一種機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，其組分按重量百分比配比如下：板狀剛玉顆粒30～50%，高純富鋁尖晶石顆粒10～20%，板狀剛玉細(xì)粉10～20%，大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉1～9%，高純富鋁尖晶石細(xì)粉5～15%，高純硅微粉1～10%，進(jìn)口多峰α-Al2O3微粉2～10%，金屬硅1～4%，結(jié)合劑：聚磷酸鹽1～5%、聚糖1～3%。本發(fā)明機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚采用有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合結(jié)合系統(tǒng)，高壓濕碾混煉，高壓成型，密度高，在高溫下熱穩(wěn)定性好、耐鋼水和渣的侵蝕，不污染鋼水，而且生產(chǎn)效率可以大幅提高，可廣泛應(yīng)用于各種鋼包，尤其是精練低碳鋼和超低碳鋼鋼包。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火材料，尤其涉及一種機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)80年代前后，含碳耐火材料在鋼鐵冶煉爐襯中使用取得巨大成功。含碳制品具有良好的抗?fàn)t渣滲透和侵蝕性能，因此目前鋼包多采用不同檔次的不燒鎂碳磚及鎂鋁碳磚。幾十年來(lái)，含碳耐火材料在煉鋼工藝中一直發(fā)揮著重要作用。然而，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車(chē)、家電、高鐵、石油管線等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)、特種鋼等潔凈鋼的市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)企業(yè)也隨著市場(chǎng)需求的變化調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)鋼的冶煉。以鋼包襯為代表的爐外精煉用耐材對(duì)鋼水質(zhì)量有很重要的影響，在冶煉低碳優(yōu)質(zhì)鋼種工藝中，要求盡量減少含碳耐火材料的使用對(duì)鋼水降碳所帶來(lái)的不利影響，含碳制品存在對(duì)鋼水增碳的問(wèn)題，以及因?qū)崧识鴮?dǎo)致的鋼包中鋼水溫降快、鋼包外殼溫度高等問(wèn)題，迫切需要對(duì)鋼水無(wú)污染且抗侵蝕、壽命高的優(yōu)質(zhì)耐火材料。目前，為了降低碳含量對(duì)鋼水潔凈度的影響，分別開(kāi)發(fā)有低碳鋼包磚和無(wú)碳鋼包磚。低碳鋼包磚的生產(chǎn)方案，采用酚醛樹(shù)脂做結(jié)合劑，添加少量的石墨，同時(shí)添加大量的金屬 抗氧化劑來(lái)保證樹(shù)脂和石墨不被氧化，這類(lèi)結(jié)合系統(tǒng)一方面還不能消除碳對(duì)超低碳鋼、硅鋼等高附加值鋼水的污染，另外，由于添加大量的金屬抗氧化劑，生產(chǎn)成本很高，同時(shí)，抗氧化劑氧化后所形成的陶瓷結(jié)構(gòu)，對(duì)制品使用過(guò)程的抗剝落性有很大的制約性。而現(xiàn)在使用的無(wú)碳鋼包磚，則是采用澆注預(yù)制磚的生產(chǎn)工藝，澆注預(yù)制磚的方案是利用鋁酸鈣水泥或微粉水化作為結(jié)合系統(tǒng)，攪拌后振動(dòng)成型，每次只能生產(chǎn)幾塊，養(yǎng)護(hù)幾個(gè)小時(shí)后脫模，才可生產(chǎn)下一批，生產(chǎn)效率較低，并且結(jié)合系統(tǒng)受溫度和濕度的影響，制品性能波動(dòng)比較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種新型結(jié)合系統(tǒng)的機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，此襯磚在使用過(guò)程中沒(méi)有碳源，不對(duì)鋼水增碳，具有良好的抵抗鋼水和渣的侵蝕性能和熱震穩(wěn)定性，從而滿足潔凈鋼和超低碳鋼的生產(chǎn)。本發(fā)明同時(shí)提供了此磚的制備方法，它克服了目前無(wú)碳鋼包澆注預(yù)制磚生產(chǎn)和使用的不足，生產(chǎn)效率高且能保證制品性能的穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，其組分按重量百分比配比如下:板狀剛玉顆粒30~50%，高純富鋁尖晶石顆粒10~20%，板狀剛玉細(xì)粉10~20%，大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉I~9%，高純富鋁尖晶石細(xì)粉5~15%，高純硅微粉I~10%，進(jìn)口多峰a -Al2O3微粉2~10%，金屬硅I~4%，結(jié)合劑:聚磷酸鹽I~5%、聚糖I~3%。
