CN112500131A - 一种低成本中间包预制件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本中间包预制件及其制备方法，涉及钢铁冶炼技术领域。该低成本中间包预制件及其制备方法，该预制件包括如下质量百分比的组分：20‑45％再生镁碳料颗粒、20‑50％镁砂颗粒、10‑30％镁砂细粉、0.5‑5％镁质结合剂、1‑4％Si2N2O、2‑5％硅微粉、0.01‑0.03％金属铝粉、0.1‑0.15％三聚磷酸钠、0.1‑0.15％六偏磷酸钠、0.05‑0.15％有机纤维。该低成本中间包预制件及其制备方法，提出了一种合理有效的水化工艺，并在优化水化工艺基础上增加浸渍处理工艺，通过水化及浸渍处理工艺处理后，使用再生镁碳料替代电熔镁砂，大大降低生产成本，同时引入Si2N2O可以在高温下形成微裂纹而缓冲热应力，从而提高镁质预制件的高温体积稳定性，减少因出现裂纹而损坏的问题。

Description

一种低成本中间包预制件及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体为一种低成本中间包预制件及其制备方法。
背景技术
随着钢铁冶炼技术的不断进步，对耐火材料使用性能的要求逐渐苛刻，但同时耐火材料生产企业面临的另一重要问题是原材料价格的不断攀长，这就导致耐火材料企业生产成本不断加大，企业为寻求出路，把更多的精力放在技术降本增效上。
对于中间包预制件来说，目前降本方面较多的是用低品质的镁砂颗粒替代高品质的镁砂颗粒，同时再增大镁砂细粉含量及镁质结合剂含量，以此提高中间包预制件的热震性能及高温抗折性能。
但采用这种方法存在以下问题，因直接采用低品质镁砂替代高品质镁砂，镁砂替代比例偏低，一旦增大添加比例中间包预制件又会出现热震性能差，高温抗折低等问题，影响产品使用寿命。
另一些企业则采用其它品种含镁原料替代镁砂加入中间包预制件中，采用该种方法虽然能加大降本幅度，但成品率不高且难以保证产品性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低成本中间包预制件及其制备方法，解决了目前降本方面较多的是用低品质的镁砂颗粒替代高品质的镁砂颗粒，同时再增大镁砂细粉含量及镁质结合剂含量，以此提高中间包预制件的热震性能及高温抗折性能，但采用这种方法存在以下问题，因直接采用低品质镁砂替代高品质镁砂，镁砂替代比例偏低，一旦增大添加比例中间包预制件又会出现热震性能差，高温抗折低等问题，影响产品使用寿命，另一些企业则采用其它品种含镁原料替代镁砂加入中间包预制件中，采用该种方法虽然能加大降本幅度，但成品率不高且难以保证产品性能的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：该预制件包括如下质量百分比的组分：20-45％再生镁碳料颗粒、20-50％镁砂颗粒、10-30％镁砂细粉、0.5-5％镁质结合剂、1-4％Si2N2O、2-5％硅微粉、0.01-0.03％金属铝粉、0.1-0.15％三聚磷酸钠、0.1-0.15％六偏磷酸钠、0.05-0.15％有机纤维；
该低成本中间包预制件及其制备方法包括如下步骤：
S1、拣选合格的废旧镁碳砖砖坯，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
S2、将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
S3、将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行3-6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
S4、废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤S3处理后的镁碳颗粒料放置在减水溶液中浸渍处理，该减水溶液用加水按照每100kg水添加5-8kg复合细粉配置而成，浸渍时间6-12h，浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒；
S5、按照上述的配比将再生镁碳料颗粒、镁砂颗粒、镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、有机纤维混合、振动成型、湿养护、干养护、热处理后得到中间包预制件，热处理温度为180-300℃，时间为25-40h。
优选的，所述再生镁碳料颗粒是指废旧镁碳砖，再生镁碳料颗粒粒径分别为5-3mm、3-1mm，相应的质量百分比分别为5-15％、15-30％。
优选的，所述镁砂颗粒及镁砂细粉可以为电熔镁砂或烧结镁砂，MgO％≥95％，镁砂颗粒粒径为20-10mm、1-0mm；镁砂细粉粒径180-240目。
优选的，所述镁质结合剂为电熔镁砂、金属铝粉、金属硅粉、碳化硅的一种或几种。
优选的，所述Si2N2O粒径240目-325目。
优选的，所述硅微粉为SiO2，其含量≥94％。
