CN104876597A - 一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法，所述电熔镁钙砖由以下原料而成：8~5mm高钙电熔镁钙砂、5~2mm高钙电熔镁钙砂、2~0mm高钙电熔镁钙砂、≤0.074mm高钙电熔镁钙砂细粉、8~5mm电熔镁砂、5~2mm电熔镁砂、2~0mm电熔镁砂、≤0.074mm电熔镁砂细粉、纳米级海水镁砂细粉、结合剂石蜡。其制造方法包括细粉预混、整体混炼、成型、干燥、烧成等工序。本发明制品微观结构致密，低熔点矿物极少，具有较高抗侵蚀性能、抗冲刷性能、抗剥落性能及抗水化性能，平均提高炉龄30%以上，达到不锈钢及特殊钢冶炼高效、长寿、洁净化的目的要求，为钢企降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法，属于不锈钢等特种钢冶炉用耐火材料技术领域。
背景技术
众所周知，镁钙砖已成为不锈钢等特种钢冶炼装置不可缺少且很难替代的耐火材料。目前，国内的镁钙砖是以烧成白云石砂（烧结镁钙砂）和电熔镁砂为主要原料，生产出镁钙砖制品的理化指标及使用性能存在如下问题，如： SiO2、Al2O3、Fe2O3三项杂质之和在2~3%，杂质含量偏高，与钢液、炉渣反应生成低熔物较多，不利于产品的抗化学侵蚀能力；不浸蜡体积密度3.00g/cm3左右、显气孔率在8~12%，组织结构不够致密，降低了产品抵抗钢液、炉渣的渗透能力；以上两点同时也降低了镁钙砖的抗热震稳定性能和抗剥落性能；产品自身抗水化能力不强，需要浸蜡处理，增加制造成本；CaO含量相对较低，在20~30%之间，洁净钢能力不理想。
随着不锈钢冶炼技术、工艺的进一步发展，致使镁钙砖的使用条件更加苛刻，如：炉容变大、炉内压力增大、冶炼温度升高、冶炼时间更长等。目前镁钙砖的使用性能已不能满足钢厂高炉龄，低成本的目标要求，如：国内某钢厂180吨AOD炉，因风眼区和渣线部位用镁钙砖抗侵蚀性能不佳，而造成提前下线；另外，由于镁钙砖的易水化性，净化钢水能力更强的高钙镁钙砖（CaO≥35%）仍没有较成熟的生产技术方案。因此，开发不易水化且具有更高使用性能的镁钙砖，对不锈钢、特殊钢冶炼的高效、长寿、洁净化发展具有重要的实际意义和应用前景。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法，旨在进一步提高镁钙砖的纯度和致密性，提高镁钙砖的抗侵蚀性能、抗渗透性能、抗冲刷性能、抗剥落性能、抗水化性能，最终满足不锈钢冶炼需求的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，由以下原料按重量份配比而成：
8~5mm 高钙电熔镁钙砂 5~10份、
5~2mm 高钙电熔镁钙砂 20~35份、
2~0mm 高钙电熔镁钙砂 20~30份、
≤ 0.074mm 高钙电熔镁钙砂细粉 10~15份、
8~5mm 电熔镁砂 5~10份、
5~2mm 电熔镁砂 0~15份、
2~0mm 电熔镁砂 0~10份、
≤ 0.074mm 电熔镁砂细粉 5~10份、
纳米级 海水镁砂细粉 5~10份、
结合剂 2~5份。
所述纳米级海水镁砂细粉、高钙电熔镁钙砂、电熔镁砂理化指标如下：
| 项 目 | 纳米级海水镁砂细粉 | 高钙电熔镁钙砂 | 电熔镁砂 |
| MgO, % | ≥98.00 | ≥50.00 | ≥97.00 |
| CaO, % | ≤1.00 | ≥48.00 | ≤1.50 |
| ∑SiO2+Al2O3+Fe2O3, % | ≤1.00 | ≤1.20 | ≤1.50 |
| CaO/SiO2 | ≥2 | — | ≥2 |
| 体积密度, g/cm3 | ≥3.45 | ≥3.30 | ≥3.48 |
所述的结合剂为石蜡。
制造上述纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：
1）原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂和电熔镁砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8~5mm、5~2mm、2~0mm的颗粒料与粒度为≤0.074mm细粉料；
2）细粉预混：将纳米级海水镁砂细粉与粒度为≤0.074mm的高钙电熔镁钙砂细粉及电熔镁砂细粉按要求所需的重量份配比混合均匀；
3）混料：将所有原料按要求所述重量份送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8~5mm、5~2mm、2-0mm的高钙电熔镁钙砂及电熔镁砂混合5~7分钟，然后加入结合剂石蜡混合5~7分钟，再加入步骤2）预混好的细粉混合8~12分钟，混合均匀后出料；
4）凉料：将混合均匀的泥料送至晾料平台进行翻料、散热、降温，温度降至室温；
5）成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行，即：先轻力压制2~3次，重力压制5~8次；
6）烧成：将上述成型砖坯码放到隧道窑窑车上，直接经隧道窑进行高温烧成，烧成温度1560~1600℃；
7）拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖无需浸蜡，冷却后经拣选、磨砖加工、抽真空包装后入成品库。