[0005]本發(fā)明機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚的制備方法，按機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚組分的重量百分比進(jìn)行配比，先將板狀剛玉粉、大結(jié)晶鎂砂粉、高純尖晶石、C1-Al2O3微粉、硅微粉、金屬硅粉混合均勻，制成共磨粉；在生產(chǎn)時(shí)，先將板狀剛玉顆粒和高純尖晶石顆粒按上述組分比例用大型濕碾機(jī)干混2~3分鐘，分別加入結(jié)合劑聚磷酸鹽液體和聚糖濕混5-8分鐘，最后加入所有共磨粉混合20~30分鐘后出料，然后用摩擦壓磚機(jī)壓制成型，熱處理，出窯揀選，得到所述的無(wú)碳剛玉尖晶石磚。
[0006]其中，混煉是用1500型濕碾機(jī)混煉，成型是在630噸或1000噸摩擦壓磚機(jī)上進(jìn)行；干燥需熱處理48小時(shí)以上:其中進(jìn)窯口溫度不得高于50°C，烘烤時(shí)間8小時(shí)以上，110°C烘烤時(shí)間12小時(shí)以上，200~250°C烘烤時(shí)間12小時(shí)以上，250~350°C烘烤時(shí)間16小時(shí)以上。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:1、通過(guò)選用新型結(jié)合劑聚糖類(lèi)和聚磷酸鹽所形成的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)雜的結(jié)合系統(tǒng)，通過(guò)高壓濕碾機(jī)混煉，有效的改善了制品成型的胚體強(qiáng)度，另外聚糖類(lèi)低溫300°C左右的分解充分，殘留炭很少，比含碳制品酚醛樹(shù)脂類(lèi)炭的殘留有大幅的減少，不會(huì)污染鋼水；2、高純富鋁尖晶石顆粒和微粉的引入，在制品使用中能夠很好的吸收和耗散彈性應(yīng)變能，緩解熱應(yīng)力對(duì)材料的破壞作用，改善無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚的熱震穩(wěn)定性，提高其抗剝落性能；3、添加硅微粉和多峰C1-Al2O3微粉，利用其在高溫下與基質(zhì)鎂成分形成橄欖石、尖晶石等結(jié)構(gòu)，緩解組織熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力，提高材料的抗熱震性和抗剝落性；4、采用機(jī)壓方式生產(chǎn)無(wú)碳鋼包磚，生產(chǎn)效率大幅提高，8小時(shí)可生產(chǎn)400-500塊，也不用脫模，減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，其組分按重量百分比配比如下:板狀剛玉顆粒30~50%，高純富鋁尖晶石顆粒10~20%，板狀剛玉細(xì)粉10~20%，大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉I~9%，高純富鋁尖晶石細(xì)粉5~15%，高純硅微粉I~10%，進(jìn)口多峰a -Al2O3微粉2~10%，金屬硅I~4%，結(jié)合劑:聚磷酸鹽I~5%、聚糖I~3%。
[0010]其中，板狀剛玉顆粒的粒級(jí)有三種:5~3mm、3~1mm、I~Omm ;板狀剛玉細(xì)粉的粒級(jí)為320目、200目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比均為=Al2O3≤99.0%, SiO2 ( 0.15%，F(xiàn)e2O3 ( 0.05%, Na2CHK2O ( 0.5%。
[0011]高純富鋁尖晶石顆粒的粒級(jí)為I~0.5mm、0.5~0mm，高純富鋁尖晶石細(xì)粉的粒級(jí)為小于5 μ，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比均為=Al2O3≤78.0%，MgO≤21.0%，CaO ( 0.3%，SiO2 ( 0.2%, Fe2O3 ( 0.2%。
[0012]大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉的粒級(jí)為200目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為:MgO≤98.5%，CaO ( 0.8%, SiO2 ( 0.4%。
[0013]硅微粉粒級(jí)為≤3 μ m，包含的組分及重量百分比為=SiO2≤95%，Na2CHK2OS 0.2%，F(xiàn)e2O3 ( 1.2%, Al2O3 ≤ 1.2%。
[0014]進(jìn)口多峰a - Al2O3微粉粒級(jí)為≤I μ m,包含的組分及重量百分比為:Al2O3 ≤ 99.0%, SiO2 ( 0.12%, Na2CHK2O ( 0.2%。
[0015]金屬硅粒級(jí)為≤500目，包含的組分及重量百分比為=SiO2≤99.2%,Ca ( 0.3%，
Fe ( 0.6%。[0016]結(jié)合劑中聚磷酸鹽:總磷酸鹽(P2O5計(jì))含量≥ 68.0~65.0%，非活性磷酸鹽(以P2O5計(jì))含量≤10.0%，水不溶物含量≤0.15%，鐵(Fe)含量≤0.20 %，pH(10g/L)5.8~7.0溶解性合格，外觀白色粉狀或粒狀；結(jié)合劑中聚糖的外觀白色或淡黃色塊狀固體、味甜，DE值≥90，PH值:4.0-6.0，固形物:≥80%。
