CN105152667B - 一种真空精炼炉内衬用无铬砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料及其制备方法，具体涉及一种真空精炼炉内衬用无铬砖及其制备方法。本发明一种真空精炼炉内衬用无铬砖，由以下重量份组分制备而成：电熔镁砂粗颗粒15～18份；电熔镁砂细颗粒20～25份；电熔镁砂细粉20～25份；ZrAl3粉2～5份；α‑氧化铝微粉3～6份；金属铝5～10份；电熔尖晶石粉10～15份；ZrO2 5～10份；液态酚醛树脂3～5份。本发明制备的真空精炼炉内衬用无铬砖，不仅生产方法简单，还具有抗渣侵好、高温强度大、致密度较高等特点，原料不含铬，对环境友好，其综合使用性能优于镁铬砖。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料及其制备方法，具体涉及一种真空精炼炉内衬用无铬砖及其制备方法。
背景技术
1957年德国蒂森钢铁公司发明真空循环脱气－RH法，随后的七十年代和八十年代，日本先后开发了RH-OB法、RH-KTB法以及RH-PB法，不断完善RH的精炼功能。随着市场对钢的洁净度要求越来越高，同时对高品质钢需求的的增加，国内外多数钢厂均配置了RH精炼装置。RH内衬普遍采用镁铬砖，然而在高温氧化气氛中Cr(Ⅲ)与渣中CaO反应生成Cr(Ⅵ)，造成环境污染。随着环保要求越来越严，必须开发无铬砖替代镁铬砖，消除铬污染，推动绿色钢铁发展。
申请号为“CN201310552471.9”，发明名称为“一种RH真空炉内衬耐火材料及其制备方法与RH真空炉”，公开了一种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。该专利涉及一种低碳镁碳砖，存在增碳风险。
申请号为“CN201110091063.9”，发明名称为“一种具有高抗侵蚀性、高抗热震性的RH炉用镁锆砖及其生产工艺”，公开了一种具有高抗侵蚀性、高抗热震性的RH炉用镁锆砖及其生产工艺，该砖质量百分比为MgO 76-90％，ZrO25-21％，烧成温度1680-1840℃。工艺为：镁砂和氧化锆经预处理合成镁锆砂；合成镁锆砂、电熔镁砂破碎成5-3mm、3-1mm、1-0mm的颗粒；按比例将颗粒料、150-200目的镁砂和镁锆砂粉料、200-250目氧化锆粉料、添加剂CaO和Y2O3、粘结剂纸浆废液强力均化混合压制成型；120℃烘烤24-72h；升温在1680-1840℃下保温3-5h烧成。该专利中烧结温度为1680-1840℃，能耗高。
申请号为“CN201110234230.0”，发明名称为“RH精炼炉内衬用砖及其制备方法”，公开了一种主要组分及重量百分比为：粒度为0.1～5毫米的镁砂骨料：55～70％，粒度＜0.1毫米的基质：30～45％，外加占上述原料总重量百分比2～5％的溶胶结合剂；制备步骤：将粒度为0.1～5毫米的镁砂骨料与溶胶结合剂混匀；加入粒度＜0.1毫米的基质并混匀；成型；烘烤；烧制；保温；自然冷却至室温，然后出炉待用。该专利发明了一种MgO-ZrO2-CaO砖，有助于提高抗渣侵和渗透，但存在CaO水化问题。
申请号为“CN201310475475.1”，发明名称为“一种镁尖晶石砖及其制备方法”，公开了一种镁尖晶石砖，由60～80重量份的镁砂、10～20重量份的二钙砂、10～20重量份的预混料与2～5重量份的树脂形成；所述预混料包括：富镁尖晶石、活性氧化铝与金属硅粉；所述镁砂包括两种或两种以上粒径不同的镁砂。该专利引入金属硅粉，开发了一种含金属粉末的镁尖晶石砖，采用二次成型提高致密度。
申请号为“CN201110124748.9”，发明名称为“一种不烧铝镁尖晶石砖”，公开了一种不烧铝镁尖晶石砖，其各组分的质量百分配比为：刚玉50～80％，铝镁尖晶石5～30％，镁砂粉2～5％，氧化铝粉3～10％，余量为单质硅粉、金属铝粉、碳化硼粉中的至少一种，所述不烧铝镁尖晶石砖的各组分通过一外加的结合剂结合。该专利涉及一种含金属硅粉、铝粉、B4C的铝镁尖晶石不烧砖。
申请号为“CN201110392586.7”，发明名称为“精炼炉炉衬用超微粉结合抗渗尖晶石砖及制备方法”，公开了一种无铬、高温性能优异、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透溶蚀性能优异，使用寿命长的精炼炉用超微粉结合抗渗尖晶石砖及制备方法。所用主胚体材料为电熔富铝尖晶石62-66份、预合成的尖晶石19-23份、氧化铝微粉13-17份；外加结合剂的加入量分别占主胚体材料的总重量的比例为：结合剂3-5％；高压成型，高温活化烧结而成。该专利利用超细粉结合，高温烧成尖晶石-Al2O3砖，成本较高。
申请号为“CN201110289991.6”，发明名称为“精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖及其制备方法”，公开了一种无铬、高温性能优异、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和耐磨性好，抗熔渣渗透性能优异的精炼炉炉衬用金属复合防渗不烧镁尖晶石砖。本发明的主坯体材料由烧结镁砂(MgO含量≥94％)和电熔镁砂(MgO含量在≥94％)一种或几种，添加预合成的尖晶石(电熔以及烧结尖晶石一种或几种，Al2O3含量60-90％)，1-6种金属物一种或几种作为添加剂，有机物作为结合剂。该专利引入金属Ti、Si、Zn等，形成防渗透不烧镁尖晶石砖。
