專(zhuān)利名稱：一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，尤其涉及一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，真空脫氣爐精煉法已經(jīng)成為現(xiàn)代煉鋼技術(shù)中一種必不可少的手段，RH法、DH法、AOD法、VOD法、LF-VD法在煉鋼二次精煉工藝中都以廣泛的應(yīng)用。隨著優(yōu)質(zhì)鋼種不斷地開(kāi)發(fā)，真空脫氣爐所采用的堿性耐火材料的運(yùn)用技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注和重視，毫無(wú)疑問(wèn)耐火材料技術(shù)的好壞將直接影響真空脫氣爐的節(jié)奏和煉鋼的成本。在真空脫氣處理過(guò)程中，耐火材料直接接觸鋼水，由于高溫、熱循環(huán)、真空及高速流動(dòng)的鋼水作用，鋼渣與耐火材料熱面反應(yīng)侵蝕、滲透及流動(dòng)的鋼水對(duì)耐材的磨損引起爐襯侵蝕。RH和DH真空脫氣爐工作層一般都是選用具有抗侵蝕性能優(yōu)良和耐沖刷特性的電熔再結(jié)合鎂鉻磚，由于鎂鉻磚在真空脫氣爐使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水溶性、具有劇毒和致癌性 的六價(jià)鉻鹽化合物，這些劇毒物質(zhì)極易污染地下水源，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，國(guó)家出于環(huán)?？紤]正大力推進(jìn)RH和DH真空爐的無(wú)鉻化進(jìn)程；A0D、VOD真空脫氣爐等現(xiàn)在主流配置為鎂鈣磚、鎂鈣碳磚和低碳鎂碳磚等，其中鎂鈣磚使用過(guò)程中在極冷極熱的條件下收縮極易產(chǎn)生豎向裂紋，影響鎂鈣磚的使用壽命；而鎂鈣碳磚和低碳鎂碳磚在精煉超低碳鋼的過(guò)程中必然會(huì)導(dǎo)致鋼種中增碳問(wèn)題。專(zhuān)利號(hào)為200410025637. 2，發(fā)明名稱為“一種RH真空爐襯用無(wú)鉻耐火材料”，公布了一種MgO-ZrO2-SiO2系無(wú)鉻耐火材料，其成分為(質(zhì)量百分比)鎂砂或鎂鋯硅砂中的一種或一種以上88-97%，氧化鋯細(xì)粉1-6%，鋯英石細(xì)粉1-9%，有機(jī)結(jié)合劑(外加)1_3%;其化學(xué)組成(質(zhì)量百分比))MgO 80-90%, SiO2 I-4%,ZrO2 7-13%。該發(fā)明的 MgO-ZrO2-SiO2系無(wú)鉻耐火材料具有優(yōu)良的抗渣滲透性能，但是，該MgO-ZrO2-SiO2系無(wú)鉻耐火材料加入了鋯螢石細(xì)粉，氧化硅含量高，試驗(yàn)表明氧化硅含量過(guò)高特別是當(dāng)氧化硅含量>4%，其耐火材料抗渣熔損和抗渣滲透性能均會(huì)明顯下降。專(zhuān)利號(hào)為201110091063. 9，發(fā)明名稱為“一種具有高抗侵蝕性、高抗熱震性的RH爐用鎂鋯磚及其生產(chǎn)工藝”，公布了一種RH爐用鎂鋯磚，其質(zhì)量百分比為MgO 76-90%,Zr025-21%，燒成溫度為1680-1840°C .該鎂鋯磚加入了合成鎂鋯砂，有效的提高了材料的抗渣滲透性能、抗侵蝕性能，抗熱震性能也比鎂鉻磚有了較大的提高，但是由于MgO和ZrO2熔點(diǎn)都在2700°C以上，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中合成鎂鋯共晶砂很難被生產(chǎn)出來(lái)，而且成本昂貴，不適合大批量生產(chǎn)，到目前為止，在國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有一家廠家出售這種合成鎂鋯共晶砂。由于鎂鋁尖晶石和鎂鉻尖晶石具有類(lèi)似的耐火性能，因此鎂鋁質(zhì)耐火材料被認(rèn)為是最可能替代鎂鉻磚的產(chǎn)品，但是，單純的以高純尖晶石為原料的鎂尖晶石磚，其直接結(jié)合程度差，而且鎂鋁尖晶石中的較鎂鉻磚中的Cr2O3向爐渣中的溶出速度快，很難在真空脫氣爐中得以應(yīng)用。