CN105272320A - 一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法 - Google Patents
一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是：以55~60wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~8wt%的铬铁渣细粉、1~3wt%的ρ-Al2O3细粉和32~37wt%的Cr7C3细粉为基质料。按所述原料及其含量，先将基质料混合，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料4~6wt%的热固性酚醛树脂和1~4wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型；然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。本发明具有生产成本低和工艺简单的特点；所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖致密度高、抗熔渣侵蚀性强和热震稳定性好。
Description
技术领域
本发明属于铁水包包壁用不烧砖技术领域。具体涉及一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。
背景技术
铁水包是一种敞开式运送和冶炼铁水的设备。当装运铁水时，铁水包包壁要经受高温、热冲击和炉渣-铁水的化学侵蚀等作用；倒出铁水时，铁水包包壁的温度又迅速降低。总体而言，铁水包包壁用耐火材料服役条件苛刻，随着钢铁冶炼水平的发展（如“三脱”工艺），进一步降低了铁水包包壁用耐火材料的使用寿命。因此，“低成本、高性能”成为了铁水包包壁用耐火材料的发展方向。
目前，铁水包包壁用耐火材料主要为粘土/高铝砖、镁碳砖和氧化铝-碳化硅-碳砖。
选用粘土/高铝砖作为铁水包包壁用耐火材料，制备工艺简单，成本低廉，但粘土/高铝砖抗热震性和抗熔渣侵蚀性较差，多用于不进行“三脱”处理的铁水包。
选用镁碳砖作为铁水包包壁用耐火材料，其抗热震性能、抗碱性熔渣侵蚀和渗透性能较好，但抗酸性熔渣侵蚀能力差，仅适用于以CaO系溶剂为主进行铁水预处理的铁水包。
氧化铝-碳化硅-碳砖是当前大多数钢铁厂广泛使用的铁水包包壁用耐火材料。一般以特级高铝矾土/烧结刚玉/电熔刚玉、高纯SiC和高纯石墨为主要原料，或引入少量Si3N4细粉，外加金属铝粉或硅粉等为防氧化剂，树脂为结合剂，经混合、成型后制得氧化铝-碳化硅-碳砖。选用氧化铝-碳化硅-碳砖，其耐火度高，且石墨的导热性能好，大大提高了制品的抗热震性和抗剥落性，而SiC的引入一方面增强了制品的抗冲刷性能和耐磨性，另一方面起到防止石墨氧化的作用。但不可避免，氧化铝-碳化硅-碳砖中的SiC和石墨均易发生氧化，形成CO2气体而逸出，在砖体内留下气孔，大大降低了氧化铝-碳化硅-碳砖的致密度，进而降低了砖体抗熔渣-铁水的侵蚀能力，损害了氧化铝-碳化硅-碳砖的使用寿命。此外，制备氧化铝-碳化硅-碳砖的原料、抗氧化剂、添加剂、结合剂等品种较多，增大了氧化铝-碳化硅-碳砖的生产成本。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种生产成本低、工艺简单的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，用该方法制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖致密度高、抗熔渣侵蚀性强和热震稳定性好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案中，所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是：以55~60wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~8wt%的铬铁渣细粉、1~3wt%的ρ-Al2O3细粉和32~37wt%的Cr7C3细粉为基质料。
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料4~6wt%的热固性酚醛树脂和1~4wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
所述铬铁渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬铁渣的主要物相为刚玉；铬铁渣的主要化学成分是：Al2O3为85~90wt%，Cr2O3为5~8wt%，MgO＜0.5wt%，Fe2O3＜0.3wt%。
所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~5mm。
所述铬铁渣细粉的粒度为0.088~0.1mm。
所述ρ-Al2O3细粉中的Al2O3＞99wt%；ρ-Al2O3细粉的粒径为0.1~1μm。
所述Cr7C3细粉中的Cr7C3＞99wt%，Cr7C3细粉的粒径为0.1~1μm。
所述硅溶胶中的SiO2为15~20wt%。
所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt%。
所述机压成型的压力为250~280MPa。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明以冶炼铬铁合金所产生的炉渣为主要原料，大大降低了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的生产成本。
2、本发明无需特殊的生产设备和处理技术，制备工艺流程简单。
3、本发明利用高温条件下Cr7C3的分解氧化特性，增大了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖（使用过程中）的Cr2O3和C含量，有利于Al2O3-Cr2O3固溶体的形成，进而提高了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的致密度；同时，C含量的增大，阻止了熔渣对砖体的侵蚀与渗透，增强了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的导热性能，故提高了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的抗熔渣侵蚀性和热震稳定性。
4、本发明所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.15~3.20g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6~11%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为87~92%。
因此，本发明具有生产成本低和工艺简单的特点；所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖致密度高、抗熔渣侵蚀性强和热震稳定性好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料同意描述如下，实施例中不再赘述：
所述铬铁渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬铁渣的主要物相为刚玉；铬铁渣的主要化学成分是：Al2O3为85~90wt%，Cr2O3为5~8wt%，MgO＜0.5wt%，Fe2O3＜0.3wt%。
所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~5mm。
所述铬铁渣细粉的粒度为0.088~0.1mm。
所述ρ-Al2O3细粉中的Al2O3＞99wt%；ρ-Al2O3细粉的粒径为0.1~1μm。
所述Cr7C3细粉中的Cr7C3＞99wt%，Cr7C3细粉的粒径为0.1~1μm。
所述硅溶胶中的SiO2为15~20wt%。
所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt%。
所述机压成型的压力为250~280MPa。
实施例1
一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是，以55~57wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以7~8wt%的铬铁渣细粉、1~2wt%的ρ-Al2O3细粉和35~37wt%的Cr7C3细粉为基质料。
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料4~5wt%的热固性酚醛树脂和2~4wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
