CN111704443A - 一种中频炉用铝镁质捣打料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及中频炉用耐火材料领域，尤其涉及一种中频炉用铝镁质捣打料及其制备方法。本发明所设计的一种中频炉用铝镁质捣打料，其特征在于，所述中频炉用铝镁质捣打料包括原料和结合剂，所述原料的组分及含量为，30～40wt％的电熔刚玉颗粒、25～35wt％的回收炉体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗粒、10～17wt％的板状刚玉和4～10wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为，0.5～1.5wt％的硅微粉和1.0～3.0wt％的铝溶胶；得到的中频炉用铝镁质捣打料具有中低温强度高、烧结温度低和烘烤时间短以及低成本的特点。

Description

一种中频炉用铝镁质捣打料及其制备方法
技术领域
本发明涉及中频炉用耐火材料领域，尤其涉及一种中频炉用铝镁 质捣打料及其制备方法。
背景技术
中频炉的使用范围非常广泛，其已成为碳钢冶炼、铸造以及合金 钢冶炼的重要生产设备之一。炉衬材料性价比的高低直接影响着冶炼 成本。在使用过程中，捣打料形成烧结层、过渡层和松散层三层结构， 工作层抵抗钢液的冲刷和侵蚀，非工作层保持未烧的松散状态，以吸 收应力，达到阻止工作层裂纹扩展的目的。
目前，传统中频炉捣打料普遍以刚玉氧化镁为主要材质，综合成 本较高，而且传统中频炉捣打料的中低温强度低，致使烤炉过程中极 易出现垮炉的现象，同时该捣打料高温烧结困难，需要很高的烧结温 度及较长的保温时间，炉衬烘烤难度较大。
发明内容
为了克服以上问题，本发明的目的是提供一种中频炉用铝镁质捣 打料及其制备方法，得到的中频炉用铝镁质捣打料具有中低温强度高、 烧结温度低和烘烤时间短以及低成本的特点。
为实现上述目的，本发明所设计的一种中频炉用铝镁质捣打料， 其特征在于，所述中频炉用铝镁质捣打料包括原料和结合剂，所述原 料的组分及含量为，30～40wt％的电熔刚玉颗粒、25～35wt％的回收炉 体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗粒、10～17wt％的板状刚玉和4～10wt％ 的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为，0.5～1.5wt％ 的硅微粉和1.0～3.0wt％的铝溶胶；
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥94wt％；
所述回收炉体捣打料的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥82wt％、 MgO≥6wt％；
所述废无碳砖颗粒为0.5～5mm，其中Al2O3≥85wt％、MgO≥5wt％；
所述板状刚玉的粒度为＜1mm，其中Al2O3≥98wt％；
所述电熔镁砂细粉的粒度为＜75μm，其中MgO≥95wt％；
所述硅微粉的粒度＜5μm，其中SiO2≥92wt％；
所述铝溶胶的胶粒粒径为20～70nm，其中Al2O3含量为20～40wt％。
作为优选方案，所述中频炉用铝镁质捣打料包括原料和结合剂， 所述原料的组分及含量为37～40wt％的电熔刚玉颗粒、32～35wt％的回 收炉体捣打料、10～14wt％的废无碳砖颗粒、10～12wt％的板状刚玉和 4～6wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为， 1.2～1.5wt％的硅微粉和2.4～3.0wt％的铝溶胶。
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，其特征在于，包括步骤： 首先配制原料，原料的组分及含量为30～40wt％的电熔刚玉颗粒、 25～35wt％的回收炉体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗粒、10～17wt％ 的板状刚玉和4～10wt％的电熔镁砂细粉；然后向原料中添加结合剂， 结合剂的组分及占原料的含量为，0.5～1.5wt％的硅微粉和1.0～3.0wt％ 的铝溶胶，将原料与结合剂混合均匀得到中频炉用铝镁质捣打料；
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥94wt％；
所述回收炉体捣打料的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥82wt％、 MgO≥6wt％；
所述废无碳砖颗粒为0.5～5mm，其中Al2O3≥85wt％、MgO≥5wt％；
所述板状刚玉的粒度为＜1mm，其中Al2O3≥98wt％；
所述电熔镁砂细粉的粒度为＜75μm，其中MgO≥95wt％；
所述硅微粉的粒度＜5μm，其中SiO2≥92wt％；
所述铝溶胶的胶粒粒径为20～70nm，其中Al2O3含量为20～40wt％。
作为优选方案，所述原料的组分及含量为37～40wt％的电熔刚玉 颗粒、32～35wt％的回收炉体捣打料、10～14wt％的废无碳砖颗粒、 10～12wt％的板状刚玉和4～6wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分 及占原料的含量为，1.2～1.5wt％的硅微粉和2.4～3.0wt％的铝溶胶。