日本專(zhuān)利Jp2001302364，公開(kāi)了一種Al2O3-MgO質(zhì)澆注料，其為了提高Al2O3-MgO質(zhì)澆注料中引入了氧化鋯或者鋯英石微粉及少量的SiO2，并外加O. I %的分散劑。材料組成為Al2O3(<5mm)68-95 %, Mg0 5mm) 1-30 %, ZrSi04+Zr02 I μ m)0. 1-5 %,SiO2 I μ m) 0-0. 7%，鋁酸鈣水泥8%。氧化鋯或者鋯英石的加入，對(duì)提高水泥結(jié)合的抗渣性能有一定作用，但是效果并不顯著，其相對(duì)于真空精煉爐用爐襯的要求明顯不夠。還有一種鎂尖晶石鋯磚，其成分為MgO含量為81. 09wt%，Al2O3含量為13. 82wt%，ZrO2含量為1.82wt%。其具有較好的熱震穩(wěn)定性能，其在RH真空爐上的上部槽得以應(yīng)用，主要是該RH爐上部槽部位不接觸鋼水,爐渣對(duì)該部位的熔損較少,基本可以達(dá)到普通直接結(jié)合鎂鉻磚的使用壽命，但是其抗渣侵蝕和滲透性能較差，在RH真空爐熔損最嚴(yán)重的下部槽部位和浸潰管部位使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)熔損明顯，難以到達(dá)RH真空爐所要求的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚及其制備方法，在真空脫氣處理過(guò)程中，耐火材料直接接觸鋼水時(shí)，具有優(yōu)良抗侵蝕性能、抗?jié)B透性、抗剝落性能和優(yōu)良熱震穩(wěn)定性能。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，包括以下原料成分按重量份比組成鎂砂顆粒料55-70份,其中粒度>的占15-20份、粒度>的占25-30 份、粒度> O. 074mm-lmm 的占 15-20 份；電熔鎂砂細(xì)粉料粒度彡O. 074mm 15-25份；鎂鋁尖晶石4-20份，其中粒度>0.033臟-1111111的占3-15份，粒度彡0.033111111的占1_3份；電熔氧化鋯粒度彡O. 033mm 3-10份；亞硫酸鹽紙漿廢液 2. 5-3. 5份。所述的一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其主要化學(xué)成分的重量百分比為MgO75-88%, ZrO2 3-10%, Al2O3 2-9%，其余為不大于 3%的雜質(zhì)。所述鎂砂顆粒料是由鈣硅比大于2的電熔鎂砂或高純鎂砂制備而成。所述鎂鋁尖晶石中Al2O3的含量為50% -70%。所述亞硫酸鹽紙漿廢液作為結(jié)合劑，為黑褐色粘稠狀液體，其主要成份是木素磺酸鹽糖類(lèi)、甲醇有機(jī)酸和糠醛以及殘余化學(xué)品，呈酸性，PH值4. 0-6. O,比重I. 2-1. 4kg/m3。一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚的制備方法，是在1750_1830°C的高溫隧道窯內(nèi)燒成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在鎂質(zhì)耐火材料的基礎(chǔ)上引入ZrO2及鎂鋁尖晶石，其作用是⑴ZrO2可孤立液相中的CaO和SiO2等低熔相，減少低熔相對(duì)鎂砂的侵蝕，提高鎂質(zhì)耐火材料的抗侵蝕性能；(2) ZrO2在耐火材料中會(huì)產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變，從而在鎂質(zhì)耐火材料中形成微裂紋，提高鎂質(zhì)材料的抗熱震性能；(3)鎂鋁尖晶石的加入可以提高鎂質(zhì)耐火材料的抗剝落性能。(4)引入適當(dāng)?shù)逆V鋁尖晶石超細(xì)粉可以強(qiáng)化基質(zhì)，提高鎂質(zhì)耐火材料基質(zhì)抗侵蝕性能。


圖I是本發(fā)明材料的MgO-Al2O3-ZrO2三元相圖2(a)、圖2(b)是本發(fā)明材料的掃描電鏡照片；圖3是鎂鉻磚、鎂鋯磚和本發(fā)明MgO-ZrO2-Al2O3材料的透氣度檢測(cè)結(jié)果表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，包括以下原料成分按重量份比組成鎂砂顆粒料65份,其中粒度>的占20份、粒度>的占25份、粒度> O. 074mm-lmm的占20份；電熔鎂砂細(xì)粉料粒度< O. 074mm 20份；
