CN109678534B - 钢包炉衬用铝镁碳砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢包炉衬用铝镁碳砖，按重量百分比包括50～70％的铝镁碳再生料、5～20％的镁砂、10～25％的α‑Al2O3、3～10％的AlN、2～6％的鳞片石墨、2～3％的碳化硅及2.5～3.5％的酚醛树脂。本发明的铝镁碳砖由于加入AlN，相比传统铝镁碳砖，更耐高温冲刷，在使用温度下降低了砖体膨胀悉数，维持了体积稳定性，AlN的不受熔融金属侵蚀，提高了材料的抗渣性；加入的石墨量较少，有利于钢水脱碳，冶炼超低碳钢种；大量采用了铝镁碳砖再生料，较大降低了高铝矾土熟料或刚玉颗粒料的使用量，生产成本更低，具有较好的社会效益和经济效益。

Description

钢包炉衬用铝镁碳砖
技术领域
本发明涉及钢包精炼用炉衬砖，具体涉及一种钢包炉衬用铝镁碳砖。
背景技术
通常钢包内衬用耐火材料为铝镁碳砖，有矾土(刚玉)、镁砂、石墨通过酚醛树脂结合机压制成，具有较好的性能；其损毁方式主要为钢液和渣侵蚀、热冲刷剥落、热态体积变化过大造成的损毁。随着精炼工艺的提高，传统铝镁碳砖难以满足精炼工艺要求。市场常见的铝镁碳砖中石墨的加入量为6～12％wt，碳的引入加强了材料与钢水的不润湿性，提高了材料的抗渣性和热稳定性，但碳含量过高不利于超洁净钢的生产。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种既能少量引入石墨，又能确保材料良好的热稳定性、抗渣性和热态强度的钢包炉衬用铝镁碳砖。
为实现上述目的，本发明所设计的钢包炉衬用铝镁碳砖，按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000011
进一步地，所述铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000012
Figure BDA0001908772370000021
进一步地，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm；其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的5～25％，1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的15～50％，3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的30～50％。
进一步地，所述镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm；其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的60～65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35～40％。
进一步地，所述α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm。
进一步地，所述氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm。
进一步地，所述鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm。
进一步地，所述碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm。
进一步地，所述硅微粉粒度≤0.088mm。
进一步地，所述酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
控制镁砂的粒度≤1mm、Al2O3粒度≤0.088mm能增加铝镁碳砖的高温反应产物MgAl2O3的量，使砖体产生微膨胀，填充颗粒间空隙，降低铝镁碳砖的显气孔率，改善铝镁碳砖在使用过程中抗渣性，并具有良好的热震稳定性。若镁砂粒度≥1mm、Al2O3粒度≥0.088mm，高温下，颗粒间难以充分反应，MgAl2O3仅在镁砂颗粒表面形成极少量，难以达到提高高温使用性能的效果。
AlN的导热率高达260W/(M.K)，比Al2O3高5～8倍，已细粉形式(粒度≤0.088mm)引入使得铝镁碳砖基质更耐高温冲刷，提高了铝镁碳砖的热态强度，AlN不受熔融金属侵蚀，提高了铝镁碳砖的抗渣性；另外，AlN高温下可向Al2O3和MgAl2O4中固溶，对砖的基质部分有增强作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明的铝镁碳砖由于加入AlN，相比传统铝镁碳砖，更耐高温冲刷，在使用温度下降低了砖体膨胀悉数，维持了体积稳定性，AlN的不受熔融金属侵蚀，提高了材料的抗渣性；加入的石墨量较少，有利于钢水脱碳，冶炼超低碳钢种；大量采用了铝镁碳砖再生料，较大降低了高铝矾土熟料或刚玉颗粒料的使用量，生产成本更低，具有较好的社会效益和经济效益；
2)本发明的铝镁碳砖热膨胀系数低、热稳定性好、热态强度好，且碳含量较低、抗渣侵蚀性好、使用寿命长，能满足钢包精炼工艺，尤其是LF精炼。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例1
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000031
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的5％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的45％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
实施例1制得的铝镁碳砖体积密度为2.93g/cm3，显气孔率8.1％，1400℃保温半小时的抗折强度为16.9MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为26.3％。
实施例2
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000041
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的5％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的45％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
实施例2制得的铝镁碳砖体积密度为2.95g/cm3，显气孔率7.9％，1400℃保温半小时的抗折强度为17.5MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为25.9％。
实施例3
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000051
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的5％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的45％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
实施例3制得的铝镁碳砖体积密度为2.94g/cm3，显气孔率8.0％，1400℃保温半小时的抗折强度为17.1MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为26.1％。
对比例1
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000061
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的20％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的30％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的60％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的40％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
对比例1制得的铝镁碳砖体积密度为2.87g/cm3，显气孔率9.4％，1400℃保温半小时的抗折强度为10.3MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为40.2％。
对比例2
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000071
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的20％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的30％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的10％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的90％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
对比例2制得的铝镁碳砖体积密度为2.87g/cm3，显气孔率9.1％，1400℃保温半小时的抗折强度为11.5MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为39.4％。
对比例3
铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure BDA0001908772370000072
Figure BDA0001908772370000081
其中，所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳砖再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的5％、1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的50％、3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳砖再生料占铝镁碳砖再生料总质量的45％；镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm，其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35％；α-Al2O3中Al2O3的的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm；鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm；碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm；硅微粉粒度≤0.088mm；酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
对比例3制得的铝镁碳砖体积密度为2.88g/cm3，显气孔率8.4％，1400℃保温半小时的抗折强度为13.5MPa，静态坩埚法检测抗渣侵蚀性指标为29.9％。
由上述三个对比例和三个实施例可以看出，加入了α-Al2O3和AlN且重量百分比分别为10～25％、3～10％的铝镁碳砖体积密度大于对比例，显气孔率小于对比例，抗折强度大于对比例，抗渣侵蚀小于对比例，即本发明由于加入AlN，相比传统铝镁碳砖，更耐高温冲刷，在使用温度下降低了砖体膨胀悉数，维持了体积稳定性，AlN的不受熔融金属侵蚀，提高了材料的抗渣性，AlN高温下可向Al2O3和MgAl2O4中固溶，对砖的基质部分有增强作用。

