CN114230320B - 一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法。所述用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法包括以下步骤：S1、原料：(1).准备原料：电熔刚玉、水泥、氧化镁(MgO)和刚玉骨料；S2、成型：(1).将上述(1)中的电熔刚玉和氧化镁通过粉碎机进行破碎，然后通过筛网过滤得到电熔刚玉颗粒和氧化镁颗粒；(2).将上述(1)中破碎好的电熔刚玉颗粒、氧化镁颗粒和上述S1中的水泥按照一定的配比量加入到混合机内进行均匀搅拌，得到粉料。本发明提供的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法具有可以减少诸多应力及浇注料内部的体积膨胀，从而可以提高耐火材料使用寿命的优点。

Description

一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法。
背景技术
随着炉外精炼和连铸技术的发展，钢包从原来功能单一的盛装钢水的容器，逐渐转变为功能复杂的炉外钢水精炼设备，钢水在钢包内停留时间的延长，出钢温度的提高，使得钢包的工作环境变得更加苛刻，适应钢包工作环境的改变，国内钢包普遍采用了优质铝镁碳砖和富铝尖晶石碳砖，相关技术中，公开了一种刚玉镁铝尖晶石浇注料以及使用浇注料制备预制砖的方法，所述刚玉镁铝尖晶石浇注料的原料重量份组成为：第一组分20～50；刚玉B10～30；第二组分10～25；第三组分5～15；第四组分5～20；防爆增强纤维0.1～3.5；硅溶胶4～12；固化剂0.01～1.0；本发明刚玉镁铝尖晶石浇注料以及使用该浇注料制备预制砖的方法，制备得到的预制砖具有良好的耐高温性能、较强的抗侵蚀能力，以及较高的抗热震稳定性能，且制备时间短，使用寿命长，保温效果好。
但是，上述结构中还存在不足之处，浇注料在使用前未经高温烧结，如将此浇注料作为钢包等内衬用耐火材料，使用过程中的高温条件可能使浇注料中的某些组分间发生反应，如Al2O3一尖晶石质浇注料中Al2O3与MgO之间的反应，水泥结合剂中的CaO与粉料中Al2O3生成CA6、CA2等反应将引起浇注料的体积膨胀，而这些体积膨胀将造成耐火材料局部的应力变化，又由于钢包在使用过程中承受较大的温度波动，并存在一定的机械冲击作用，上述诸多应力及浇注料内部的体积膨胀共同作用的结果，将容易使浇注料的局部应力增大,产生局部脱落，进而造成耐火材料的使用寿命降低。
因此，有必要提供一种新的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法解决上述技术问题
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可以减少诸多应力及浇注料内部的体积膨胀，从而可以提高耐火材料使用寿命的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法包括以下步骤：
S1、原料：
(1).准备原料：电熔刚玉、水泥、氧化镁(MgO)和刚玉骨料；
S2、成型：
(1).将上述(1)中的电熔刚玉和氧化镁通过粉碎机进行破碎，然后通过筛网过滤得到电熔刚玉颗粒和氧化镁颗粒；
(2).将上述(1)中破碎好的电熔刚玉颗粒、氧化镁颗粒和上述S1中的水泥按照一定的配比量加入到混合机内进行均匀搅拌，得到粉料；
(3).等上述(1)中的粉料搅拌均匀后，再将上述S1中准备的刚玉骨料加入其中进行混料，混合均匀后再加水进行混练，然后浇注成型；
(4).将上述(3)中成型的产物放置到温度为110-120℃的环境下进行烘烤，烘烤时间为12h；
(5).将上述(4)中烘烤好的产物放置到高温膨胀仪中进行加热，加热温度为350-1450℃，之后自然冷却降温后，得到刚玉镁铝尖晶石浇注料。
作为本发明的进一步方案，所述电熔刚玉的化学成分为AI2O3(氧化铝)98.10％、SiO2(二氧化硅)0.50％、Fe2O3(三氧化二铁)0.30％、TiO2(二氧化钛)0.20％、CaO(氧化钙)0.29％、MgO(氧化镁)0.14％、K2O(氧化钾)0.05％和Na2O(氧化钠)0.41％。
作为本发明的进一步方案，所述水泥采用拉法基铝酸盐水泥，标号为Secar71，所述拉法基铝酸盐水泥的主要成分为AI2O3(氧化铝)69mass％和CaO(氧化钙)30mass％。
作为本发明的进一步方案，所述上述S1中氧化镁的含量为≥97.0mass％，且＜7mass％。
作为本发明的进一步方案，所述上述S2(3)中的加水量为7-8mass％。