本发明的有益效果在于：
1、采用高钙电熔镁钙砂，其晶相中氧化钙与氧化镁晶粒粗大、分布均匀、结合致密，因此照比其它烧结镁钙砂具有更高的体积密度高、杂质含量更低，生产出的制品具有较好的高温体积稳定性和较强的抗冲刷、抗侵蚀性能，抗水化性相对较高；另外，可以通过加入比例调整，生产出洁净钢能力更好的高钙镁钙砖制品；
2、通过纳米级海水镁砂细粉作为基质，对组分中相对易水化的高钙电熔镁钙砂充分、严密包裹，经高温烧成后形成防水化保护膜，可进一步提高制品的抗水化性能；另外，因其比表面积极大，降低烧结温度、促进烧结，解决了电熔材料不易烧结的问题，经高温烧成后的制品基质部分结合更加致密，提高耐压强度；
3、所述高钙电熔镁钙砂、纳米级海水镁砂、电熔镁砂均为高体积密度、低气孔率、高纯度、低杂质，且CaO/SiO2≥2的原料，生产出的制品组织结构更加致密，在高温条件下生产的低熔物极少，是制品具有极强的抵抗炉渣化学侵蚀、抗炉渣渗透能力、和抗剥落性能。
综上所述，通过本发明生产出的高性能电熔镁钙砖微观结构致密，低熔点矿物极少，具有较高的体积密度、高温强度、抗侵蚀性能、抗渗透性能、抗冲刷性能、抗剥落性能、洁净钢能力，该系列制品可以用在不锈钢及特殊钢的冶炼的AOD炉、GOR炉、VOD炉等设备炉上，特别是在冶炼条件最为苛刻的风眼区、渣线及耳轴部位，使用效果明显优于现行产品，平均炉龄寿命提高了30%以上，达到不锈钢及特殊钢冶炼高效、长寿、洁净化的目的要求，为钢企降低了成本。另外，本系列制品抗水化能力极强，制品不需浸蜡，抽真空包装后保存期达到一年以上。
实施例1
一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：
8~5mm 高钙电熔镁钙砂 5份、
5~2mm 高钙电熔镁钙砂 25份、
2~0mm 高钙电熔镁钙砂 25份、
≤ 0.074mm 高钙电熔镁钙砂细粉 10份、
8~5mm 电熔镁砂 5份、
5~2mm 电熔镁砂 10份、
2~0mm 电熔镁砂 5份、
≤ 0.074mm 电熔镁砂细粉 10份、
纳米级 海水镁砂细粉 5份、
结合剂 2~5份。
所述纳米级海水镁砂细粉、高钙电熔镁钙砂、电熔镁砂理化指标如下：
| 项 目 | 纳米级海水镁砂细粉 | 高钙电熔镁钙砂 | 电熔镁砂 |
| MgO, % | ≥98.00 | ≥50.00 | ≥97.00 |
| CaO, % | ≤1.00 | ≥48.00 | ≤1.50 |
| ∑SiO2+Al2O3+Fe2O3, % | ≤1.00 | ≤1.20 | ≤1.50 |
| CaO/SiO2 | ≥2 | — | ≥2 |
| 体积密度, g/cm3 | ≥3.45 | ≥3.30 | ≥3.48 |
所述的结合剂为石蜡。
上述纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖的制造方法，包括如下工艺步骤：
1）原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂和电熔镁砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8~5mm、5~2mm、2~0mm的颗粒料与粒度为≤0.074mm细粉料；
2）细粉预混：将纳米级海水镁砂细粉与粒度为≤0.074mm的高钙电熔镁钙砂细粉及电熔镁砂细粉按要求所需的重量份配比混合均匀；
3）混料：将所有原料按要求所述重量份送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8~5mm、5~2mm、2-0mm的高钙电熔镁钙砂及电熔镁砂混合5~7分钟，然后加入结合剂石蜡混合5~7分钟，再加入步骤2）预混好的细粉混合8~12分钟，混合均匀后出料；
4）凉料：将混合均匀的泥料送至晾料平台进行翻料、散热、降温，温度降至室温；
5）成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行，即：先轻力压制2~3次，重力压制5~8次；
6）烧成：将上述成型砖坯码放到隧道窑窑车上，直接经隧道窑进行高温烧成，烧成温度1560~1600℃；
7）拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖无需浸蜡，冷却后经拣选、磨砖加工、抽真空包装后入成品库。
该实施例成品测试结果见表1。
实施例2
一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：
8~5mm 高钙电熔镁钙砂 5份、
5~2mm 高钙电熔镁钙砂 30份、
2~0mm 高钙电熔镁钙砂 25份、
≤ 0.074mm 高钙电熔镁钙砂细粉 15份、
8~5mm 电熔镁砂 5份、
5~2mm 电熔镁砂 5份、
2~0mm 电熔镁砂 5份、
≤ 0.074mm 电熔镁砂细粉 5份、
纳米级 海水镁砂细粉 5份、
结合剂 2~5份。
所述纳米级海水镁砂细粉、高钙电熔镁钙砂、电熔镁砂理化指标如下：
| 项 目 | 纳米级海水镁砂细粉 | 高钙电熔镁钙砂 | 电熔镁砂 |
| MgO, % | ≥98.00 | ≥50.00 | ≥97.00 |
| CaO, % | ≤1.00 | ≥48.00 | ≤1.50 |
| ∑SiO2+Al2O3+Fe2O3, % | ≤1.00 | ≤1.20 | ≤1.50 |