综合以上专利可知，现有技术中添加物大多以粉体方式加入，与大颗粒接触不够充分，从而烧结过程两者之间难以形成高强度结合。
发明内容
为了解决上述问题，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种强度、致密度和抗渣侵性能均较高的真空精炼炉内衬用无铬砖。
本发明一种真空精炼炉内衬用无铬砖，由以下重量份组分制备而成：
其中，5mm≤电熔镁砂粗颗粒粒径≤8mm，3mm≤电熔镁砂细颗粒粒径＜5mm，0mm＜电熔镁砂细粉粒径＜3mm。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种真空精炼炉内衬用无铬砖，由以下重量份组分组成制备而成：
上述所述一种真空精炼炉内衬用无铬砖，其中电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；ZrAl3粉粒径＜0.074mm，纯度＞98％；金属铝中Al＞98wt％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；20um≤ZrO2粒径≤50um。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备上述真空精炼炉内衬用无铬砖的方法。
制备上述所述真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒、电熔镁砂细颗粒和电熔镁砂细粉混匀，预热至500℃以上，得到镁砂混合料；
b、将金属铝在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO2、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及ZrAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在600MPa压力下压制成无铬砖砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖。
进一步，上述所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，为了减少工作量，节约时间和成本，同时使得混合物料混合更均匀，a步骤中混匀优选采用在转速80～150rpm的砂浆搅拌机中混料10min。
上述所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，d步骤中真空精炼炉内衬用无铬砖砖坯优选经110℃干燥24h。
本发明通过在电熔镁砂颗粒表面选择性涂一层金属或者金属合金，高温氧化后形成原位反应，促进颗粒与基质间的烧结，达到提高强度和致密度的目的，与此同时引入含锆原料提高抗渣侵性能。相比现有技术，本发明制备的真空精炼炉内衬用无铬砖不仅生产方法简单，还具有抗渣侵好、高温强度大、致密度较高等特点，因为原料不含铬，对环境友好，不会对环境和人畜造成伤害，其综合使用性能优于镁铬砖。
具体实施方式
本发明一种真空精炼炉内衬用无铬砖，由以下重量份组分制备而成：
其中，5mm≤电熔镁砂粗颗粒粒径≤8mm，3mm≤电熔镁砂细颗粒粒径＜5mm，0mm＜电熔镁砂细粉粒径＜3mm。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种真空精炼炉内衬用无铬砖，由以下重量份组分组成制备而成：
上述所述一种真空精炼炉内衬用无铬砖，其中电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；ZrAl3粉粒径＜0.074mm，纯度＞98％；金属铝中Al＞98wt％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；20um≤ZrO2粒径≤50um。
制备上述所述真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒、电熔镁砂细颗粒和电熔镁砂细粉混匀，预热至500℃以上，得到镁砂混合料；
b、将金属铝在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO2、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及ZrAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在600MPa压力下压制成无铬砖砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖。
进一步，上述所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，为了减少工作量，节约时间和成本，同时使得混合物料混合更均匀，a步骤中混匀优选采用在转速80～150rpm的砂浆搅拌机中混料10min。
上述所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，d步骤中真空精炼炉内衬用无铬砖砖坯优选经110℃干燥24h。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
