CN102276268B - 一种真空精炼炉用镁锆复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无污染、耐高温、耐冲刷、抗侵蚀性能及抗剥落性能均优良的真空精炼炉用镁锆复合材料。这种镁锆复合材料由原始料电熔镁砂、镁锆合成料和铝锆合成料及外加剂亚硫酸纸浆废液混炼制备而成，电熔镁砂占原始料总重量的百分比为65-85％，镁锆合成料占原始料总重量的百分比为10～30％，铝锆合成料占原始料总重量的百分比为1～10％，外加亚硫酸纸浆废液占原始料总重量的百分比为3％。然后经高压成型、隧道窑高温烧成制成了这种镁锆复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁锆复合材料，尤其涉及一种含镁质原料和镁锆合成料，经高压成型、高温烧成的复合材料以及制备方法。
背景技术
世界各国为了生产纯净钢和扩大钢的品种，都在大力发展和采用炉外精炼技术。其中真空精炼(RH)法是炉外精炼法中应用最为广泛的一种。RH精炼法是一种通过真空循环脱气，进行脱碳、脱氧、调整成分炼超低碳钢的一种精炼法，RH精炼技术由于其脱气效果好、温降少、适用范围广等，迄今已被世界各国钢铁工业广泛应用。目前RH炉的内衬主要采用直接结合、半再结合和电熔再结合的优质镁铬砖。镁铬砖在RH炉的使用中易生成Cr6+，Cr6+有毒且溶于水，且铬处理水存在混入自来水的危险性，是一种对环境有害的耐火材料。人们迫切需要寻求一种无铬、环保的材料来逐步替代镁铬砖在高温窑上的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为RH炉提供一种无污染、耐高温、耐冲刷、抗侵蚀性能及抗剥落性能均优良的镁锆复合材料。为解决上述技术问题以不同粒度的电熔镁砂和镁锆合成砂为主要原料，以铝锆合成料为添加剂、亚硫酸纸浆废液为结合剂，经高压成型、隧道窑高温烧成制成了无铬镁锆复合材料。
RH炉的工况条件要求，所使用耐火材料应具有耐高温、抗侵蚀、耐冲刷、抗剥落、抗热震及在高温真空下较稳定的特性。为此，对材料的高温强度、荷重软化开始温度、高温抗折强度和热震稳定性等高温性能进行了改进。重点采用调整镁质原料种类及镁锆合成料的粒度级配、增加制品中的ZrO2含量、调整制品的烧成温度、添加TiO2和α-Al2O3微粉以及镁铝尖晶石等措施。
在进行镁锆复合材料的制备过程中，通过对原材料的选择、各组分分布设计、加入添加剂及工艺条件的保证等，使原材料优点互补，因而研制的镁锆复合材料呈现出优良的综合性能。
本发明的技术方案如下：一种无铬含锆复合材料，由下述百分比的原始料电熔镁砂、镁锆合成料和铝锆合成料及外加亚硫酸纸浆废液混炼制备而成：
电熔镁砂：占原始料总重量的百分比为65-85％
其中4-2mm电熔镁砂占原始料总重量的百分比为25-35％
2-0mm电熔镁砂占原始料总重量的百分比为25-33％
≤0.088mm电熔镁砂占原始料总重量的百分比为10-17％
镁锆合成料：占原始料总重量的百分比为10～30％，其中MgO≥35％，ZrO2≥40％
铝锆合成料：占原始料总重量的百分比为1～10％，其中Al2O3≥65％，ZrO2≥20％
亚硫酸纸浆废液(外加)：占原始料总重量的百分比为3％。
具体制备方法如下：
首先，镁锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的轻烧镁或菱镁石和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟左右，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为镁锆合成料，最后将制得的镁锆合成料破粉碎到所需粒度后待用。
其次，铝锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的Al2O3和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟左右，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为铝锆合成料，最后将制得的铝锆合成料破粉碎到所需粒度后待用。
最后，将电熔镁、镁锆合成料、铝锆合成料分别按比例和粒度称量；将细粉先预混，然后在混砂机中以先大、中颗粒，再加入亚硫酸纸浆废液，最后细粉的形式，混料15-20分钟；将混练好的料在300t以上的摩擦压砖机上成型；半成品在干燥器内干燥后，隧道窑内1700℃以上高温烧成，烧成后即得这种真空精炼炉用镁锆复合材料。
本发明是以不同粒径的电熔镁为基础材料，加入镁锆合成砂，和少量添加剂为改性材料，开发出一种成型工艺良好，热震稳定性好，抗侵蚀能力强、荷重软化温度高、高温强度高的镁锆复合耐火材料。该类材料在保持镁质材料优良性能的基础上，加入镁锆合成料和铝锆合成料，提高了材料的热震稳定性、高温抗折强度等性能。与RH炉现用镁铬材料相比，理化性能相当甚至更优越，进行的抗渣试验表现出较好的抗侵蚀性，且对环境无污染，消除了铬公害，随着人们对环境问题的重视，该类材料将具有良好的发展前景。
本发明具有以下性能：
