CN106631068A

CN106631068A - 一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖及制备方法

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Publication number: CN106631068A
Application number: CN201611223214.0A
Authority: CN
Inventors: 安建成; 王林俊; 赵春燕; 王亚利; 高长贺; 魏泽培; 孔庆斌; 武英龙; 陈超群
Original assignee: YANGQUAN JINYU TONGDA HIGH TEMPERATURE MATERIAL CO Ltd; TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: YANGQUAN JINYU TONGDA HIGH TEMPERATURE MATERIAL CO Ltd; TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2017-05-10

Abstract

一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖及制备方法，属于耐火材料技术领域。原料按照质量百分比：烧结刚玉莫来石48～77％、高铝辅料13～27％、95烧结镁砂9～15％、尖晶石水泥2～5％、微硅粉1.5～3.5％、外加剂0.1～0.25％；经粉料混合、共混、成型、烘烤制备而成。优点在于，淘汰了高成本、高能耗和高污染的组分，实现了无铬化，同样使用方便，抗冲刷、耐磨损、抗侵蚀渗透性能好，达到了与钢包耐材寿命的同步，用料更省，降低了吨钢耐材成本，具有广阔的市场前景。

Description

一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖及制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖及制备方法。

背景技术

进入本世纪后中国的钢铁工业有了突飞猛进的发展，钢铁产量连年猛增。钢铁工业的快速发展推动了耐材工业的技术进步。尤其是近几年来，过剩的产能给环境带来了极坏的影响，同时也使得钢铁冶金的利润率受到挤压，钢铁企业为生存不得不重视环保，控制成本，包括对所使用的耐火材料在成本和环保方面也提出了新的要求。

钢包座砖是安装在钢包包底固定透气砖及水口的耐材制品，对透气砖和水口的使用乃至钢包的寿命起到关键性的作用。为达到和钢包寿命同步钢包座砖大都采用板状刚玉、电熔白刚玉、电熔灰刚玉、电熔棕刚玉作为主要材质，同时辅以氧化铬、氧化铝粉、结合剂等，如CN102173826A、CN101157562A。这些主材质的生产或者采用高能耗的电熔法制备，或者原料采用价格昂贵的氧化铝粉，其成本较高，因此，价格较为昂贵。辅材中含铬原料用后的铬化也在一定程度上带来了不可逆的环境污染。随着我国环保力度的加大，当前高成本、高能耗、高污染制备的透气砖市场将遭遇严峻的考验。

矾土基均化刚玉是对现有矾土天然原料通过先进的提存均化工艺和高温煅烧制度生产所得，具有成分和结构的一致性较好、质量稳定的特点，属于市售的产品。与板状刚玉相比，原料成本较低，与电熔棕刚玉、白刚玉、灰刚玉相比能耗较小，因此，成本得到降低，性价比高，市场前景广阔。专利CN104761268A中报道了利用其制备均化刚玉-碳化硅-碳质用于高炉主铁沟用的浇注料，其他关于矾土基均化刚玉的应用研究较少，更没有采用矾土基均化刚玉研制钢包座砖的相关报道。

因此，结合在钢包座砖方面的理论实践经验和矾土基均化刚玉的优势，研制了本发明所述的新型矾土基均化刚玉质环保钢包座砖。

发明内容

本发明目的在于提供一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖及制备方法，解决了原使用原料高成本、高能耗、高污染的问题。实现了钢包座砖的抗侵蚀、耐冲刷和高热震性能，降低了吨钢耐材消耗成本，防治了其对环境的破坏。

一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖，按质量百分比由以下原料组成：矾土基均化刚玉70～85％、氧化铝粉3～8％、镁砂粉1～7％、尖晶石粉5～12％、铝酸钙水泥3～6％、外加剂0.15～0.25％。其中：

矾土基均化刚玉按质量百分比由以下粒度级配组成：

8mm≥粒度＞5mm：20～30％；5mm≥粒度＞3mm：18～28％；3mm≥粒度＞1mm：15～30％；1mm≥粒度＞0.088mm：12～22％；0.088mm≥粒度：5～20％。

矾土基均化刚玉为人工合成耐火原料，化学成分要求94.00wt％≤Al₂O₃＜96.00wt％，Fe₂O₃≤0.50wt％；体积密度≥3.45g·cm^-3，吸水率≤1％；主晶相为刚玉相。

