CN110386808A - 一种耐冲刷铝镁尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化铝和金属粉添加剂，按照质量份数计，所述刚玉70‑80份、铝镁尖晶石10‑15份、镁砂粉2‑5份、氧化镁2‑6份、氧化铝3‑6份和金属粉添加剂4‑8份，共计100份。本发明提供一种强度高、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和高温性能好，使用寿命长的耐冲刷铝镁尖晶石砖；耐冲刷铝镁尖晶石砖形成过程中的膨胀降低到3％‑5％之间，大大提高了耐冲刷铝镁尖晶石砖的强度，提高了耐冲刷铝镁尖晶石砖的抗侵蚀性和热震稳定性。

Description

一种耐冲刷铝镁尖晶石砖及其制备方法
技术领域
本发明是一种耐冲刷铝镁尖晶石砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
我国有色行业的产量和品种都有很大发展。为适应这一发展，我国耐火材料不断进行品种与装备的更新换代，改变了过去传统的粘土、高铝、硅质、镁质制品为主的四大类品种结构。根据钢铁工业的发展重点，虽然钢产量不会有大的增长，但钢铁连铸比及精炼比将继续提高，设备继续趋向大型化和现代化。钢铁工业发展的这些特征，促使耐火材料仍继续提高产品质量、扩大品种，同时围绕节能降耗，研发出一定不同的功能的复合型耐火材料，是未来耐火材料行业发展的趋势。
为提高高温窑炉工作层的使用寿命，其材质的选择尤为重要。高温冶炼窑炉的工作层炉衬损毁机理主要是熔融金属、金属氧化物或熔渣的浸透和温度应力的作用而造成的。由于在窑炉衬体中存在着温度梯度，当熔融金属、氧化物或熔渣沿着衬体的缝隙或气孔渗透到纵深内部时，则发生三种情况：
(1)熔融金属发生氧化、还原成形成低熔点的矿物，致使衬体受到侵蚀，或产生龟裂剥落；
(2)熔融金属或氧化物发生沉积，衬体膨胀而塌落；
(3)强碱性的熔融金属或熔渣，流动性很强，对耐火砖的冲刷和侵蚀较为严重。
现有技术中，单一的原位铝镁尖晶石或铁铬尖晶石形成的过程中，会形成6-15％的残余体积膨胀，适当的残余体积膨胀有力于耐火材料抗渣性能的提高，当原位铝镁尖晶石残余体积膨胀为6-15％时，能够产生较大的热应力裂纹，造成耐火材料抗折强度的降低，使耐火材料的荷重软化点较高，从而影响到耐火材料抗剥落性能的降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种耐冲刷铝镁尖晶石砖及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明有效控制了残余体积膨胀，使砖的体积稳定性更好，抗冲刷性能也更好。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化铝和金属粉添加剂，按照质量份数计，所述刚玉70-80份、铝镁尖晶石10-15份、镁砂粉2-5份、氧化镁2-6份、氧化铝3-6份和金属粉添加剂4-8份，共计100份。
进一步的，所述耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂结合。
进一步的，所述结合剂为酚醛树脂，所述结合剂的加入量为所述耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2-6％。
进一步的，所述刚玉为烧结刚玉或电熔刚玉中一种，其化学组分的质量百分比为：Al2O3≥99.0％，SiO2≤0.2％，Fe2O3≤0.1％；颗粒体积密度≥ 3.50g/cm3。
进一步的，所述铝镁尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石中的一种。
进一步的，所述镁砂粉为烧结镁砂粉或电熔镁砂粉中的一种，其化学组分的质量百分比为：MgO≥97.5％，CaO≤1.4％，SiO2≤1.0％；颗粒的体积密度≥3.45g/cm3。
进一步的，所述金属粉添加剂为金属铝粉、金属铝镁合金粉中的一种或几种。
进一步的，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
进一步的，所述颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为200-325目，所述金属粉添加剂的粒度为100-200目。
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：所述刚玉70-80份、铝镁尖晶石10-15份、镁砂粉2-5份、氧化镁2-6份、氧化铝3-6份和金属粉添加剂4-8份，结合剂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2-6％；
步骤二：将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；
步骤三：成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；
步骤四：将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在24-28h；
步骤五：将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在 1480-1560℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本发明的有益效果：
(1)和传统的铝镁尖晶石砖相比，铝镁尖晶石碳砖由于加入了铝镁尖晶石，减少了砖中的尖晶石反应所产生的体积膨胀，有效控制了残余体积膨胀，使砖的体积稳定性更好，抗冲刷性能也更好。
(2)本发明提供一种强度高、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和高温性能好，使用寿命长的铝镁尖晶石砖；铝镁尖晶石砖形成过程中的膨胀降低到3％-5％之间，大大提高了铝镁尖晶石砖的强度，提高了铝镁尖晶石砖的抗侵蚀性和热震稳定性。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括烧结刚玉、烧结尖晶石、烧结镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝粉，按照质量份数计，烧结刚玉70份、烧结尖晶石 15份、烧结镁砂粉2份、氧化镁5份、氧化铝3份和金属铝粉5份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的6％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在 150℃，时间控制在24h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为200目，金属铝粉的粒度为100目。
实施例2
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括电熔刚玉、电熔尖晶石、电熔镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝镁合金粉，按照质量份数计，电熔刚玉70份、电熔尖晶石10份、电熔镁砂粉5份、氧化镁2份、氧化铝5份和金属铝镁合金粉 8份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的5％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在26h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1500℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为250目，金属铝粉的粒度为150目。
实施例3
