CN108911767A - 一种rh精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法 - Google Patents

一种rh精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法。以重量百分含量表示,主要由粒度5~3mm的刚玉20~30%,粒度3~1mm的刚玉20~30%,粒度1~0mm的刚玉15~25%,粒度200目的刚玉10~20%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石3~10%,氧化铝微粉3~10%和粒度200目的金属铝粉5~10%组成;另外,加入占上述原料总重量2.5~3.5%的热固性酚醛树脂。将各种原料强力预混,得到混合物料;混合物料采用压力机挤压成型为砖坯;将砖坯热处理,最后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。本发明制备的产品中由于引入刚玉体系,耐压强度、体积密度、热震稳定性均得到了显著提高。

Description

一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法
一、技术领域:
本发明涉及RH精炼炉用耐火材料技术领域,具体涉及一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法。
二、背景技术:
RH精炼炉各主要部位按其在炉外精炼中所具有的不同功能及位置,分别称为:浸渍管、环流管、下部槽、中部槽(包括合金加料口)、上部槽、热顶盖(又称热弯管)(包括人孔)等部位。在钢水精炼时,浸渍管、环流管、下部槽,工作温度处于1600℃以上,并且直接接触钢水与钢渣,是易损坏部位,也是RH精炼炉的关键部位。
为配合“绿色耐材”战略,实现“品种质量优良化、资源能源节约化、生产过程环保化、使用过程无害化”。在最近几年里,RH精炼炉用耐火材料已经由镁铬砖逐渐发展为无铬耐火材料。目前,国内使用比较多的是无铬不烧砖,该类砖是一种主要含有镁砂、尖晶石、金属粉等原料、以树脂结合的镁尖晶石无铬不烧砖。这种无铬不烧砖在使用效果上基本与镁铬砖相当。
但是,近来政府主管部门对企业开展环保专项治理工作力度的不断加大,政府强有力的污染治理措施在全国范围内开展,促使RH精炼炉用镁质体系产品(包含镁尖晶石无铬不烧砖和烧成镁铬砖)所用原料镁砂(镁铬熔块)价格大幅度上涨,有些镁砂有价无货。目前,RH精炼炉用镁质体系耐火材料镁尖晶石无铬砖和镁铬砖尽管售价有所提高,但无法弥补镁质原料价格的大幅提高,有些产品已经无利润,有时会出现负利润,而且增加了下游企业炼钢成本。
另外,随着炼钢炉外精炼比例的提高,要求经过RH精炼的钢量越来越大,因此钢厂要求RH精炼炉的使用寿命不断提高。众所周知,由于RH炉使用环境是间断性的,在使用过程中,RH浸渍管、环流管和下部槽等关键部位受急冷急热影响,易出现局部剥落现象,造成局部的侵蚀过快。目前使用镁质体系(包括镁铬砖和镁尖晶石不烧砖)耐火砖的热震(1100℃水冷)只有2~4次,最高也不超过5次。因此,在抗热震稳定性方面还需进一步提高。
因此,研发一种新的刚玉体系无铬不烧砖是非常必要的,并且该产品既要复合绿色耐材的战略要求,又能提高RH精炼炉关键部位的使用效果;最重要的是在目前生态环境下,能够大大降低生产成本,从而为RH精炼炉用耐火材料的使用提供一种新的选材。
三、发明内容:
本发明要解决的技术问题是:根据目前RH精炼炉关键部位用耐火材料存在的不足之处,本发明提供一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖及其制备方法。利用本发明制备的产品是刚玉体系不烧砖,其环境污染小、安全可靠性高、抗侵蚀能力强,热震稳定性高(1100℃水冷15次以上),并且性价比较高。
为了解决上述问题,本发明采取的技术方案是:
本发明提供一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,所述刚玉体系不烧砖主要由粒度5~3mm的刚玉20~30%,粒度3~1mm的刚玉20~30%,粒度1~0mm的刚玉15~25%,粒度200目的刚玉10~20%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石3~10%,氧化铝微粉3~10%和粒度200目的金属铝粉5~10%组成;另外,加入占上述原料总重量2.5~3.5%的热固性酚醛树脂。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,所述刚玉为棕刚玉、致密刚玉、白刚玉和板状刚玉中的至少一种。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3质量百分含量≥70wt%。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,所述金属铝粉中Al质量百分含量≥98wt%。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,所述氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉或煅烧氧化铝微粉。
另外,提供一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
a、首先按照上述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的原料配比组成称取各种原料;将称取的各种原料置于强力混砂机中预混20~40min,得到混合物料;
b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内,采用压力机挤压成型为砖坯;
c、将步骤b成型好的砖坯放入干燥器进行热处理,热处理后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,步骤b中压力机的压力为630吨或1000吨。
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,步骤b中所述砖坯的体积密度≥3.25g/m3
根据上述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,步骤c中所述热处理的具体过程为:以10℃/小时的升温速率由常温升至200~220℃,温度达到200~220℃时保温24小时,保温结束后降温至室温,降温时间为8~12小时;降温结束后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
本发明的积极有益效果:
1、本发明技术方案通过将刚玉作为主要原料引入到RH精炼炉关键部位用耐火材料当中,在目前环保形势下,不仅降低了生产成本,最重要的是刚玉固有的体积稳定性,相对于镁质体系耐火材料大大提高了热震稳定性。
2、本发明采用特定量的金属铝粉引入作为基质的刚玉尖晶石耐火材料中,使制得的刚玉体系不烧砖达到与镁质体系料相同甚至更优异的高温抗渣侵蚀性能。所加入的金属Al粉与树脂碳化后的C生成Al4C3晶须,然后转化成刚玉和C,结果使材料更致密。除此之外,在高温使用过程中,材料气孔的O2被C化合后形成了纯N2气氛的条件下,Al与尖晶石形成MgAlON固溶体,从而提高材料的抗渣能力。因此,本发明弥补了刚玉体系抗碱性渣能力差的弱点。
