CN104496493A - 一种耐高温复合铝镁不烧砖及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温复合铝镁不烧砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐高温复合铝镁不烧砖,由白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉、镁砂粉、氧化铝微粉、氧化铬微粉、添加剂和润湿剂组成。本发明同时提供一种耐高温复合铝镁不烧砖的制备方法,步骤包括预混、混料、塑形、干燥、热处理和自然冷却,成型,干燥,拣选,检验,包装入库。使用本发明制造的不烧砖,抗渣性强、热稳定性强,使用寿命长,工艺简单。

Description

一种耐高温复合铝镁不烧砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域,特别是涉及一种耐高温复合铝镁不烧砖及其制备方法。
背景技术
定型耐火材料一般指耐火砖,其形状有标准规则,也可以根据需要筑切时临时加工。耐火砖简称火砖,用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料,主要用于砌冶炼炉,能耐1,580℃—1,770℃的高温。高铝质耐火材料以氧化铝为主要成分,具有体积稳定、抗侵蚀、耐渗透等特点,广泛用于水泥窑的预热器、分解炉、三次风管等部位。随着市场对钢铁产品的品质要求不断提高,现代钢铁工业技术水平不断进步,低碳洁净钢为发展目标。目前精炼钢包铁水区耐火材料部分以定型铝镁碳砖、铝镁质浇注料为主,由于铝镁碳砖中含有较高含量的碳,易引起钢水增碳,且对环境污染较大,铝镁质浇注料由于浇注、烘烤质量控制要求较高,容易出现烘烤炸裂、局部异常损坏等不安全时间,因此对铝镁不烧砖的研究越来越深入。
中国专利CN100372808C公开了一种含锆镁砖的制造方法,产品化学稳定性好,熔点高,但是成本很高,且对氧化锆的粉碎工艺要求相当高。中国专利CN1583670A公开了一种由钛及钛合金熔炼坩埚材料,使用了氮化硼和适量的助剂,这种方法制备的坩埚化学性质稳定,坩埚毛坯在烧结时粘结面大,气孔率低,机械强度、热物理性质、抗金属熔体化学侵蚀能力和耐火度均得到提高,然而成本较高,对设备要求较高,使用对象针对性太强。中国专利CN101318812B公开了一种高铝质耐高温坩埚的制备方法,使用了铝土矿熟料、苏州土、碳化硅、熟滑石、锆英石等原料,其化学稳定性好,热物理性质优良,使用寿命长,但是工艺精度高,对设备要求高,原料获得不易。中国专利CN103044041A公开了一种精炼钢包包壁用铝镁砖,使用棕刚玉、尖晶石、亚白刚玉和镁砂粉,提高铝镁砖的使用寿命,但是抗结构剥落性较低,抗渣性一般。中国专利CN102329137B公开了一种无碳铝镁质不烧砖、配制方法及应用,原料包括颗粒剂配电熔白刚玉砂、电熔镁砂、氧化镁微粉和氧化铝超微粉以及少量增塑剂和润湿剂,具有良好的保温性并提高寿命,但是对原料要求高,成本高。
发明内容
为了解决铝镁砖工艺流程复杂,寿命短,抗渣性差,热稳定性差的问题,我们提出了一种耐高温复合铝镁不烧砖及其制备方法,采用本发明可以有效提高产品抗渣性、热稳定性,提高使用寿命,简化工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的:
为实现上述目的,本发明提供一种耐高温复合铝镁不烧砖,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 40-60%;板状刚玉: 5-10%;尖晶石: 5-10%;莫来石: 5-10%;亚白刚玉: 10-20%;镁砂粉: 1-5%;氧化铝微粉:1-5%;氧化铬微粉:1-5%;
添加剂:0.5-3%;润湿剂:0.5-3%。配方以各种氧化铝耐材为基础,构成复合材料,提高产品的急冷急热性能。颗粒细微的氧化铝砂在烧制过程中,1000℃左右就开始发生固相烧结反应,并生成原位微细化尖晶石相,使得铝镁砖有良好的中高温强度,优异的抗渣性和优良的热震稳定性能。氧化铬能与许多二价金属的氧化物一起加热至高温能生成尖晶石型化合物,对酸碱都具有很好的稳定性,提高产品抗侵蚀性,抗渣性和结构剥落性。
优选地,上述原料的粒度如下:
白刚玉:8-1mm;板状刚玉:8-1mm;尖晶石:1-0.088mm;莫来石:1-0.088mm;亚白刚玉:<0.088mm;镁砂粉:<0.088mm;氧化铝微粉:d50=5μm;氧化铬微粉:d50=5μm。
优选地,上述白刚玉中氧化铝含量不低于99%,板状刚玉中氧化铝含量不低于99%,尖晶石中氧化镁铝含量不低于95%,莫来石中铝硅酸盐含量不低于98%,亚白刚玉中氧化铝含量不低于99%,镁砂粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉纯度不低于99.5%。高纯原料的使用,大大减少了二氧化硅的引入,减少了二氧化硅与材料中氧化铝、氧化镁在高温下生成低熔物,有效控制使用过程中与钢水、钢渣中氧化铝和氧化钙反应生成低熔物的可能,保证了良好的高温强度及荷重软化温度,增强了材料抗侵蚀能力,提高寿命。