矾土基均化刚玉粒度≤0.088mm的也可使用等比例的粒度≤0.088mm板状刚玉或电熔白刚玉代替。

氧化铝粉为α-Al₂O₃微粉，粒度≤5μ，化学组成要求Al₂O₃≥99.50wt％。

镁砂粉为烧结镁砂，粒度≤0.088mm，化学组成要求Al₂O₃≥95.00wt％。

尖晶石粉为氧化铝级电熔尖晶石，粒度≤0.088mm，化学组成要求Al₂O₃≥70.00wt％，CaO≤0.55wt％，SiO₂≤0.35wt％；

铝酸钙水泥为纯铝酸钙水泥或高铝酸钙水泥，化学组成要求Al₂O₃≥70.00wt％。

外加剂为防爆纤维、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或FS20复合外加剂中的一种或几种。

一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖的制备方法，具体步骤及参数为：

1、将质量百分比为3～8％的氧化铝粉、质量百分比为1～7％的镁砂粉、质量百分比为5～12％的尖晶石粉、质量百分比为3～6％的铝酸钙水泥、质量百分比为0.15～0.25％的外加剂依次加入双螺旋锥形混合机中，混合15～20分钟，混合均匀，得到细粉混合料；

2、将矾土基均化刚玉按照粒度由大到小依次加入搅拌机中，再加入步骤1细粉混合料，搅拌3～5分钟后，再在3～5分钟搅拌过程中缓慢加入物料总量4～6％的清洁水后，然后再搅拌3～5分钟，混合均匀，得到浇注砂浆料；

3、将步骤2所得的砂浆料浇注至模具中，采用振动台或振动棒震动至表面泛浆。

4、8～24小时后脱去模具，于30～80℃烘干24～36小时后，再在100～200℃烘烤12～24小时，然后升温至350～550℃烘烤12～24小时得到所述钢包座砖。

本发明的优点在于：所发明的钢包座砖科学利用组成和结构均一、性能稳定的矾土基均化刚玉，淘汰了代替高成本、高能耗的板状刚玉、电熔棕刚玉、白刚玉或灰刚玉及高污染的氧化铬原料，抗侵蚀、耐冲刷、抗热震性能好，体密低、用料省、性价比更高，更加安全环保，适应需求，市场前景广阔。

具体实施方式

实施例1

将质量百分比6％的α-Al₂O₃粉、4％的95烧结镁砂粉、9％的电熔尖晶石粉、4％的纯铝酸钙水泥、0.1％的防爆纤维和0.15％的三聚磷酸钠依次加入双螺旋锥形混合机中，混合15分钟，得到细粉混合料1；

将质量百分比8mm≥粒度＞5mm：21％；5mm≥粒度＞3mm：15％；3mm≥粒度＞1mm：12％；1mm≥粒度＞0.088mm：16％；0.088mm≥粒度：13％的矾土基均化刚玉依次加入搅拌机中，然后加入细粉混合料1，均匀搅拌4分钟，然后接着搅拌3分钟此间加入5％的清水，后搅拌4分钟，得到砂浆料1；

将砂浆料1浇注至模具中，在振动台上震动3分钟至表面泛浆，自然养护12小时后脱去模具。后对脱模后的座砖坯进行烘烤：首先经过6小时将温度从室温升至80℃，然后保温30小时；然后将温度升至200℃，保温24小时；最后升温至500℃，保温24小时。得到矾土基均化刚玉质环保刚玉砖1，其性能指标为体积密度3.16g·cm-3，气孔率19％，耐压强度78MPa。

实施例2

将质量百分比4.5％的α-Al₂O₃粉、2.5％的95烧结镁砂粉、5％的电熔尖晶石粉、4％的纯铝酸钙水泥、0.08％的防爆纤维和0.15％的FS20复合外加剂依次加入双螺旋锥形混合机中，混合15分钟，得到细粉混合料2；

将质量百分比8mm≥粒度＞5mm：19％；5mm≥粒度＞3mm：22％；3mm≥粒度＞1mm：23％；1mm≥粒度＞0.088mm：11％；0.088mm≥粒度：9％的矾土基均化刚玉依次加入搅拌机中，然后加入细粉混合料2，均匀搅拌3分钟，然后接着搅拌3分钟此间加入4.8％的清水，后搅拌4分钟，得到砂浆料2；

将砂浆料2浇注至模具中，在振动台上震动3分钟至表面泛浆，自然养护12小时后脱去模具。后对脱模后的座砖坯进行烘烤：首先经过6小时将温度从室温升至80℃，然后保温18小时；然后将温度升至200℃，保温24小时；最后升温至550℃，保温18小时。得到矾土基均化刚玉质环保刚玉砖3，其性能指标为体积密度3.18g·cm-3，气孔率17％，耐压强度85MPa。