本实施例所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.15~3.17g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6~8%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为87~89%。
实施例2
一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是，以56~58wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以7~8wt%的铬铁渣细粉、1~2wt%的ρ-Al2O3细粉和34~36wt%的Cr7C3细粉为基质料。
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料4~5wt%的热固性酚醛树脂和2~4wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
本实施例所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.16~3.18g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7~9%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为88~90%。
实施例3
一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是，以57~59wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~7wt%的铬铁渣细粉、2~3wt%的ρ-Al2O3细粉和33~35wt%的Cr7C3细粉为基质料。
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料5~6wt%的热固性酚醛树脂和1~3wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
本实施例所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.17~3.19g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为8~10%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为89~91%。
实施例4
一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖及其制备方法。所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是，以58~60wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~7wt%的铬铁渣细粉、2~3wt%的ρ-Al2O3细粉和32~34wt%的Cr7C3细粉为基质料。
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料5~6wt%的热固性酚醛树脂和1~3wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
本实施例所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.18~3.20g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为9~11%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为90~92%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式以冶炼铬铁合金所产生的炉渣为主要原料，大大降低了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的生产成本。
2、本具体实施方式无需特殊的生产设备和处理技术，制备工艺流程简单。
3、本具体实施方式利用高温条件下Cr7C3的分解氧化特性，增大了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖（使用过程中）的Cr2O3和C含量，有利于Al2O3-Cr2O3固溶体的形成，进而提高了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的致密度；同时，C含量的增大，阻止了熔渣对砖体的侵蚀与渗透，增强了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的导热性能，故提高了铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的抗熔渣侵蚀性和热震稳定性。
4、本具体实施方式所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，经测定：体积密度为3.15~3.20g/cm3，1550℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6~11%，1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为87~92%。
因此，本具体实施方式具有生产成本低和工艺简单的特点；所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖致密度高、抗熔渣侵蚀性强和热震稳定性好。
Claims (10)
1.一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述不烧Al2O3-Cr7C3砖的原料及其含量是：以55~60wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~8wt%的铬铁渣细粉、1~3wt%的ρ-Al2O3细粉和32~37wt%的Cr7C3细粉为基质料；
按所述原料及其含量，先将基质料混合3~5分钟，将混合后的基质料加入骨料中，混合5~8分钟；再外加占所述原料4~6wt%的热固性酚醛树脂和1~4wt%的硅溶胶，混合10~15分钟，机压成型，然后在30~35℃条件下养护10~12小时，在200~220℃条件下保温12~24小时，制得铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
2.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述铬铁渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬铁渣的主要物相为刚玉；铬铁渣的主要化学成分是：Al2O3为85~90wt%，Cr2O3为5~8wt%，MgO＜0.5wt%，Fe2O3＜0.3wt%。
3.根据权利要求1或2所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~5mm。
4.根据权利要求1或2所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述铬铁渣细粉的粒度为0.088~0.1mm。
5.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述ρ-Al2O3细粉中的Al2O3＞99wt%；ρ-Al2O3细粉的粒径为0.1~1μm。
6.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述Cr7C3细粉中的Cr7C3＞99wt%，Cr7C3细粉的粒径为0.1~1μm。
7.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述硅溶胶中的SiO2为15~20wt%。
8.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt%。
9.根据权利要求1所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法，其特征在于所述机压成型的压力为250~280MPa。
10.一种铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖，其特征在于所述铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖是根据权利要求1~9项中任一项所述的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖的制备方法所制备的铁水包包壁用不烧Al2O3-Cr7C3砖。
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