粒度级配为：
1～0mm        40～60wt％；
-180目        40～60wt％。
4.如权利要求1所述的高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：
5.如权利要求1所述的高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，将镁尖晶石砖的各原料混合时，首先将镁砂颗粒、堇青石颗粒、胶结剂混合均匀，然后加入水，最后加入由镁砂粉、堇青石粉以及镁铝尖晶石组成的混合粉，混合均匀；
所述镁砂颗粒包括粒径为8～5mm、5～3mm、3～1mm以及1～0mm的镁砂；所述堇青石颗粒的粒径为1～0mm；所述镁砂粉为-180目。
6.如权利要求1所述的高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，其特征在于，低温烘烤的温度为180～200℃，低温烘烤的时间为6～10h。
CN201410241765.4A 2014-05-30 2014-05-30 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法 Active CN104016690B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410241765.4A CN104016690B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410241765.4A CN104016690B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104016690A CN104016690A (zh) 2014-09-03
CN104016690B true CN104016690B (zh) 2015-06-17

Family

ID=51433748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410241765.4A Active CN104016690B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104016690B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106630970B (zh) * 2016-12-28 2019-12-31 河南和成无机新材料股份有限公司 一种用于回转窑的耐高温砖cfm及其制备方法、回转窑
CN109020576A (zh) * 2018-09-08 2018-12-18 佛山朝鸿新材料科技有限公司 一种透气砖用高抗震材料
CN113336532A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司 Rh炉底部槽低蚀区用镁尖晶石砖及其制备方法与应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2290441T3 (es) * 2003-03-05 2008-02-16 Refratechnik Holding Gmbh Horno industrial de gran volumen con paredes refractarias.
CN102180685B (zh) * 2011-03-10 2013-05-22 濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司 一种转炉用透气砖

Also Published As

Publication number Publication date
CN104016690A (zh) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104591752B (zh) 一种用于rh精炼炉浸渍管和环流管的烧成镁尖晶石砖及其制备方法
CN106431436B (zh) 一种以铝铬渣为主料的电炉炉盖浇注料及其制备方法
CN102329137B (zh) 一种无碳铝镁质不烧砖、配制方法及应用
CN108863414B (zh) 一种高性能的镁碳砖及其制备方法
CN103539465B (zh) 一种高性能镁碳砖及其制备方法
CN105819875B (zh) 一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法
CN103992126B (zh) 一种用于无碳钢包工作衬的板状刚玉砖的制备方法
CN104926326A (zh) 一种用于铁水包工作衬的Al2O3-MgO-SiC-C砖及其制备方法
CN101503302B (zh) 一种炉衬用炭质耐火材料及其制备方法
CN103922771A (zh) 一种采用废弃铁沟料生产的蓄铁沟浇注料
CN107311626A (zh) 一种添加氮化铝的镁碳砖及其制备方法
CN107032805A (zh) 一种钢包用超低碳方镁石‑尖晶石‑碳砖及制备方法
CN107140957A (zh) 一种锌挥发窑用铬刚玉‑镁铝尖晶石砖及其制备方法
CN107285744A (zh) 一种钢包用低碳镁碳砖及其制备方法
CN105967702B (zh) 一种滑板砖及其制备方法
CN104016690B (zh) 一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法
CN106187218A (zh) 一种氧化铬耐火材料及其制备方法
CN106747505A (zh) 一种无碳转炉修补料
CN105174983B (zh) 一种rh内衬用镁尖晶石砖及其制备方法
CN105777160B (zh) 一种钢包渣线用MgO-Cr7C3砖及其制备方法
CN110606733A (zh) 一种改性镁碳砖及其制备方法
CN105218116B (zh) 一种无铬砖及其制备方法
CN104193363B (zh) 一种提高MgO-C砖强度的方法
CN105481373A (zh) 一种绝缘耐火胶泥及其制备方法
CN105152668B (zh) 一种rh内衬用无铬砖及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180823

Address after: 312300 Hangzhou Shangyu economic and Technological Development Zone, Shaoxing, Zhejiang

Patentee after: ZHEJIANG ZILI HIGH TEMPERATURE TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 312300 338 Bai Xie Road, Bai Guan Street, Shangyu City, Shaoxing, Zhejiang

Patentee before: Zhejiang Zili Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 312300 Shangyu economic and Technological Development Zone, Hangzhou Bay, Shaoxing, Zhejiang

Patentee after: Zhejiang Zili High Temperature Technology Co., Ltd

Address before: 312300 Shangyu economic and Technological Development Zone, Hangzhou Bay, Shaoxing, Zhejiang

Patentee before: ZHEJIANG ZILI HIGH TEMPERATURE TECHNOLOGY CO., LTD.