3、本发明刚玉体系不烧砖是以刚玉作为主要原料,加入特定量的金属铝粉,经合理级配、高压成型、低温烘烤而成;本发明制备的刚玉体系不烧砖的综合性能优良,相关性能指标详见表1所示。
4、本发明制备的产品适用于RH精炼炉用耐火材料,与镁质体系砖相比具有优良的热震稳定性,明显提高了RH精炼炉的使用寿命,大大降低了钢厂的生产成本,使其RH精炼炉耐火材料的使用具有多样化。因此,本发明具有显著的经济效益和社会效益。
表1本发明产品刚玉体系不烧砖的相关性能指标检测数据
四、具体实施方式
以下结合实施例进一步阐述本发明,但并不限制本发明技术方案保护的范围。
实施例1:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的棕刚玉25%,粒度3~1mm的棕刚玉25%,粒度1~0mm的棕刚玉20%,粒度200目的棕刚玉15%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石7%,煅烧氧化铝微粉3%和粒度200目的金属铝粉5%组成;另外,加入占上述原料总重量3.0%的热固性酚醛树脂。
实施例1中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例2:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的白刚玉20%,粒度3~1mm的白刚玉30%,粒度1~0mm的白刚玉15%,粒度200目的白刚玉12%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石10%,煅烧氧化铝微粉5%和粒度200目的金属铝粉8%组成;另外,加入占上述原料总重量3.0%的热固性酚醛树脂。
实施例2中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例3:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的致密刚玉25%,粒度3~1mm的致密刚玉25%,粒度1~0mm的致密刚玉15%,粒度200目的致密刚玉14%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石10%,煅烧氧化铝微粉6%和粒度200目的金属铝粉5%组成;另外,加入占上述原料总重量3.5%的热固性酚醛树脂。
实施例3中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例4:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的板状刚玉30%,粒度3~1mm的板状刚玉20%,粒度1~0mm的板状刚玉15%,粒度200目的板状刚玉12%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石10%,煅烧氧化铝微粉3%和粒度200目的金属铝粉10%组成;另外,加入占上述原料总重量2.5%的热固性酚醛树脂。
实施例4中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例5:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的棕刚玉20%,粒度3~1mm的棕刚玉30%,粒度1~0mm的棕刚玉20%,粒度200目的棕刚玉19%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石3%,煅烧氧化铝微粉3%和粒度200目的金属铝粉5%组成;另外,加入占上述原料总重量2.5%的热固性酚醛树脂。
实施例5中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例6:
本发明RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,以重量百分含量表示,由粒度5~3mm的白刚玉25%,粒度3~1mm的白刚玉20%,粒度1~0mm的白刚玉25%,粒度200目的白刚玉10%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石10%,煅烧氧化铝微粉3%和粒度200目的金属铝粉7%组成;另外,加入占上述原料总重量3.0%的热固性酚醛树脂。
实施例6中采用的电熔镁铝尖晶石中Al2O3的质量百分含量≥70wt%;金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%;煅烧氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
实施例7:
本发明实施例1-3所述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,该制备方法的详细步骤如下:
a、首先按照实施例1-3任一所述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的原料配比组成称取各种原料;将称取的各种原料置于强力混砂机中预混30min,得到混合物料;
b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内,采用630吨压力机挤压成型为砖坯(砖坯的体积密度≥3.25g/m3);
c、将步骤b成型好的砖坯放入干燥器进行热处理,热处理后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖;
所述热处理的具体过程为:以10℃/小时的升温速率由常温升至200℃,温度达到200℃时保温24小时,保温结束后降温至室温,降温时间为10小时;降温结束后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
实施例8:
本发明实施例4-6所述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,该制备方法的详细步骤如下:
a、首先按照实施例4-6任一所述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的原料配比组成称取各种原料;将称取的各种原料置于强力混砂机中预混35min,得到混合物料;
b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内,采用1000吨压力机挤压成型为砖坯(砖坯的体积密度≥3.25g/m3);
c、将步骤b成型好的砖坯放入干燥器进行热处理,热处理后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖;
所述热处理的具体过程为:以10℃/小时的升温速率由常温升至220℃,温度达到220℃时保温24小时,保温结束后降温至室温,降温时间为12小时;降温结束后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
利用本发明实施例1-6制备的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖性能检测结果和现有镁质体系不烧砖性能检测结果比较详见表2所示。
表2本发明实施例1-6产品和现有镁质体系不烧砖性能检测结果对比表
由以上相关性能检测结果对比可以看出,本发明制备的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖由于引入刚玉体系,耐压强度、体积密度、热震稳定性均得到了显著提高。

