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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