CN107244904A - 一种刚玉‑尖晶石浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种刚玉‑尖晶石浇注料及其制备方法,属于无机非金属材料领域。其方案是:以质量分数为60~70%的板状刚玉颗粒、10~18%的板状刚玉细粉、5~9%的电熔镁铝尖晶石、8~12%的活性氧化铝微粉、0~8%的MgO‑NiO‑TiO2熟料细粉为原料,并加入原料质量为1~3%的铝酸盐水泥结合剂以及0.2~0.6%的减水剂;将原料预混之后,加入质量分数为3~5%的水搅拌,浇注成型,制得刚玉‑尖晶石浇注料。本发明所得浇注料具有结构致密、高温强度高、抗热震稳定性良好、抗渣侵蚀能力强等优点,可广泛用于精炼钢包的包壁、包底、座砖和透气芯等部位,并且延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于不定型耐火浇注料领域。具体涉及一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。
背景技术
刚玉-尖晶石浇注料作为新一代高级耐火材料,因其优异的高温强度、抗渣侵蚀和渗透性,已在精炼钢包、电炉、中间包等设备上得到广泛应用,主要用作大型钢包衬、钢包透气砖等。近年来由于钢铁工业连铸及二次精练工艺的快速发展,对于刚玉尖晶石浇注料的使用条件也越来越苛刻,随着炼钢温度的提高和钢水在钢包中停留时间的延长,钢包工作面在1600℃以上的环境下受到了高温渣的侵蚀与渗透,大大降低了其使用寿命。传统工艺的刚玉尖晶石浇注料已无法满足技术进步的需求,恶劣的使用环境亟需通过提高刚玉-尖晶石浇注料各方面性能来应对。
向刚玉-尖晶石浇注料中引入一些氧化物,来改善浇注料的性能,已经有很多人进行了探索。经检索:申请号为201210229504.1的专利申请公开了一种引入氧化铬的刚玉-浇注料,虽然已经有所提高浇注料的抗渣能力,但还不能满足现有钢厂的生产要求;根据崔庆阳等人的研究表明,随着ZrO2的引入含量的不断增加,渗透层的厚度先变小后增大[崔庆阳,毛晓刚,吴林林,王辉. ZrO2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J].工业炉,2012,34(2):50~53];根据贾全利等人的研究表明:TiO2对高温抗折强度有不利影响,此外当加入量过大时会降低浇注料的常温强度[贾全利,叶方保,钟香崇. TiO2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响[J].耐火材料,2009,43(6):417~421]。
对于MgO-NiO-TiO2熟料,是通过以轻烧氧化镁、氧化镍和二氧化钛为原料高温烧成制备的合成原料,在刚玉-尖晶石浇注料中适当引入MgO-NiO-TiO2熟料,有望提高浇注料的致密化程度、抗渣侵蚀性能和抗热震稳定性。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷,目的是提供一种显气孔率小、体积密度大、高温强度适中、抗震性良好、抗渣侵蚀能力强的刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。本发明通过向刚玉-尖晶石浇注料中引入MgO-NiO-TiO2熟料细粉,在高温下,熟料中的MgO、NiO与Al2O3可原位生成复合尖晶石,这个过程会伴随着体积的膨胀,减小了浇注料的气孔率,使其变得更加致密,复合尖晶石具有良好的抗侵蚀性,所以增强了浇注料的抗渣侵蚀性,同时,熟料中的TiO2与CaO反应形成CaTiO3,使晶界处物相高熔点化,提高了浇注料高温抗折强度;同时钢渣中的CaO也可以与TiO2反应生成一层致密的CaTiO3,可以有效抑制渣中SiO2、Fe2O3、Al2O3等成分的渗透,显著的提高了抗渗透性。除此之外,TiO2还可以与Al2O3生成钛酸铝,可以显著改善浇注料的抗热震稳定性。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料,以10~18%的板状刚玉细粉、5~9%的电熔镁铝尖晶石、8~12%的活性氧化铝微粉、0~8%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为基质,以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂,外加0.2~0.6%的减水剂R1;将原料预混之后,加入质量分数为3~5%的水搅拌,浇注振动成型,制得刚玉-尖晶石浇注料。
所述MgO-NiO-TiO2熟料细粉粒径≤150μm,其化学质量组成为MgO≥85%,NiO≤7%,TiO2 ≤8%;熟料的气孔率约为1.20~1.40%,体积密度为3.36~3.43g/cm3,吸水率为0.50~0.60%。
所述减水剂为湖北斯曼WSM-R1的聚羧酸类复合减水剂。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
在高温下,引入的MgO-NiO-TiO2熟料细粉与刚玉-尖晶石发生反应,产生钛酸镁、钛酸铝、钛酸钙以及复合尖晶石等高熔点物相,同时也抑制了低熔点物相铝酸钙的产生,使制品更加致密,增强了高温强度,改善了抗热震性和抗渣侵蚀性。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:显气孔率为10~16%,体积密度为3.09~3.27g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为7.0~18.03 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为20.50~21.95,抗渗透指数为27.40~31.63。
因此,本发明制备的刚玉-尖晶石浇注料具有结构致密、高温强度高、抗热震性良好、抗渣侵蚀能力强等优点。
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,并非对保护范围的限制。
为避免重复,先将本具体实施方式中所涉及的原料统一描述如下,实施例中不再赘述:所述MgO-NiO-TiO2熟料细粉粒径≤150μm,其化学质量组成为MgO≥85%,NiO≤7%,TiO2≤8%;熟料的气孔率约为1.30%,体积密度为3.36-3.43g/cm3,吸水率为0.50%。
所述减水剂为湖北斯曼WSM-R1的聚羧酸类复合减水剂。
实施例 1