实施例3

将质量百分比5％的α-Al₂O₃粉、3％的95烧结镁砂粉、8％的电熔尖晶石粉、5％的纯铝酸钙水泥和0.15％的FS20复合外加剂依次加入双螺旋锥形混合机中，混合15分钟，得到细粉混合料3；

将质量百分比8mm≥粒度＞5mm：20％；5mm≥粒度＞3mm：18％；3mm≥粒度＞1mm：17％；1mm≥粒度＞0.088mm：17％；0.088mm≥粒度：7％的矾土基均化刚玉依次加入搅拌机中，然后加入细粉混合料3，均匀搅拌5分钟，然后接着搅拌3分钟此间加入4.5％的清水，后搅拌5分钟，得到砂浆料3；

将砂浆料3浇注至模具中，采用振动棒震动至表面泛浆平整，自然养护8小时后脱去模具。后对脱模后的座砖坯进行烘烤：首先经过3小时将温度从室温升至70℃，然后保温21小时；然后将温度升至180℃，保温24小时；最后升温至500℃，保温24小时。得到矾土基均化刚玉质环保刚玉砖2，其性能指标为体积密度3.20g·cm-3，气孔率18％，耐压强度98MPa。

经现场使用，对比其他钢包座砖，本发明所研制的新型钢包座砖，不仅实现了无铬化、用料省，同样使用方便，抗冲刷、耐磨损、抗侵蚀渗透性能好，达到了与钢包耐材寿命的同步，降低了吨钢耐材成本，具有广阔的市场前景。

Claims

1.一种矾土基均化刚玉质环保钢包座砖，其特征在于，按质量百分比由以下原料组成：矾土基均化刚玉70～85％、氧化铝粉3～8％、镁砂粉1～7％、尖晶石粉5～12％、铝酸钙水泥3～6％、外加剂0.15～0.25％。

2.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的矾土基均化刚玉按质量百分比由以下粒度级配组成：8mm≥粒度＞5mm：20～30％；5mm≥粒度＞3mm：18～28％；3mm≥粒度＞1mm：15～30％；1mm≥粒度＞0.088mm：12～22％；0.088mm≥粒度：5～20％。

3.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的矾土基均化刚玉为人工合成耐火原料，化学成分要求94.00wt％≤Al₂O₃＜96.00wt％，Fe₂O₃≤0.50wt％；体积密度≥3.45g·cm^-3，吸水率≤1％；主晶相为刚玉相。

4.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的矾土基均化刚玉粒度≤0.088mm的可使用等比例的粒度≤0.088mm板状刚玉或电熔白刚玉代替。

5.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的氧化铝粉为α-Al₂O₃微粉，粒度≤5μ，化学组成要求Al₂O₃≥99.50wt％。

6.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的镁砂粉为烧结镁砂，粒度≤0.088mm，化学组成要求Al₂O₃≥95.00wt％。

7.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的尖晶石粉为氧化铝级电熔尖晶石，粒度≤0.088mm，化学组成要求Al₂O₃≥70.00wt％，CaO≤0.55wt％，SiO₂≤0.35wt％。

8.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的铝酸钙水泥为纯铝酸钙水泥或高铝酸钙水泥，化学组成要求Al₂O₃≥70.00wt％。

9.根据权利要求1所述的钢包座砖，其特征在于，所述的外加剂为防爆纤维、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或FS20复合外加剂中的一种或几种。

10.一种权利要求1所述钢包座砖的制备方法，具体步骤及参数为：

1)将质量百分比为3～8％的氧化铝粉、质量百分比为1～7％的镁砂粉、质量百分比为5～12％的尖晶石粉、质量百分比为3～6％的铝酸钙水泥、质量百分比为0.15～0.25％的外加剂依次加入双螺旋锥形混合机中，混合15～20分钟，混合均匀，得到细粉混合料；

2)将矾土基均化刚玉按照粒度由大到小依次加入搅拌机中，再加入步骤1)的细粉混合料，搅拌3～5分钟，在3～5分钟搅拌过程中加入物料总量4～6％的清洁水后，然后再搅拌3～5分钟，混合均匀，得到浇注砂浆料；

3)将步骤2)所得的砂浆料浇注至模具中，采用振动台或振动棒震动至表面泛浆；

4)8～24小时后脱去模具，于30～80℃烘干24～36小时后，再在100～200℃烘烤12～24小时，然后升温至350～550℃烘烤12～24小时得到钢包座砖。