| CaO/SiO2 | ≥2 | — | ≥2 |
| 体积密度, g/cm3 | ≥3.45 | ≥3.30 | ≥3.48 |
所述的结合剂为石蜡。
上述纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖的制造方法，其工艺步骤与实施例1所述工艺步骤相同。该实施例成品测试结果见表1。
实施例3
一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：
8mm~5mm 高钙电熔镁钙砂 5份、
5mm~2mm 高钙电熔镁钙砂 35份、
2mm~0mm 高钙电熔镁钙砂 30份、
≤ 0.074mm 高钙电熔镁钙砂细粉 15份、
8mm~5mm 电熔镁砂 5份、
≤ 0.074mm 电熔镁砂细粉 5份、
纳米级 海水镁砂细粉 5份、
结合剂 2~5份。
所述纳米级海水镁砂细粉、高钙电熔镁钙砂、电熔镁砂理化指标如下：
| 项 目 | 纳米级海水镁砂细粉 | 高钙电熔镁钙砂 | 电熔镁砂 |
| MgO, % | ≥98.00 | ≥50.00 | ≥97.00 |
| CaO, % | ≤1.00 | ≥48.00 | ≤1.50 |
| ∑SiO2+Al2O3+Fe2O3, % | ≤1.00 | ≤1.20 | ≤1.50 |
| CaO/SiO2 | ≥2 | — | ≥2 |
| 体积密度, g/cm3 | ≥3.45 | ≥3.30 | ≥3.48 |
所述的结合剂为石蜡。
上述纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖的制造方法，其工艺步骤与实施例1所述工艺步骤相同。该实施例成品测试结果见表1。
表1各实施例成品不浸蜡理化指标
| 项 目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| MgO, % | 67.28 | 62.72 | 58.10 |
| CaO, % | 31.26 | 35.88 | 40.48 |
| ∑SiO2+Al2O3+Fe2O3, % | 1.08 | 1.00 | 1.00 |
| L.O.I., % | 0.38 | 0.40 | 0.42 |
| 体积密度, g/cm3 | 3.15 | 3.12 | 3.11 |
| 显气孔率, % | 6 | 6 | 7 |
| 常温耐压强度, MPa | 92 | 90 | 88 |
| 荷重软化温度, ℃ | ≥1700 | ≥1700 | ≥1700 |
Claims (4)
1.一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，其特征是由以下原料按重量份配比而成：
8~5mm 高钙电熔镁钙砂 5~10份、
5~2mm 高钙电熔镁钙砂 20~35份、
2~0mm 高钙电熔镁钙砂 20~30份、
≤ 0.074mm 高钙电熔镁钙砂细粉 10~15份、
8~5mm 电熔镁砂 5~10份、
5~2mm 电熔镁砂 0~15份、
2~0mm 电熔镁砂 0~10份、
≤ 0.074mm 电熔镁砂细粉 5~10份、
纳米级 海水镁砂细粉 5~10份、
结合剂 2~5份。
2.如权利要求1所述的一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，其特征在于：所述纳米级海水镁砂细粉、高钙电熔镁钙砂、电熔镁砂理化指标如下：
。
3.如权利要求1所述的一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖，其特征在于：所述的结合剂为石蜡。
4.一种制造权利要求1所述的一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
1）原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂和电熔镁砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8~5mm、5~2mm、2~0mm的颗粒料与粒度为≤0.074mm细粉料；
2）细粉预混：将纳米级海水镁砂细粉与粒度为≤0.074mm的高钙电熔镁钙砂细粉及电熔镁砂细粉按要求所需的重量份配比混合均匀；
3）混料：将所有原料按要求所述重量份送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8~5mm、5~2mm、2-0mm的高钙电熔镁钙砂及电熔镁砂混合5~7分钟，然后加入结合剂石蜡混合5~7分钟，再加入步骤2）预混好的细粉混合8~12分钟，混合均匀后出料；
4）凉料：将混合均匀的泥料送至晾料平台进行翻料、散热、降温，温度降至室温；
5）成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行；
6）烧成：将上述成型砖坯码放到隧道窑窑车上，直接经隧道窑进行高温烧成，烧成温度1560~1600℃；
7）拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖无需浸蜡，冷却后经拣选、磨砖加工、抽真空包装后入成品库。
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