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括电熔刚玉、烧结尖晶石、电熔镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝镁合金粉，按照质量份数计，电熔刚玉77份、烧结尖晶石10份、电熔镁砂粉3份、氧化镁3份、氧化铝3份和金属铝镁合金粉4份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在25h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1560℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为300目，金属铝粉的粒度为150目。
实施例4
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括烧结刚玉、烧结尖晶石、电熔镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝粉，按照质量份数计，烧结刚玉75份、烧结尖晶石 13份、电熔镁砂粉2份、氧化镁3份、氧化铝3份和金属铝粉4份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的3％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在 150℃，时间控制在28h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1560℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为300目，金属铝粉的粒度为200目。
实施例5
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括电熔刚玉、烧结尖晶石、烧结镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝粉，按照质量份数计，电熔刚玉70份、烧结尖晶石 10份、烧结镁砂粉4份、氧化镁5份、氧化铝5份和金属铝粉6份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的5％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在 150℃，时间控制在28h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1500℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为300目，金属铝粉的粒度为200目。
实施例6
一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，包括电熔刚玉、电熔尖晶石、烧结镁砂粉、氧化镁、氧化铝和金属铝粉，按照质量份数计，电熔刚玉73份、电熔尖晶石 12份、烧结镁砂粉2份、氧化镁3份、氧化铝3份和金属铝粉7份，耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂(酚醛树脂)结合，其中酚醛树脂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2％；将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在 150℃，时间控制在28h；将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
本实施例中，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
本实施例中，颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为200目，金属铝粉的粒度为150目。
表1显示了实施例1-6中各耐冲刷铝镁尖晶石砖的性能。
表1实施例1-6中各耐冲刷铝镁尖晶石砖的性能
从表1可以看出，本技术方案所述的耐冲刷铝镁尖晶石砖，显气孔率为： 3-4％，耐压强度为122-156MPa，抗冲刷性、抗氧化性、抗侵蚀性、抗渗透性等性能均达到优良级别，使用寿命长，不含有害元素铬的耐冲刷铝镁尖晶石砖，避免对人体和环境造成污染危害，并且生产成本低，应用领域广泛。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，包括刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化铝和金属粉添加剂，按照质量份数计，所述刚玉70-80份、铝镁尖晶石10-15份、镁砂粉2-5份、氧化镁2-6份、氧化铝3-6份和金属粉添加剂4-8份，共计100份。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述耐冲刷铝镁尖晶石砖的各组分通过结合剂结合。
3.根据权利要求2所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂，所述结合剂的加入量为所述耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2-6％。
4.根据权利要求1所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述刚玉为烧结刚玉或电熔刚玉中一种，其化学组分的质量百分比为：Al2O3≥99.0％，SiO2≤0.2％，Fe2O3≤0.1％；颗粒体积密度≥3.50g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述铝镁尖晶石为烧结尖晶石或电熔尖晶石中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述镁砂粉为烧结镁砂粉或电熔镁砂粉中的一种，其化学组分的质量百分比为：MgO≥97.5％，CaO≤1.4％，SiO2≤1.0％；颗粒的体积密度≥3.45g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述金属粉添加剂为金属铝粉、金属铝镁合金粉中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，刚玉、铝镁尖晶石、镁砂粉、氧化镁、氧化铝的颗粒状和细粉状的粒度比为3:1。
9.根据权利要求8所述的一种耐冲刷铝镁尖晶石砖，其特征在于，所述颗粒的粒径≤3mm，细粉的粒度为200-325目，所述金属粉添加剂的粒度为100-200目。
10.一种制备如权利要求9所述的耐冲刷铝镁尖晶石砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：所述刚玉70-80份、铝镁尖晶石10-15份、镁砂粉2-5份、氧化镁2-6份、氧化铝3-6份和金属粉添加剂4-8份，结合剂的加入量为耐冲刷铝镁尖晶石砖重量的2-6％；
步骤二：将混合好的物料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；
步骤三：成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；
步骤四：将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在24-28h；
步骤五：将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480-1560℃，制成耐冲刷铝镁尖晶石砖。
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