作为优选方案，其特征在于，所述混合在混合机中混合，混合时 间为20～30min。
本发明的优点在于：与传统的中频炉用铝镁质捣打料相比，本发 明的中频炉用铝镁质捣打料具有以下优点：
(1)本发明的中频炉用铝镁质捣打料中添加了硅微粉和铝溶胶， 硅微粉能够与电熔镁砂细粉反应形成镁硅水凝胶，铝溶胶分解产生的 纳米氧化铝能够加剧分子间的反应碰撞，硅微粉和纳米氧化铝能够协 同促进原料中的硅微粉及镁砂在较低温度下发生反应，降低了捣打料 烧结的温度和时间，提高了中频炉用铝镁质捣打料中低温强度，不仅 节省了烧结能源，提高了烧结效率，而且避免在烘烤过程中出现垮炉 的现象。
(2)本发明中利用回收炉体捣打料和废无碳砖颗粒作为原料组 分，不仅实现资源的回收再利用，而且替代部分刚玉和镁砂，大幅度 降低原料成本。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说 明。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料的粒度做统一描 述，实施例中不再赘述。
中频炉用铝镁质捣打料的组分及其质量百分比为，30～40wt％的电 熔刚玉颗粒、25～35wt％的回收炉体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗 粒、10～17wt％的板状刚玉和4～10wt％的电熔镁砂细粉为原料，再外加 所述原料0.5～1.5wt％的硅微粉和1.0～3.0wt％的铝溶胶，混合均匀，即 得中频炉用铝镁质捣打料。
其中，电熔刚玉颗粒的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥94wt％；
回收炉体捣打料的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥82wt％、 MgO≥6wt％；
废无碳砖颗粒为0.5～5mm，其中Al2O3≥85wt％、MgO≥5wt％；
板状刚玉的粒度为＜1mm，其中Al2O3≥98wt％；
电熔镁砂细粉的粒度为＜75μm，其中MgO≥95wt％；
硅微粉的粒度＜5μm，其中SiO2≥92wt％。
实施例1
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为33wt％的电熔刚玉颗粒、28wt％的回收炉体捣打料、16wt％ 的废无碳砖颗粒、15wt％的板状刚玉和8wt％的电熔镁砂细粉；然后向 原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，0.5wt％的硅微 粉和1.7wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合20min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入2.5wt％的水混合均匀，烧结温度为1625℃，烘烤时 间为2.5h，保温时间为0.5h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后 体积密度2.75g/cm3，抗折强度4.5MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.72g/cm3，抗折强度5.8MPa，线变化率0.8％；1600℃×3h烧后体积 密度2.52g/cm3，抗折强度7.0MPa，线变化率2.1％。最高使用温度为 1700℃，炉龄为65炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低25％。
实施例2
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为30wt％的电熔刚玉颗粒、25wt％的回收炉体捣打料、18wt％ 的废无碳砖颗粒、17wt％的板状刚玉和10wt％的电熔镁砂细粉；然后 向原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，0.8wt％的硅 微粉和1.0wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合20min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入2.0wt％的水混合均匀，烧结温度为1630℃，烘烤时 间为3.5h，保温时间为0.75h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后 体积密度2.80g/cm3，抗折强度4.6MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.78g/cm3，抗折强度5.5MPa，线变化率1.0％；1600℃×3h烧后体积 密度2.56g/cm3，抗折强度9.0MPa，线变化率2.5％。最高使用温度为 1700℃，炉龄为70炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低30％。
实施例3