优选的，所述有机纤维长度3-6mm，熔点为20-180℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种低成本中间包预制件及其制备方法。具备以下有益效果：该低成本中间包预制件及其制备方法，生产工艺简单，控制方便，产品合格率高，制造成本低，提出了一种合理有效的水化工艺，并在优化水化工艺基础上增加浸渍处理工艺，通过水化及浸渍处理工艺处理后，使用再生镁碳料替代电熔镁砂，大大降低生产成本，同时引入Si2N2O可以在高温下形成微裂纹而缓冲热应力，从而提高镁质预制件的高温体积稳定性，减少因出现裂纹而损坏的问题，引入的Si2N2O在1000℃以上有部分氧化，氧化产物Si02与MgO形成M2S，从而提高挡渣墙的高温性能，采用该种方案生产的中间包预制件耐压强度指标较原来提高约20-30MPa，高温抗折强度指标提高2-3MPa，性能优良，可远满足钢厂使用，同时采用该种方案生产的中间包预制件在钢厂使用，寿命较原来提升2-4炉。
附图说明
图1为本发明实施例中间包预制件与原中间包预制件的理化指标对比示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：该预制件包括如下质量百分比的组分：20-45％再生镁碳料颗粒、20-50％镁砂颗粒、10-30％镁砂细粉、0.5-5％镁质结合剂、1-4％Si2N2O、2-5％硅微粉、0.01-0.03％金属铝粉、0.1-0.15％三聚磷酸钠、0.1-0.15％六偏磷酸钠、0.05-0.15％有机纤维；
该低成本中间包预制件及其制备方法包括如下步骤：
S1、拣选合格的废旧镁碳砖砖坯，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
S2、将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
S3、将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行3-6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
S4、废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤S3处理后的镁碳颗粒料放置在减水溶液中浸渍处理，该减水溶液用加水按照每100kg水添加5-8kg复合细粉配置而成，浸渍时间6-12h，浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒；
S5、按照上述的配比将再生镁碳料颗粒、镁砂颗粒、镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、有机纤维混合、振动成型、湿养护、干养护、热处理后得到中间包预制件，热处理温度为180-300℃，时间为25-40h。
其中，再生镁碳料颗粒是指废旧镁碳砖，再生镁碳料颗粒粒径分别为5-3mm、3-1mm，相应的质量百分比分别为5-15％、15-30％。
同时，镁砂颗粒及镁砂细粉可以为电熔镁砂或烧结镁砂，MgO％≥95％，镁砂颗粒粒径为20-10mm、1-0mm；镁砂细粉粒径180-240目。
同时，镁质结合剂为电熔镁砂、金属铝粉、金属硅粉、碳化硅的一种或几种。
同时Si2N2O粒径240目-325目，硅微粉为SiO2，其含量≥94％，有机纤维长度3-6mm，熔点为20-180℃。
实施例
实施例1：
中间包预制件经如下工艺获得：
(1)中间包预制件组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比6％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比19％，粒度20-10mm镁砂颗粒质量百分比30％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比18％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比18％，镁质结合剂质量百分比2％，Si2N2O质量百分比3％，硅微粉质量百分比4％，金属铝粉质量百分比0.03％，三聚磷酸钠质量百分比0.1％，六偏磷酸钠质量百分比0.1％，有机纤维质量百分比0.06％。
(2)中间包预制件制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、加4.0-4.5％水采用高速搅拌机混碾搅拌，再加入镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维，采用高速搅拌机混碾搅拌，在室温下混3-7min；将泥料倒入模具振动成型。
实施例2：
(1)中间包预制件组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比20％，粒度20-10mm镁砂颗粒质量百分比25％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比16％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比20％，镁质结合剂质量百分比2％，Si2N2O质量百分比3％，硅微粉质量百分比4％，金属铝粉质量百分比0.02％，三聚磷酸钠质量百分比0.1％，六偏磷酸钠质量百分比0.1％，有机纤维质量百分比0.06％。
(2)中间包预制件制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、加4.0-4.5％水采用高速搅拌机混碾搅拌，再加入镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维，采用高速搅拌机混碾搅拌，在室温下混3-7min；将泥料倒入模具振动成型。