Claims (5)

1.一种钢包炉衬用铝镁碳砖，其特征在于：所述铝镁碳砖按重量百分比包括如下原料：
Figure FDA0003091570800000011
所述镁砂中MgO的质量百分比≥97％，且镁砂的粒度≤1mm；其中：0.088mm≤粒度≤1mm的镁砂占镁砂总质量的60～65％，粒度≤0.088mm的镁砂占镁砂总质量的35～40％；所述α-Al2O3中Al2O3的质量百分比≥99％，且粒度≤0.088mm；所述氮化铝中AlN的质量百分比≥98％，且粒度≤0.088mm。
2.根据权利要求1所述钢包炉衬用铝镁碳砖，其特征在于：所述铝镁碳再生料中Al2O3的质量百分比≥45％，且铝镁碳再生料粒度为0.088mm≤粒度≤6mm；其中：0.088mm≤粒度≤1mm的铝镁碳再生料占铝镁碳再生料总质量的5～25％，1mm≤粒度≤3mm的铝镁碳再生料占铝镁碳再生料总质量的15～50％，3mm≤粒度≤5mm的铝镁碳再生料占铝镁碳再生料总质量的30～50％。
3.根据权利要求1所述钢包炉衬用铝镁碳砖，其特征在于：所述鳞片石墨中C的质量百分比≥94％，且粒度≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述钢包炉衬用铝镁碳砖，其特征在于：所述碳化硅中SiC的质量百分比≥96％，且粒度≤0.088mm。
5.根据权利要求1所述钢包炉衬用铝镁碳砖，其特征在于：所述酚醛树脂为热固型酚醛树脂。
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