CN108383504A - 一种转炉用镁碳砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉用镁碳砖及其制备方法，所述转炉用镁碳砖由下列重量份数的原料经混练、成型、热处理工艺制备而成：3mm≤粒度＜5mm的电熔镁砂10～40份；1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂5～30份；0mm≤粒度＜1mm的镁铝尖晶石砂10～20份；粒度为0～0.088mm的镁铝尖晶石细粉5～20份；鳞片状石墨12～16份；结合剂1～3份；添加剂0～6份，不包含0份。本发明通过在原料中引入镁铝尖晶石，能够很好地适应酸性冶炼环境；通过引入鳞片状石墨，能很好适应骤冷骤热的使用条件；通过引入结合剂，在使用温度下可使镁碳砖具有较高的强度；通过制备工艺严格控制镁碳砖的各项性能指标，从而满足化铁转炉的使用要求，对钢厂持续稳定生产具有重要意义。

Description

一种转炉用镁碳砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种转炉用镁碳砖及其制备方法。
背景技术
随着冬季到来，北方开始进入供暖期，为保护环境，大部分钢厂高炉进入错峰限产阶段，同时为不影响钢厂生产持续稳定进行，一种新型转炉化铁法应运而生，该转炉化铁主要工艺大致为：将50t铁水、废钢、造渣剂、补热剂等分三次投入炉内，每次吹氧10min左右，每次冶炼时长70min左右，出钢温度1300-1400℃，目前炉渣碱度控制在0.5-1.0，渣中MgO含量6-10％，TFe含量8-12％，C含量3-5％，并且该化铁转炉停用还是启用随着钢厂铁水需求量而定，随着转炉化铁工艺的改变，急需一种能够适用该工艺的转炉用镁碳砖。
发明内容
本发明提供了一种转炉用镁碳砖及其制备方法，通过在原料中引入镁铝尖晶石，能够很好地适应酸性冶炼环境；通过引入鳞片状石墨，能很好适应骤冷骤热的使用条件；通过引入结合剂，在使用温度下可使镁碳砖具有较高的强度；通过制备工艺严格控制镁碳砖的体积密度、显气孔率、耐压性及抗折性指标，满足化铁转炉的使用要求，对钢厂持续稳定生产具有重要意义。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种转炉用镁碳砖，由下列重量份数的原料经混练、成型、热处理工艺制备而成：3mm≤粒度＜5mm的电熔镁砂10～40份；1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂5～30份；0mm≤粒度＜1mm的镁铝尖晶石砂10～20份；粒度为0～0.088mm的镁铝尖晶石细粉5～20份；鳞片状石墨12～16份；结合剂1～3份；添加剂0～6份，不包含0份。
所述电熔镁砂的理化指标按质量百分比计为：MgO≥97.5％，CaO≤1.6％，SiO2≤1.4％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
所述镁铝尖晶石砂及镁铝尖晶石细粉的理化指标按质量百分比计为：MgO≥28％，Al2O3≥65％，SiO2≤0.5％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
所述鳞片状石墨的粒度＜0.088mm，含碳质量百分比为：C≥93.0％。
所述结合剂为酚醛树脂，其固含量≥80％，理化指标按质量百分比计为：残碳≥46％，游离酚≤10％，水分≤3.0％；pH值为6～7。
所述添加剂为硅粉、铝粉、硅粉-铝粉复合粉、沥青粉、铁粉、碳化硅、碳化硼、镁铝合金粉中的一种或一种以上任意混合的混合物，粒级≤320目。
所述一种转炉用镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
1)配料：将添加剂在振动磨中干混均匀，制成共磨粉备用；将各粒度的电熔镁砂、镁铝尖晶石砂，以及结合剂、添加剂、鳞片状石墨分别按配比秤好备用；
2)混练：将3mm≤粒度＜5mm、1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂预热到30～40℃，与预热到40～50℃的结合剂一起加入混练机中，搅拌3～5min，使结合剂均匀包裹在电熔镁砂颗粒表面；再加入镁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石细粉及鳞片状石墨，混合搅拌1～2min；最后加入共磨粉，先以800～1200r/min的转速高速混合8～12min，再以400～600r/min的转速低速混合10～15min；出料时保证出料温度低于50℃；
3)成型：泥料出碾到开始成型的时间控制在30分钟以内，以保证泥料湿度；采用高吨位压力机成型，成型时按四角扒料、四角摁料、高压成型、先轻后重的原则进行操作；制成镁碳砖砖坯；