本發(fā)明實(shí)施例所采用配料的粒型及百分比如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，其特征是:其組分按重量百分比配比如下:板狀剛玉顆粒30~50%，高純富鋁尖晶石顆粒10~20%，板狀剛玉細(xì)粉10~20%，大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉I~9%，高純富鋁尖晶石細(xì)粉5~15%，高純硅微粉I~10%，進(jìn)口多峰a -Al2O3微粉2~10%，金屬硅I~4%，結(jié)合劑:聚磷酸鹽I~5%、聚糖I~3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:板狀剛玉顆粒的粒級(jí)有三種:5~3mm、3~lmm、l~Omm ;板狀剛玉細(xì)粉的粒級(jí)為320目、200目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比均為=Al2O3 ≥ 99.0%, SiO2 ( 0.15%, Fe2O3 ( 0.05%, Na2CHK2O ( 0.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:高純富鋁尖晶石顆粒的粒級(jí)為I~0.5mm、0.5~0mm，高純富鋁尖晶石細(xì)粉的粒級(jí)為小于5 μ，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比均為:Al2O3 78.0%, MgO ≥ 21.0%, CaO ( 0.3%, SiO2 ( 0.2%, Fe2O3 ( 0.2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉的粒級(jí)為200目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為:MgO≥98.5%，CaO ( 0.8%，SiO2 ( 0.4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:硅微粉粒級(jí)為<3μ m，包含的組分及重量百分比為:SiO2 ≥ 95%，Na2CHK2O ≤ 0.2%，F(xiàn)e2O3 ^ 1.2%, Al2O3 ≤ 1.2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:進(jìn)口多峰a-Al2O3微粉粒級(jí)為≤I μ m，包含的組分及重量百分比為=Al2O3≤99.0%, SiO2≤0.12%, Na2CHK2O≤0.2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:金屬硅粒級(jí)為<500目，包含的組分及重量百分比為:Si02 ≥ 99.2%, Ca ( 0.3% , Fe ^ 0.6%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包襯磚，其特征是:結(jié)合劑中聚磷酸鹽:總磷酸鹽(P205計(jì))含量≥ 68.0~65.0%，非活性磷酸鹽(以P205計(jì))含量< 10.0%，水不溶物含量(0.15%，鐵(Fe)含量≤0.20 %，pH(10g/L)5.8~7.0溶解性合格，外觀白色粉狀或粒狀；結(jié)合劑中聚糖的外觀白色或淡黃色塊狀固體、味甜，DE值>90，PH值:4.0-6.0，固形物:≥ 80%ο
9.權(quán)利要求1-8所述的機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚的制備方法，其特征是:按權(quán)利要求I所述的機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚組分的重量百分比進(jìn)行配比，先將板狀剛玉粉、大結(jié)晶鎂砂粉、高純尖晶石、a -Al2O3微粉、硅微粉、金屬硅粉混合均勻，制成共磨粉；在生產(chǎn)時(shí)，先將板狀剛玉顆粒和高純尖晶石顆粒按上述組分比例用大型濕碾機(jī)干混2~3分鐘，分別加入結(jié)合劑聚磷酸鹽液體和聚糖濕混5-8分鐘，最后加入所有共磨粉混合20~30分鐘后出料，然后用摩擦壓磚機(jī)壓制成型，熱處理，出窯揀選，得到所述的機(jī)壓無(wú)碳剛玉尖晶石鋼包襯磚。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征是:混煉是用1500型濕碾機(jī)混煉，成型是在630噸或1000噸摩擦壓磚機(jī)上進(jìn)行；干燥需熱處理48小時(shí)以上:其中進(jìn)窯口溫度不得高于50°C，烘烤時(shí)間8小時(shí)以上，110°C烘烤時(shí)間12小時(shí)以上，200~250°C烘烤時(shí)間12小時(shí)以上，250~350°C烘烤時(shí)間16小時(shí)以上。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK103539467SQ201310483743
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】余西平, 趙繼增, 趙鋒, 趙安堂, 劉明升, 陳正常 申請(qǐng)人:馬鞍山利爾開(kāi)元新材料有限公司