优选地,上述添加剂由硅溶胶和木质素磺酸钠溶液组成,其重量比为:1:1~3。有机增塑剂分子插入到颗粒、微粉粒子之间,削弱了团聚颗粒间的应力,增加了微粉粒子的移动性、降低了微粉粒子间的团聚度,从而使颗粒、微粉粒子的塑性增加,提高材料的塑性,保证了材料的成型密度,提高了产品半成品成型合格率。木质素磺酸钠有良好的扩散性能,其水溶液为棕色至黑色,有胶体特性,溶液的黏度随浓度的增加而升高。在大规格墙地砖及耐火砖制造过程中,可以使坯体原料微粒牢固粘结起来,可使干坯强度提高20%—60%以上。硅溶胶属胶体溶液,无臭、无毒,颗粒细微,对基层有较强的渗透力,能通过毛细管渗透到基层内部,使涂料具有较强的粘结力。
优选地,上述润湿剂为聚羧酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯脂肪醚中的一种或任意两种。通过降低其表面张力或界面张力,使水能展开在固体物料表面上,或透入其表面,而把固体物料润湿,表面活性剂都由亲水基及亲油基组成,当与固体表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向液体中,使液体在固体表面形成连续相。
本发明同时提供一种耐高温复合铝镁不烧砖的制备方法,步骤如下:
(1)预混:
将白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,加入混砂机中预混10-30分钟,配料误差小于0.1%;
(2)混料:
将另一批白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,配料误差小于0.1%,加入混砂机中混合5-10分钟,加入上述镁砂粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉,混合5-10分钟,加入上述添加剂和润湿剂,继续混合10-20分钟,将步骤(1)中混合粉料加入混砂机中,继续混合20-40分钟,制成泥料;
(3)塑形:
将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm2的压力下压制成型;
(4)干燥:
将步骤(3)中压制成型的铝镁砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%。
(5)热处理:
将铝镁砖送入干燥窑,在还原气氛中,温度由低到高进行加热,60-70℃烘焙12-16h,110-120℃烘焙12-16h,180-200℃烘焙12-16h;
(6)自然冷却,成型,干燥,拣选,检验,包装入库。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:提高产品抗渣性、热稳定性,提高使用寿命,简化工艺。
具体实施方式
下面结合实施例,更具体地说明本发明的内容。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围;且下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1:
一种耐高温复合铝镁不烧砖,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 50%;板状刚玉: 8%;尖晶石: 8%;莫来石: 8%;亚白刚玉: 16%;镁砂粉: 2%;氧化铝微粉:2%;氧化铬微粉:2%;添加剂:2%;润湿剂:2%。生产步骤如下:
(1)将白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,加入混砂机中预混20分钟,配料误差小于0.1%;
(2)将另一批白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,配料误差小于0.1%,加入混砂机中混合5分钟,加入上述镁砂粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉,混合5分钟,加入上述添加剂和润湿剂,继续混合10分钟,将步骤(1)中混合粉料加入混砂机中,继续混合30分钟,制成泥料;添加剂中硅溶胶和木质素磺酸钠溶液的重量比为1:2;润湿剂为十二烷基苯磺酸钠溶液;
(3)将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm2的压力下压制成型;
(4)将步骤(3)中压制成型的铝镁砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%;
(5)将铝镁砖送入干燥窑,在还原气氛中,温度由低到高进行加热,60-70℃烘焙12-16h,110-120℃烘焙12-16h,180-200℃烘焙12-16h;
(6)自然冷却,成型,干燥,拣选,检验,包装入库。随机取样十份,检测各性能,结果如表1所示。
实施例2:
一种耐高温复合铝镁不烧砖,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 50%;板状刚玉: 8%;尖晶石: 8%;莫来石: 8%;亚白刚玉: 13%;镁砂粉: 2%;氧化铝微粉:5%;氧化铬微粉:2%;添加剂:2%;润湿剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样10份进行高温性能测试,结果如表1所示。
实施例3:
一种耐高温复合铝镁不烧砖,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 50%;板状刚玉: 8%;尖晶石: 8%;莫来石: 8%;亚白刚玉: 13%;镁砂粉: 2%;氧化铝微粉:2%;氧化铬微粉:5%;添加剂:2%;润湿剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样10份进行高温性能测试,结果如表1所示。
实施例4:
一种耐高温复合铝镁不烧砖,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 50%;板状刚玉: 8%;尖晶石: 8%;莫来石: 8%;亚白刚玉: 10%;镁砂粉: 2%;氧化铝微粉:5%;氧化铬微粉:5%;添加剂:2%;润湿剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样10份进行高温性能测试,结果如表1所示。
对比例:
市购普通铝镁砖,随机取样10份进行高温性能测试,结果如表1所示。
表1:
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
氧化铝含量(%) 96.34 96.45 93.28 92.11 87.43
氧化镁含量(%) 1.23 1.12 1.34 1.59 3.70
含铁量(%) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.91
体积密度g/cm3 3.33 3.11 3.78 3.81 2.48
耐火度 1633 1662 1691 1751 1480
荷重软化点 1735 1723 1782 1807 1500
1600℃抗折强度Mpa 30.6 31.8 33.9 34.4 21.4
1600℃耐压强度MPa 160 162 170 173 122
从表1中可看出,使用本发明制造的耐高温复合铝镁不烧砖与市购普通铝镁砖相比氧化铝含量高,含铁量低,体积密度大,高温性能好。
通过在钢铁厂精炼钢包上试用,钢指标全部达标,未发现钢水增碳问题,钢包寿命是原铝镁炭砖的210%,达到276±10炉,且整个使用周期中,无异常剥落,开裂,侵蚀均匀。

Claims (6)

1.一种耐高温复合铝镁不烧砖,其特征在于,由以下质量百分比的原料组成:
白刚玉: 40-60%;
板状刚玉: 5-10%;
尖晶石: 5-10%;
莫来石: 5-10%;
亚白刚玉: 10-20%;
镁砂粉: 1-5%;
氧化铝微粉:1-5%;
氧化铬微粉:1-5%;
添加剂:0.5-3%;
润湿剂:0.5-3%。
2.如权利要求1所述的一种耐高温复合铝镁不烧砖,其特征在于,原料的粒度如下:
白刚玉:8-1mm;
板状刚玉:8-1mm;
尖晶石:1-0.088mm;
莫来石:1-0.088mm;
亚白刚玉:<0.088mm;
镁砂粉:<0.088mm;
氧化铝微粉:d50=5μm;
氧化铬微粉:d50=5μm。
3.如权利要求1和2所述的一种耐高温复合铝镁不烧砖,其特征在于,所述白刚玉中氧化铝含量不低于99%,板状刚玉中氧化铝含量不低于99%,尖晶石中氧化镁铝含量不低于95%,莫来石中铝硅酸盐含量不低于98%,亚白刚玉中氧化铝含量不低于99%,镁砂粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉纯度不低于99.5%。
4.如权利要求1所述的一种耐高温复合铝镁不烧砖,其特征在于,所述添加剂由硅溶胶和木质素磺酸钠溶液组成,其重量比为:1:1~3。
5.如权利要求1所述的一种耐高温复合铝镁不烧砖,其特征在于,所述润湿剂为聚羧酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯脂肪醚中的一种或任意两种。
6.一种耐高温复合铝镁不烧砖的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)预混:
将白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,加入混砂机中预混10-30分钟,配料误差小于0.1%;
(2)混料:
将另一批白刚玉、板状刚玉、尖晶石、莫来石、亚白刚玉按质量百分比进行配料,配料误差小于0.1%,加入混砂机中混合5-10分钟,加入上述镁砂粉、氧化铝微粉和氧化铬微粉,混合5-10分钟,加入上述添加剂和润湿剂,继续混合10-20分钟,将步骤(1)中混合粉料加入混砂机中,继续混合20-40分钟,制成泥料;
(3)塑形:
将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm2的压力下压制成型;
(4)干燥:
将步骤(3)中压制成型的铝镁砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%;
(5)热处理:
将铝镁砖送入干燥窑,在还原气氛中,温度由低到高进行加热,60-70℃烘焙12-16h,110-120℃烘焙12-16h,180-200℃烘焙12-16h;
(6)自然冷却,成型,干燥,拣选,检验,包装入库。
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