制备本发明真空精炼炉内衬用无铬砖，包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒15重量份、电熔镁砂细颗粒25重量份和电熔镁砂细粉20重量份混匀，预热至550℃以上，得到镁砂混合料；
b、将金属铝10重量份在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO210重量份、电熔尖晶石粉15重量份、α-氧化铝微粉6重量份以及ZrAl3粉5重量份，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂5重量份，再混40min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在800MPa压力下压制成真空精炼炉内衬用无铬砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖。
将无铬砖用于RH炉内衬，下部槽的使用寿命比镁铬砖高17炉，浸渍管内部的使用寿命比镁铬砖高12炉，其余部位的使用寿命高58炉。
实施例2
制备本发明真空精炼炉内衬用无铬砖，包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒18重量份、电熔镁砂细颗粒20重量份和电熔镁砂细粉25重量份混匀，预热至550℃以上，得到镁砂混合料；
b、将金属铝5重量份在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO25重量份、电熔尖晶石粉10重量份、α-氧化铝微粉3重量份以及ZrAl3粉2重量份，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂3重量份，再混40min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在800MPa压力下压制成真空精炼炉内衬用无铬砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖。
将无铬砖用于RH炉内衬，下部槽的使用寿命比镁铬砖高22炉，浸渍管内部的使用寿命比镁铬砖高14炉，其余部位的使用寿命高64炉。
实施例3
制备本发明真空精炼炉内衬用无铬砖，包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒16重量份、电熔镁砂细颗粒23重量份和电熔镁砂细粉22重量份混匀，预热至550℃以上，得到镁砂混合料；
b、将铝镁合金8重量份在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO28重量份、电熔尖晶石粉13重量份、α-氧化铝微粉4重量份以及ZrAl3粉3重量份，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂4重量份，再混40min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在800MPa压力下压制成真空精炼炉内衬用无铬砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖。
将无铬砖用于RH炉内衬，下部槽的使用寿命比镁铬砖高30炉，浸渍管内部的使用寿命比镁铬砖高15炉，其余部位的使用寿命高70炉。
Claims (3)
1.制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将电熔镁砂粗颗粒、电熔镁砂细颗粒和电熔镁砂细粉混匀，预热至550℃以上，得到镁砂混合料；
b、将金属铝在700～720℃下熔融后，加入到镁砂混合料中，混匀，直至全部镁砂颗粒表面涂覆上薄层金属铝为止；
c、依次加入ZrO2、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及ZrAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到真空精炼炉内衬用无铬砖混合料；
d、将c步骤得到的真空精炼炉内衬用无铬砖混合料在800MPa压力下压制成无铬砖砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得真空精炼炉内衬用无铬砖；
其中，所述真空精炼炉内衬用无铬砖中各组分重量份如下：
其中，5mm≤电熔镁砂粗颗粒粒径≤8mm，3mm≤电熔镁砂细颗粒粒径＜5mm，0mm＜电熔镁砂细粉粒径＜3mm；电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；ZrAl3粉粒径＜0.074mm，纯度＞98％；金属铝中Al＞98wt％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；20um≤ZrO2粒径≤50um。
2.根据权利要求1所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，其特征在于：a步骤中混匀采用在转速80～150rpm的砂浆搅拌机中混料10min。
3.根据权利要求1所述的制备真空精炼炉内衬用无铬砖的方法，其特征在于：d步骤中无铬砖砖坯经110℃干燥24h。
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