作为本发明的进一步方案，所述上述S2(1)中筛网的目数为100目。
与相关技术相比较，本发明提供的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法具有如下有益效果：
本发明提供一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法：
1、通过将浇注料在使用前经高温烧结，致使可以减少诸多应力及浇注料内部的体积膨胀，进而可以避免将容易使浇注料的局部应力增大而产生局部脱落，从而造成耐火材料的使用寿命降低的优点。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中MgO和Al2O3的二元系相图；
图2为本发明的原料配比示意图；
图3为本发明的MgO含量对线膨胀率影响的示意图。
具体实施方式
请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明中MgO和Al2O3的二元系相图；图2为本发明的原料配比示意图；图3为本发明的MgO含量对线膨胀率影响的示意图。用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法包括以下步骤：
S1、原料：
(1).准备原料：电熔刚玉、水泥、氧化镁(MgO)和刚玉骨料
S2、成型：
(1).将上述(1)中的电熔刚玉和氧化镁通过粉碎机进行破碎，然后通过筛网过滤得到电熔刚玉颗粒和氧化镁颗粒；
(2).将上述(1)中破碎好的电熔刚玉颗粒、氧化镁颗粒和上述S1中的水泥按照一定的配比量加入到混合机内进行均匀搅拌，得到粉料；
(3).等上述(1)中的粉料搅拌均匀后，再将上述S1中准备的刚玉骨料加入其中进行混料，混合均匀后再加水进行混练，然后浇注成型；
(4).将上述(3)中成型的产物放置到温度为110-120℃的环境下进行烘烤，烘烤时间为12h；
(5).将上述(4)中烘烤好的产物放置到高温膨胀仪中进行加热，加热温度为350-1450℃，之后自然冷却降温后，得到刚玉镁铝尖晶石浇注料。
所述电熔刚玉的化学成分为AI2O3(氧化铝)98.10％、SiO2(二氧化硅)0.50％、Fe2O3(三氧化二铁)0.30％、TiO2(二氧化钛)0.20％、CaO(氧化钙)0.29％、MgO(氧化镁)0.14％、K2O(氧化钾)0.05％和Na2O(氧化钠)0.41％。
所述水泥采用拉法基铝酸盐水泥，标号为Secar71，所述拉法基铝酸盐水泥的主要成分为AI2O3(氧化铝)69mass％和CaO(氧化钙)30mass％。
所述上述S1中氧化镁的含量为≥97.0mass％，且＜7mass％。
所述上述S2(3)中的加水量为7-8mass％。
所述上述S2(1)中筛网的目数为100目。
本发明提供的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法的工作原理如下：通过将浇注料在使用前经高温烧结，致使可以减少诸多应力及浇注料内部的体积膨胀，进而可以避免将容易使浇注料的局部应力增大而产生局部脱落，从而造成耐火材料的使用寿命降低的优点。
实施例1：
一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法：
通过MgO-Al2O3二元系相图可知(如图1所示)，尖晶石与方镁石的共熔温度高达1995C，在此温度下，MgO在尖晶石中的固熔量约为10mass％，为考察Mg0含量对刚玉一尖晶石质浇注料烧成过程中膨胀行为的影响，选取原料刚玉骨料97mass％和铝酸盐水泥3mass％，然后外加0.5mass％的氧化镁进行实验，步骤如下；
1).将电熔刚玉通过破碎机进行破碎，然后对破碎后的电熔刚玉通过筛网进行筛选，所述筛网的目数为100目；
2).然后将铝酸盐水泥、筛选好的刚玉骨料和氧化镁放置到混合机内进行均匀搅拌(配比如图2所示)，致使得到粉料，混合均匀后再加7-8mass％水进行混练，然后浇注成型；
3).将成型的产物放置到温度为110-120℃的环境下进行烘烤，烘烤时间为12h，使其可以排除其中的游离水分；
4).将烘烤好的产物放置到高温膨胀仪中进行加热，加热温度为350-1450℃，之后自然冷却降温后，得到刚玉镁铝尖晶石浇注料。
从上述实验得知，当试样中配入MgO粉料后，即使配入较少的MgO粉料(5mass％MgO)，从线膨胀率的数据看，在1150C以后，各试样的线膨胀率均出现较明显的增大，并且随着试样中MgO配入量的增加，其线膨胀率随温度升高的增加量变大，当MgO粉料的加入量在5mass％时，实验中最高温度时的线膨胀率为1.439％，其膨胀值较小，对浇注料的高温使用性能影响不大。