4)热处理：成型后的镁碳砖砖坯送入隧道窑中进行热处理，从常温到110℃加热时间为8h，从110℃到200℃加热时间为8h，200℃下保温6h以上；出窑拣选，完成转炉用镁碳砖的制备。
所制备的转炉用镁碳砖的理化指标按质量百分比计为：MgO≥60％，Al2O3≥30％；性能指标为：200℃烘后体积密度≥3.14g/cm3，显气孔率≤3％，耐压强度≥40MPa，线变化率0～1.0％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过在原料中引入镁铝尖晶石，能够很好适应酸性冶炼环境；引入石墨、抗氧化剂，能很好适用骤冷骤热使用条件；引入促烧结剂，在使用温度可使砖坯具有较高的强度；
2)结合剂采用润湿性及保湿性较好的树脂，同时通过严格控制泥料温度，避免温度过高造成混好的泥料干的太快，从而保证成型质量；
3)使用高吨位压力机，严格控制镁碳砖的体积密度、显气孔率、耐压性、抗折性等性能指标，满足化铁转炉的使用要求，对钢厂持续稳定生产具有重要意义。
具体实施方式
一种转炉用镁碳砖，由下列重量份数的原料经混练、成型、热处理工艺制备而成：3mm≤粒度＜5mm的电熔镁砂10～40份；1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂5～30份；0mm≤粒度＜1mm的镁铝尖晶石砂10～20份；粒度为0～0.088mm的镁铝尖晶石细粉5～20份；鳞片状石墨12～16份；结合剂1～3份；添加剂0～6份，不包含0份。
所述电熔镁砂的理化指标按质量百分比计为：MgO≥97.5％，CaO≤1.6％，SiO2≤1.4％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
所述镁铝尖晶石砂及镁铝尖晶石细粉的理化指标按质量百分比计为：MgO≥28％，Al2O3≥65％，SiO2≤0.5％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
所述鳞片状石墨的粒度＜0.088mm，含碳质量百分比为：C≥93.0％。
所述结合剂为酚醛树脂，其固含量≥80％，理化指标按质量百分比计为：残碳≥46％，游离酚≤10％，水分≤3.0％；pH值为6～7。
所述添加剂为硅粉、铝粉、硅粉-铝粉复合粉、沥青粉、铁粉、碳化硅、碳化硼、镁铝合金粉中的一种或一种以上任意混合的混合物，粒级≤320目。
所述一种转炉用镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
1)配料：将添加剂在振动磨中干混均匀，制成共磨粉备用；将各粒度的电熔镁砂、镁铝尖晶石砂，以及结合剂、添加剂、鳞片状石墨分别按配比秤好备用；
2)混练：将3mm≤粒度＜5mm、1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂预热到30～40℃，与预热到40～50℃的结合剂一起加入混练机中，搅拌3～5min，使结合剂均匀包裹在电熔镁砂颗粒表面；再加入镁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石细粉及鳞片状石墨，混合搅拌1～2min；最后加入共磨粉，先以800～1200r/min的转速高速混合8～12min，再以400～600r/min的转速低速混合10～15min；出料时保证出料温度低于50℃；
3)成型：泥料出碾到开始成型的时间控制在30分钟以内，以保证泥料湿度；采用高吨位压力机成型，成型时按四角扒料、四角摁料、高压成型、先轻后重的原则进行操作；制成镁碳砖砖坯；
4)热处理：成型后的镁碳砖砖坯送入隧道窑中进行热处理，从常温到110℃加热时间为8h，从110℃到200℃加热时间为8h，200℃下保温6h以上；出窑拣选，完成转炉用镁碳砖的制备。
所制备的转炉用镁碳砖的理化指标按质量百分比计为：MgO≥60％，Al2O3≥30％；性能指标为：200℃烘后体积密度≥3.14g/cm3，显气孔率≤3％，耐压强度≥40MPa，线变化率0～1.0％。
本发明所述转炉用镁碳砖的使用环境为氧化环境，酸性条件，低温，同时经常骤冷骤热，为满足上述使用条件，本发明所述转炉用镁碳砖的骨料选用耐高温镁砂，小颗粒料及细粉选用耐酸性环境较好的镁铝尖晶石，引入石墨加强砖体热震稳定性，同时引入具有抗氧化、促烧结作用的结合剂以满足使用要求；在制备过程中，混炼工序严格控制泥料包裹效果及温度，成型工序使用高吨位压力机，以严格控制体密、气孔、耐压、抗折等指标。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例包含6个具体实施例，所述转炉用镁碳砖的配料比例如表1所示。
表1
本实施例中一种转炉用镁碳砖的制备方法如下：
1)配料：将添加剂在振动磨中干混均匀，制成共磨粉备用，将各粒度的电熔镁砂、镁铝尖晶石砂，以及结合剂、添加剂、鳞片状石墨按配比称好备用；