气孔率≤13.6％，体积密度≥3.21g/cm3；常温耐压强度≥60MPa；高温抗折强度8.7MPa；热震稳定性好，1100℃，水冷，10次；荷重软化温度≥1770℃。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的方案。
实施例1
实施例2
实施例1、2的工艺流程：
1、将电熔镁、镁锆合成料、铝锆合成料分别按以上实施例的比例和粒度称量；
2、将细粉先预混，然后在混砂机中以先大、中颗粒，再结合剂(亚硫酸纸浆废液)，最后细粉的形式，混料15～20分钟；
3、将混练好的料在300t以上的摩擦压砖机上成型；
4、半成品在干燥器内干燥后，隧道窑内1700℃以上高温烧成。
Claims (5)
1.一种真空精炼炉用镁锆复合材料，其特征在于：由原始料为电熔镁砂、镁锆合成料和铝锆合成料组成，并外加亚硫酸纸浆废液，电熔镁砂占原始料总重量的重量百分比为65-85％；镁锆合成料占原始料总重量的重量百分比为10～30％，铝锆合成料占原始料总重量的重量百分比为1～10％，亚硫酸纸浆废液量为原始料总重量的百分比为3％，各原料用料总和为100％，该真空精炼炉用镁锆复合材料，制备方法如下：步骤一、镁锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的轻烧镁或菱镁石和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为镁锆合成料，最后将制得的镁锆合成料破粉碎到所需粒度后待用；步骤二、铝锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的Al2O3和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为铝锆合成料，最后将制得的铝锆合成料破粉碎到所需粒度后待用；步骤三、将粒度为4-2mm、2-0mm及≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm镁锆合成料及粒度为≤0.088mm铝锆合成料分别按比例和粒度称量；再将粒度为≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm的镁锆合成料和粒度为≤0.088mm的铝锆合成料先预混，然后在混砂机中先加入粒度为4-2mm、2-0mm电熔镁砂，再加入亚硫酸纸浆废液，最后预混后的≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm的镁锆合成料和粒度为≤0.088mm的铝锆合成料的形式，混料20分钟，将混好后的料在300t以上的摩擦压砖机上成型；半成品在干燥器内干燥后，隧道窑内1700℃以上高温烧成，烧成即得。
2.根据权利要求1所述的镁锆复合材料，其特征在于：电熔镁砂粒度配比为4-2mm为25-35％，2-0mm25-33％，≤0.088mm10-17％。
3.根据权利要求1所述的镁锆复合材料，其特征在于：镁锆合成料占原始料总重量的百分比为10-30％，其中MgO≥35％，ZrO2≥40％。
4.根据权利要求1所述的镁锆复合材料，其特征在于：铝锆合成料占原始料总重量的百分比为1-10％，其中Al2O3≥65％，ZrO2≥20％。
5.根据权利要求1所述镁锆复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一、镁锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的轻烧镁或菱镁石和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为镁锆合成料，最后将制得的镁锆合成料破粉碎到所需粒度后待用；步骤二、铝锆合成料的制备：将粒度≤0.088mm的Al2O3和粒度≤0.088mm的锆质原料按预定比例配料后，先在球磨机中预混20分钟，然后在300t摩擦压砖机中压制成荒坯，半成品干燥器内干燥后，再入隧道窑经1700℃以上的高温烧成，既为铝锆合成料，最后将制得的铝锆合成料破粉碎到所需粒度后待用；步骤三、将粒度为4-2mm、2-0mm及≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm镁锆合成料及粒度为≤0.088mm铝锆合成料分别按比例和粒度称量；再将粒度为≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm的镁锆合成料和粒度为≤0.088mm的铝锆合成料先预混，然后在混砂机中先加入粒度为4-2mm、2-0mm电熔镁砂，再加入亚硫酸纸浆废液，最后预混后的≤0.088mm的电熔镁砂、粒度为≤0.088mm的镁锆合成料和粒度为≤0.088mm的铝锆合成料的形式，混料20分钟，将混好后的料在300t以上的摩擦压砖机上成型；半成品在干燥器内干燥后，隧道窑内1700℃以上高温烧成，烧成即得。
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