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为37wt％的电熔刚玉颗粒、32wt％的回收炉体捣打料、13wt％ 的废无碳砖颗粒、12wt％的板状刚玉和6wt％的电熔镁砂细粉；然后向 原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，0.8wt％的硅微 粉和2.4wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合30min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入3.0wt％的水混合均匀，烧结温度为1630℃，烘烤时 间为5.0h，保温时间为0.75h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后 体积密度2.80g/cm3，抗折强度4.0MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.78g/cm3，抗折强度5.3MPa，线变化率1.0％；1600℃×3h烧后体积 密度2.56g/cm3，抗折强度9.0MPa，线变化率2.5％。最高使用温度为 1690℃，炉龄为65炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低23％。
实施例4
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为33wt％的电熔刚玉颗粒、28wt％的回收炉体捣打料、16wt％ 的废无碳砖颗粒、15wt％的板状刚玉和8wt％的电熔镁砂细粉；然后向 原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，1.2wt％的硅微 粉和1.7wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合25min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入4wt％的水混合均匀，烧结温度为1630℃，烘烤时间 为4.0h，保温时间为0.75h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后体 积密度2.84g/cm3，抗折强度4.3MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.80g/cm3，抗折强度5.1MPa，线变化率1.0％；1600℃×3h烧后体积 密度2.60g/cm3，抗折强度10.0MPa，线变化率3.0％。最高使用温度 为1700℃，炉龄为70炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低25％。
实施例5
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为40wt％的电熔刚玉颗粒、32wt％的回收炉体捣打料、10wt％ 的废无碳砖颗粒、12wt％的板状刚玉和6wt％的电熔镁砂细粉；然后向 原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，1.5wt％的硅微 粉和2.4wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合20min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入4wt％的水混合均匀，烧结温度为1620℃，烘烤时间 为2.0h，保温时间为0.5h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后体 积密度2.83g/cm3，抗折强度5.1MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.76g/cm3，抗折强度6.3MPa，线变化率0.9％；1600℃×3h烧后体积 密度2.59g/cm3，抗折强度9.0MPa，线变化率3.0％。最高使用温度为 1700℃，炉龄为75炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低40％。
实施例6
一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料的 组分及含量为37wt％的电熔刚玉颗粒、35wt％的回收炉体捣打料、14wt％ 的废无碳砖颗粒、10wt％的板状刚玉和4wt％的电熔镁砂细粉；然后向 原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，1.2wt％的硅微 粉和3.0wt％的铝溶胶，将原料与结合剂在混合机中混合25min，混合均匀即得到中频炉用铝镁质捣打料。
施工时加入5wt％的水混合均匀，烧结温度为1625℃，烘烤时间 为2.5h，保温时间为0.75h；捣打料的理化性能为：110℃×24h烘后 体积密度2.88g/cm3，抗折强度4.8MPa；1100℃×3h烧后体积密度 2.83g/cm3，抗折强度6.0MPa，线变化率1.5％；1600℃×3h烧后体积 密度2.62g/cm3，抗折强度11.0MPa，线变化率3.6％。最高使用温度 为1705℃，炉龄为75炉次，炉龄稳定，较同类产品价格低30％。
对比例1
传统的中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料 的组分及含量为48％电熔刚玉颗粒、40％板状刚玉和12％电熔镁砂混 合均匀即得。
对比例2
传统的中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，首先配制原料，原料 的组分及含量为52％电熔刚玉颗粒、32％板状刚玉和16％电熔镁砂混 合均匀即得。