Claims (10)

1.一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:以重量百分含量表示,所述刚玉体系不烧砖主要由粒度5~3mm的刚玉20~30%,粒度3~1mm的刚玉20~30%,粒度1~0mm的刚玉15~25%,粒度200目的刚玉10~20%,粒度325目的电熔镁铝尖晶石3~10%,氧化铝微粉3~10%和粒度200目的金属铝粉5~10%组成;另外,加入占上述原料总重量2.5~3.5%的热固性酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:所述刚玉为棕刚玉、致密刚玉、白刚玉和板状刚玉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:所述电熔镁铝尖晶石中Al2O3质量百分含量≥70wt%。
4.根据权利要求1所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:所述金属铝粉中Al质量百分含量≥98wt%。
5.根据权利要求1所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:所述氧化铝微粉的粒度为3~5微米。
6.根据权利要求1所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖,其特征在于:所述氧化铝微粉为活性氧化铝微粉或煅烧氧化铝微粉。
7.一种RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
a、首先按照权利要求1所述RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的原料配比组成称取各种原料;将称取的各种原料置于强力混砂机中预混20~40min,得到混合物料;
b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内,采用压力机挤压成型为砖坯;
c、将步骤b成型好的砖坯放入干燥器进行热处理,热处理后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
8.根据权利要求7所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,其特征在于:步骤b中压力机的压力为630吨或1000吨。
9.根据权利要求7所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,其特征在于:步骤b中所述砖坯的体积密度≥3.25g/m3
10.根据权利要求7所述的RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖的制备方法,其特征在于,步骤c中所述热处理的具体过程为:以10℃/小时的升温速率由常温升至200~220℃,温度达到200~220℃时保温24小时,保温结束后降温至室温,降温时间为8~12小时;降温结束后得到产品RH精炼炉关键部位用刚玉体系不烧砖。
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