2)混练：将3mm≤粒度＜5mm、1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂预热到35℃，与预热到45℃的酚醛树脂进行混合，搅拌4min，使结合剂均匀包裹在电熔镁砂颗粒表面，再加入镁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石细粉及鳞片状石墨，混合搅拌2min，最后加入共磨粉先以1000r/min的转速高速混合10min，再以500r/min的转速低速混合12min后出料，出料温度45℃；为避免干料生产，严格控制泥料等待时间，要求泥料出碾到开始成型的时间控制在30分钟以内，以保证泥料湿度；
3)成型：采用高吨位压力机成型，强调四角扒料、四角摁料、高压成型，先轻后重的操作原则。
4)热处理：将成型后的镁碳砖砖坯送入隧道窑中进行热处理，从常温到110℃加热8h，从110℃加热到200℃加热8h，200℃下保温6h，出窑拣选，完成转炉用镁碳砖的制备过程。
本实施例中，所制备的转炉用的理化指标如下：MgO≥60％，Al2O3≥30％，200℃烘后体积密度≥3.14g/cm3，显气孔率≤3％，耐压强度≥40MPa，线变化率0～1.0％。
本实施例制备的转炉用镁碳砖在某钢厂100t化铁转炉中使用，使用寿命达5000炉，解决了钢厂高炉进入错峰限产阶段，铁水量不足等问题。对于钢厂生产持续稳定进行提供保障，对于增加钢厂经济效益具有重要的意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种转炉用镁碳砖，其特征在于，由下列重量份数的原料经混练、成型、热处理工艺制备而成：3mm≤粒度＜5mm的电熔镁砂10～40份；1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂5～30份；0mm≤粒度＜1mm的镁铝尖晶石砂10～20份；粒度为0～0.088mm的镁铝尖晶石细粉5～20份；鳞片状石墨12～16份；结合剂1～3份；添加剂0～6份，不包含0份。
2.根据权利要求1所述的一种转炉用镁碳砖，其特征在于，所述电熔镁砂的理化指标按质量百分比计为：MgO≥97.5％，CaO≤1.6％，SiO2≤1.4％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
3.根据权利要求1所述的一种转炉用镁碳砖，其特征在于，所述镁铝尖晶石砂及镁铝尖晶石细粉的理化指标按质量百分比计为：MgO≥28％，Al2O3≥65％，SiO2≤0.5％，Fe2O3≤0.8％；体积密度≥3.45g/㎝3。
4.根据权利要求1所述的一种转炉用镁碳砖，其特征在于，所述鳞片状石墨的粒度＜0.088mm，含碳质量百分比为：C≥93.0％。
5.根据权利要求1所述的一种转炉用镁碳砖，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂，其固含量≥80％，理化指标按质量百分比计为：残碳≥46％，游离酚≤10％，水分≤3.0％；pH值为6～7。
6.根据权利要求1所述的一种转炉用镁碳砖，其特征在于，所述添加剂为硅粉、铝粉、硅粉-铝粉复合粉、沥青粉、铁粉、碳化硅、碳化硼、镁铝合金粉中的一种或一种以上任意混合的混合物，粒级≤320目。
7.如权利要求1所述一种转炉用镁碳砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配料：将添加剂在振动磨中干混均匀，制成共磨粉备用；将各粒度的电熔镁砂、镁铝尖晶石砂，以及结合剂、添加剂、鳞片状石墨分别按配比秤好备用；
2)混练：将3mm≤粒度＜5mm、1mm≤粒度＜3mm的电熔镁砂预热到30～40℃，与预热到40～50℃的结合剂一起加入混练机中，搅拌3～5min，使结合剂均匀包裹在电熔镁砂颗粒表面；再加入镁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石细粉及鳞片状石墨，混合搅拌1～2min；最后加入共磨粉，先以800～1200r/min的转速高速混合8～12min，再以400～600r/min的转速低速混合10～15min；出料时保证出料温度低于50℃；
3)成型：泥料出碾到开始成型的时间控制在30分钟以内，以保证泥料湿度；采用高吨位压力机成型，成型时按四角扒料、四角摁料、高压成型、先轻后重的原则进行操作；制成镁碳砖砖坯；
4)热处理：成型后的镁碳砖砖坯送入隧道窑中进行热处理，从常温到110℃加热时间为8h，从110℃到200℃加热时间为8h，200℃下保温6h以上；出窑拣选，完成转炉用镁碳砖的制备。
8.根据权利要求7所述一种转炉用镁碳砖的制备方法，其特征在于，所制备的转炉用镁碳砖的理化指标按质量百分比计为：MgO≥60％，Al2O3≥30％；性能指标为：200℃烘后体积密度≥3.14g/cm3，显气孔率≤3％，耐压强度≥40MPa，线变化率0～1.0％。
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