CN105174983B - 一种rh内衬用镁尖晶石砖及其制备方法 - 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RH内衬用镁尖晶石砖及其制备方法。本发明一种RH内衬用镁尖晶石砖，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；TiAl3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；电熔镁锆砂5～10份；液态酚醛树脂3～5份。本发明制备的RH内衬用镁尖晶石砖，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RH内衬用镁尖晶石砖及其制备方法。
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RH内衬用镁尖晶石砖。
本发明一种RH内衬用镁尖晶石砖，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RH内衬用镁尖晶石砖，由以下重量份组分制备而成：
上述所述一种RH内衬用镁尖晶石砖，其中电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；TiAl3粉粒径＜0.074mm，且其纯度＞98％；金属铝中Al＞98％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；电熔镁锆砂粒径＜0.074mm。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备上述RH内衬用镁尖晶石砖的方法。
制备上述所述RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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、依次加入电熔镁锆砂、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及TiAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成RH内衬用镁尖晶石砖砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
进一步，上述所述的制备RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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RH内衬用镁尖晶石砖的方法，d步骤中RH内衬用镁尖晶石砖砖坯优选经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RH内衬用镁尖晶石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RH内衬用镁尖晶石砖，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RH内衬用镁尖晶石砖，由以下重量份组分制备而成：
上述所述一种RH内衬用镁尖晶石砖，其中电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；TiAl3粉粒径＜0.074mm，且其纯度＞98％；金属铝中Al＞98％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；电熔镁锆砂粒径＜0.074mm。
制备上述所述RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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、依次加入电熔镁锆砂、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及TiAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成RH内衬用镁尖晶石砖砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
进一步，上述所述的制备RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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RH内衬用镁尖晶石砖的方法，d步骤中RH内衬用镁尖晶石砖砖坯优选经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RH内衬用镁尖晶石砖，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、依次加入电熔镁锆砂5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TiAl3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RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成RH内衬用镁尖晶石砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
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高12炉，其余部位的使用寿命高60炉。
实施例2
制备本发明RH内衬用镁尖晶石砖，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、依次加入电熔镁锆砂10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TiAl3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RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成RH内衬用镁尖晶石砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
将无铬砖用于RH炉内衬，下部槽的使用寿命比镁铬砖高28炉，浸渍管内部的使用寿命高15炉，其余部位的使用寿命高70炉。
实施例3
制备本发明RH内衬用镁尖晶石砖，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、将金属铝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、依次加入电熔镁锆砂8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TiAl3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RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成RH内衬用镁尖晶石砖砖坯，经110℃干燥24h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
将无铬砖用于RH炉内衬，下部槽的使用寿命比镁铬砖高34炉，浸渍管内部的使用寿命高18炉，其余部位的使用寿命高80炉。
Claims (6)
1.一种RH内衬用镁尖晶石砖，其特征在于：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；
其制备方法为，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、依次加入电熔镁锆砂、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及TiAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
2.根据权利要求1所述一种RH内衬用镁尖晶石砖，其特征在于：由以下重量份组分制备而成：
3.根据权利要求1或2所述一种RH内衬用镁尖晶石砖，其特征在于：电熔镁砂中MgO＞97wt％，CaO＜1wt％，SiO2＜1wt％；TiAl3粉粒径＜0.074mm，且其纯度＞98％；金属铝中Al＞98％；电熔尖晶石粉粒径＜0.074mm；电熔镁锆砂粒径＜0.074mm。
4.制备权利要求1～3任一项所述RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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、依次加入电熔镁锆砂、电熔尖晶石粉、α-氧化铝微粉以及TiAl3粉，混匀40～60min，再加入液态酚醛树脂，再混35～45min，得到RH内衬用镁尖晶石砖混合料；
d、将c步骤得到的RH内衬用镁尖晶石砖混合料在800MPa压力下压制成砖坯，经100～120℃干燥20～36h后，在200～300℃热处理10～15h，即得RH内衬用镁尖晶石砖。
5.根据权利要求4所述的制备RH内衬用镁尖晶石砖的方法，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。
6.根据权利要求4所述的制备RH内衬用镁尖晶石砖的方法，其特征在于：d步骤中镁尖晶石砖砖坯经110℃干燥24h。
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