实施例3：
(1)中间包预制件组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比8％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比19％，粒度20-10mm镁砂颗粒质量百分比29％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比18％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比18％，镁质结合剂质量百分比2％，Si2N2O质量百分比3％，硅微粉质量百分比4％，金属铝粉质量百分比0.02％，三聚磷酸钠质量百分比0.1％，六偏磷酸钠质量百分比0.1％，有机纤维质量百分比0.06％。
(2)中间包预制件制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、加4.0-4.5％水采用高速搅拌机混碾搅拌，再加入镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维，采用高速搅拌机混碾搅拌，在室温下混3-7min；将泥料倒入模具振动成型。
综上所述，该低成本中间包预制件及其制备方法，生产工艺简单，控制方便，产品合格率高，制造成本低，提出了一种合理有效的水化工艺，并在优化水化工艺基础上增加浸渍处理工艺，通过水化及浸渍处理工艺处理后，使用再生镁碳料替代电熔镁砂，大大降低生产成本，同时引入Si2N2O可以在高温下形成微裂纹而缓冲热应力，从而提高镁质预制件的高温体积稳定性，减少因出现裂纹而损坏的问题，引入的Si2N2O在1000℃以上有部分氧化，氧化产物Si02与MgO形成M2S，从而提高挡渣墙的高温性能，采用该种方案生产的中间包预制件耐压强度指标较原来提高约20-30MPa，高温抗折强度指标提高2-3MPa，性能优良，可远满足钢厂使用，同时采用该种方案生产的中间包预制件在钢厂使用，寿命较原来提升2-4炉。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：该预制件包括如下质量百分比的组分：20-45％再生镁碳料颗粒、20-50％镁砂颗粒、10-30％镁砂细粉、0.5-5％镁质结合剂、1-4％Si2N2O、2-5％硅微粉、0.01-0.03％金属铝粉、0.1-0.15％三聚磷酸钠、0.1-0.15％六偏磷酸钠、0.05-0.15％有机纤维；
该低成本中间包预制件及其制备方法包括如下步骤：
S1、拣选合格的废旧镁碳砖砖坯，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
S2、将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
S3、将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行3-6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
S4、废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤S3处理后的镁碳颗粒料放置在减水溶液中浸渍处理，该减水溶液用加水按照每100kg水添加5-8kg复合细粉配置而成，浸渍时间6-12h，浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒；
S5、按照上述的配比将再生镁碳料颗粒、镁砂颗粒、镁质结合剂、Si2N2O、硅微粉、金属铝粉、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、有机纤维混合、振动成型、湿养护、干养护、热处理后得到中间包预制件，热处理温度为180-300℃，时间为25-40h。
2.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述再生镁碳料颗粒是指废旧镁碳砖，再生镁碳料颗粒粒径分别为5-3mm、3-1mm，相应的质量百分比分别为5-15％、15-30％。
3.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述镁砂颗粒及镁砂细粉可以为电熔镁砂或烧结镁砂，MgO％≥95％，镁砂颗粒粒径为20-10mm、1-0mm；镁砂细粉粒径180-240目。
4.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述镁质结合剂为电熔镁砂、金属铝粉、金属硅粉、碳化硅的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述Si2N2O粒径240目-325目。
6.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述硅微粉为SiO2，其含量≥94％。
7.根据权利要求1所述的一种低成本中间包预制件及其制备方法，其特征在于：所述有机纤维长度3-6mm，熔点为20-180℃。
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