实施例2
一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法包括以下步骤：
通过MgO-Al2O3二元系相图可知(如图1所示)，尖晶石与方镁石的共熔温度高达1995C，在此温度下，MgO在尖晶石中的固熔量约为10mass％，为考察Mg0含量对刚玉一尖晶石质浇注料烧成过程中膨胀行为的影响，选取原料刚玉骨料97mass％和铝酸盐水泥3mass％，然后外加7mass％的氧化镁进行实验，步骤如下；
5).将电熔刚玉通过破碎机进行破碎，然后对破碎后的电熔刚玉通过筛网进行筛选，所述筛网的目数为100目；
6).然后将铝酸盐水泥、筛选好的刚玉骨料和氧化镁放置到混合机内进行均匀搅拌(配比如图2所示)，致使得到粉料，混合均匀后再加7-8mass％水进行混练，然后浇注成型；
7).将成型的产物放置到温度为110-120℃的环境下进行烘烤，烘烤时间为12h，使其可以排除其中的游离水分；
8).将烘烤好的产物放置到高温膨胀仪中进行加热，加热温度为350-1450℃，之后自然冷却降温后，得到刚玉镁铝尖晶石浇注料。
从上述实验得知，当MgO配入量增加到7mass％时，最高实验温度时的线膨胀率已达到1.846％，即物品在高温下出现较大的线膨胀，而浇注料在使用过程中随温度升高出现较大的线膨胀或体积膨胀，会导致浇注料的局部产生结构剥落，从而降低其使用寿命，因此，如采用水泥为结合剂，浇注料中MgO粉料的配入量应适量；
从图3可以看出，随着试样中MgO配入量的增加，试样烧成过程中线膨胀率增大，当烧成温度达到1100℃左右时，随着烧成温度的增加，各试样烧后线膨胀率增大幅度提高，出现此种结果的原因可归纳为:试样组分中的Al2O3在高温下可分别与粉料中的MgO及水泥中的CaO发生反应，生成镁铝尖晶石以及CA6、CA2等矿物，造成物品的体积膨胀，通过SEM分析也证实，水泥中的CaO与浇注料中Al2O3在1100℃左右即可大量生成CA、CA2，并有CA6雏晶生成，同时随着温度的升高，CA大部分转变生成为CA6和CA2矿物，因此随着试样中镁铝尖晶石等的生成量增加，造成试样的线膨胀率明显增大；
以水泥为结合剂的刚玉一尖晶石浇注料，随着配料中MgO含量的增加，烧成过程中随着温度的升高，生成镁铝尖晶石的数量增多，使试样烧后的线膨胀率增加，导致浇注料的体积膨胀，可以得知，仅采用铝酸盐水泥为结合剂时，当浇注料中MgO粉料的配入量达到7mass％时，试样在1450C高温烧后的线膨胀率已达到1.846％，而尖晶石质浇注料中加入镁砂，当烧后线膨胀率大于1.75％时，这样的浇注料在钢包上使用，将产生热剥落，降低使用寿命则。

Claims (3)

1.一种用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料：
(1).准备原料：电熔刚玉、水泥、氧化镁(MgO)和刚玉骨料；
S2、成型：
(1).将上述(1)中的电熔刚玉和氧化镁通过粉碎机进行破碎，然后通过筛网过滤得到电熔刚玉颗粒和氧化镁颗粒；
(2).将上述(1)中破碎好的电熔刚玉颗粒、氧化镁颗粒和上述S1中的水泥按照一定的配比量加入到混合机内进行均匀搅拌，得到粉料；
(3).等上述(1)中的粉料搅拌均匀后，再将上述S1中准备的刚玉骨料加入其中进行混料，混合均匀后再加水进行混练，然后浇注成型；
(4).将上述(3)中成型的产物放置到温度为110-120℃的环境下进行烘烤，烘烤时间为12h；
(5).将上述(4)中烘烤好的产物放置到高温膨胀仪中进行加热，加热温度为350-1450℃，之后自然冷却降温后，得到刚玉镁铝尖晶石浇注料；
所述电熔刚玉的化学成分为Al2O3 (氧化铝)98.10％、SiO2(二氧化硅)0.50％、Fe2O3(三氧化二铁)0.30％、TiO2(二氧化钛)0.20％、CaO(氧化钙)0.29％、MgO(氧化镁)0.14％、K2O(氧化钾)0.05％和Na2O(氧化钠)0.41％；
所述水泥采用拉法基铝酸盐水泥，标号为Secar71，所述拉法基铝酸盐水泥的主要成分为Al2O3 (氧化铝)69mass％和CaO(氧化钙)30mass％。
2.根据权利要求1所述的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法，其特征在于，所述上述S2(3)中的加水量为7-8mass％。
3.根据权利要求1所述的用于刚玉镁铝尖晶石浇注料制备预制砖的方法，其特征在于，所述上述S2(1)中筛网的目数为100目。
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