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料,以3~5%的100目板状刚玉细粉、7~9%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、0~2%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为基质,以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂,外加0.2~0.6%的减水剂R1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:显气孔率为14.75~16.00%,体积密度为3.09~3.13g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为7.6~10.2 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为21.95,抗渗透指数为31.63。
实施例 2
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料,以3~5%的100目板状刚玉细粉、9~11%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、2~4%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为基质,以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂,外加0.2~0.6%的减水剂R1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:显气孔率为13.22~14.08%,体积密度为3.11~3.19g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为11.5~13.4 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为20.92,抗渗透指数为30.93。
实施例 3
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料,以3~5%的100目板状刚玉细粉、11~13%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、4~6%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为基质,以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂,外加0.2~0.6%的减水剂R1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:显气孔率为11.73~12.46%,体积密度为3.18~3.23g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为14.8~15.3 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为20.80,抗渗透指数为30.80。
实施例 4
一种刚玉-尖晶石浇注料及其制备方法。以60~70%的板状刚玉颗粒为骨料,以3~5%的100目板状刚玉细粉、13~15%的325目板状刚玉细粉、7%的电熔镁铝尖晶石、10%的活性氧化铝微粉、6~8%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为基质,以1~3%的铝酸盐水泥为结合剂,外加0.2~0.6%的减水剂R1。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:显气孔率为10.08~10.93%,体积密度为3.22~3.27g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为17.84~18.03 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为20.50,抗渗透指数为27.40。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
本发明通过向刚玉-尖晶石浇注料中引入MgO-NiO-TiO2熟料细粉,在高温下,熟料中的MgO、NiO与Al2O3可原位生成复合尖晶石,这个过程会伴随着体积的膨胀,减小了浇注料的气孔率,使其变得更加致密,复合尖晶石具有良好的抗侵蚀性,所以增强了浇注料的抗渣侵蚀性,同时,熟料中的TiO2与CaO反应形成CaTiO3,使晶界处物相高熔点化,提高了浇注料高温抗折强度;同时钢渣中的CaO也可以与TiO2反应生成一层致密的CaTiO3,可以有效抑制渣中SiO2、Fe2O3、Al2O3等成分的渗透,显著的提高了抗渗透性。除此之外,TiO2还可以与Al2O3生成钛酸铝,可以显著改善浇注料的抗热震稳定性。
本发明所制备的刚玉-尖晶石浇注料经浇注成型,养护20~25小时,脱模,110℃烘干20~25小时之后,经检测:经检测:显气孔率为10~16%,体积密度为3.09~3.27g/cm3;在1450℃保温1小时的条件下,其高温抗折为7.0~18.03 MP;静态坩埚在1550℃保温3小时的条件下,其抗侵蚀指数为20.50~21.95,抗渗透指数为27.40~31.63。
因此,本发明制备的刚玉-尖晶石浇注料具有显气孔率小、体积密度大、高温强度高、抗渣侵蚀能力强等优点。
Claims (3)
1.一种刚玉-尖晶石浇注料,其特征在于:按质量分数比,原料组成为:60~70%的板状刚玉颗粒、10~18%的板状刚玉细粉、5~9%的电熔镁铝尖晶石、8~12%的活性氧化铝微粉、0~8%的MgO-NiO-TiO2熟料细粉为原料,并加入原料质量为1~3%的铝酸盐水泥结合剂以及0.2~0.6%的减水剂。
2.根据权利要求1所述的刚玉-尖晶石浇注料,其特征在于:所述MgO-NiO-TiO2熟料细粉粒径≤150μm,其化学质量组成为MgO≥85%,NiO≤7%,TiO2 ≤8%;熟料的气孔率约为1.20~1.40%,体积密度为3.36~3.43 g/cm3,吸水率为0.50~0.60%。
3.根据权利要求1所述的刚玉-尖晶石浇注料,其特征在于:所述减水剂为湖北斯曼WSM-R1的聚羧酸类复合减水剂。
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