为了更加直观地表现实施例对比例，各组分和含量如表1所示：
表1
Figure BDA0002579866190000071
中频炉用铝镁质捣打料的性能测试：将配合好的中频炉用铝镁质 捣打料中加入水混合均匀，采用机械震动使捣打料堆积紧密，然后将 捣打料涂抹在中频炉上烧结，烧结后形成致密的炉衬，测量捣打料的 性能数据。实施例1～6以及对比例1～2的捣打料的性能数据如表2所 示：
表2
Figure BDA0002579866190000072
Figure BDA0002579866190000081
从表2中可以看出，采用本发明的中频炉用铝镁质捣打料具有以 下优点：
(1)本实施例相比于对比例，明显降低炉衬的烧结温度，缩短烘 烤时间和保温时间；
(2)本实施例中110℃强度在4.0～5.1MPa，1100℃强度在5.1～6.3 MPa，均高于传统的捣打料，本实施例的中频炉用铝镁质捣打料中低 温强度高，避免在烘烤过程中出现垮炉的现象；
(3)本发明利用回收炉体捣打料和废无碳砖颗粒作为原料组分， 不仅实现资源的回收再利用，而且替代部分刚玉和镁砂，大幅度降低 原料成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具 体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指 出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前 提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。 因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种中频炉用铝镁质捣打料，其特征在于，所述中频炉用铝镁质捣打料包括原料和结合剂，所述原料的组分及含量为，30～40wt％的电熔刚玉颗粒、25～35wt％的回收炉体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗粒、10～17wt％的板状刚玉和4～10wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为，0.5～1.5wt％的硅微粉和1.0～3.0wt％的铝溶胶；
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥94wt％；
所述回收炉体捣打料的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥82wt％、MgO≥6wt％；
所述废无碳砖颗粒为0.5～5mm，其中Al2O3≥85wt％、MgO≥5wt％；
所述板状刚玉的粒度为＜1mm，其中Al2O3≥98wt％；
所述电熔镁砂细粉的粒度为＜75μm，其中MgO≥95wt％；
所述硅微粉的粒度＜5μm，其中SiO2≥92wt％；
所述铝溶胶的胶粒粒径为20～70nm，其中Al2O3含量为20～40wt％。
2.根据权利要求1所述的中频炉用铝镁质捣打料，其特征在于，所述中频炉用铝镁质捣打料包括原料和结合剂，所述原料的组分及含量为37～40wt％的电熔刚玉颗粒、32～35wt％的回收炉体捣打料、10～14wt％的废无碳砖颗粒、10～12wt％的板状刚玉和4～6wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为，1.2～1.5wt％的硅微粉和2.4～3.0wt％的铝溶胶。
3.一种中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，其特征在于，包括步骤：首先配制原料，原料的组分及含量为30～40wt％的电熔刚玉颗粒、25～35wt％的回收炉体捣打料、10～18wt％的废无碳砖颗粒、10～17wt％的板状刚玉和4～10wt％的电熔镁砂细粉；然后向原料中添加结合剂，结合剂的组分及占原料的含量为，0.5～1.5wt％的硅微粉和1.0～3.0wt％的铝溶胶，将原料与结合剂混合均匀得到中频炉用铝镁质捣打料；
所述电熔刚玉颗粒的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥94wt％；
所述回收炉体捣打料的粒度为0.088～5mm，其中Al2O3≥82wt％、MgO≥6wt％；
所述废无碳砖颗粒为0.5～5mm，其中Al2O3≥85wt％、MgO≥5wt％；
所述板状刚玉的粒度为＜1mm，其中Al2O3≥98wt％；
所述电熔镁砂细粉的粒度为＜75μm，其中MgO≥95wt％；
所述硅微粉的粒度＜5μm，其中SiO2≥92wt％；
所述铝溶胶的胶粒粒径为20～70nm，其中Al2O3含量为20～40wt％。
4.根据权利要求3所述的中频炉用铝镁质捣打料，其特征在于，所述原料的组分及含量为37～40wt％的电熔刚玉颗粒、32～35wt％的回收炉体捣打料、10～14wt％的废无碳砖颗粒、10～12wt％的板状刚玉和4～6wt％的电熔镁砂细粉；所述结合剂的组分及占原料的含量为，1.2～1.5wt％的硅微粉和2.4～3.0wt％的铝溶胶。
5.根据权利要求3所述的中频炉用铝镁质捣打料的制备方法，其特征在于，所述混合在混合机中混合，混合时间为20～30min。
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