鎂鋁尖晶石 6份，其中粒度> 0.033臟-1111111的占5份，粒度彡0.033111111的占1份；電熔氧化鋯9份粒度< O. 033mm ;亞硫酸鹽紙漿廢液3份。其制備方法是將上述原料成分按照先加入粗顆粒，再加入亞硫酸鹽紙漿廢液，然后再依次加入細(xì)顆粒、細(xì)粉和超細(xì)粉，然后攪拌機(jī)攪拌，最后摩擦機(jī)擠壓成型，于1750-1830°C的高溫隧道窯上燒成。實(shí)施例I中的鎂鋯鋁磚的性能如表I :表I
化學(xué)成分(rif)
MgOZraΑ ΛCaOSiaFeA
84.46 52* 23(Χ98(h86(Γ65
物理性能
顯氣孔率體積密度耐壓強(qiáng)度~高溫抗折強(qiáng)度~水冷次數(shù)透氣度荷重軟化點(diǎn) %g/cmiMPa MPa(1450°C*0.5h) 110CTC XlOrVV
~ Γ χ V5^3i Πβ ΓΤ 實(shí)施例2—種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，包括以下原料成分按重量份比組成鎂砂顆粒料60份,其中粒度>的占20份、粒度>的占25份、粒度>O. 074mm-lmm的占15份；電熔鎂砂細(xì)粉料粒度< O. 074mm 22份；鎂鋁尖晶石12份，其中粒度〉O. 033mm-lmm的占10份，粒度彡O. 033mm的占2份；電熔氧化鋯7份粒度< O. 033mm ;亞硫酸鹽紙漿廢液2. 5份。其制備方法與實(shí)施例I相同。實(shí)施例2中的鎂鋯鋁磚的性能如表2 表權(quán)利要求
1.一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其特征在于，包括以下原料成分按重量份比組成 鎂砂顆粒料 55-70份,其中粒度>的占15-20份、粒度>的占25-30 份、粒度> O. 074mm-lmm 的占 15-20 份； 電熔鎂砂細(xì)粉料粒度< 0.074mm 15-25份； 鎂鋁尖晶石4-20份，其中粒度> O. 033mm-lmm的占3-15份，粒度彡O. 033mm的占1_3 份; 電熔氧化鋯粒度< O. 033mm 3-10份； 亞硫酸鹽紙漿廢液 2. 5-3. 5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其特征在于，其主要化學(xué)成分的重量百分比為MgO 75-88%、ZrO2 3-10%, Al2O3 2_9%，其余為不大于3%的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其特征在于，所述鎂砂顆粒料是由鈣硅比大于2的電熔鎂砂或高純鎂砂制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其特征在于，所述鎂鋁尖晶石中Al2O3的含量為50%-70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚，其特征在于，所述亞硫酸鹽紙漿廢液作為結(jié)合劑，為黑褐色粘稠狀液體，其主要成份是木素磺酸鹽糖類(lèi)、甲醇有機(jī)酸和糠醛以及殘余化學(xué)品，呈酸性，PH值4. 0-6. O,比重I. 2-1. 4kg/m3。
6.一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚的制備方法，其特征在于，在1750-1830°C的高溫隧道窯內(nèi)燒成。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域，尤其涉及一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚及其制備方法，其特征在于，包括以下原料成分按重量份比組成鎂砂顆粒料、電熔鎂砂細(xì)粉料、鎂鋁尖晶石、電熔氧化鋯，其主要化學(xué)成分為MgO、ZrO2、Al2O3。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在鎂質(zhì)耐火材料的基礎(chǔ)上引入ZrO2及鎂鋁尖晶石，其作用是(1)ZrO2可孤立液相中的CaO和SiO2等低熔相，提高鎂質(zhì)耐火材料的抗侵蝕性能；(2)ZrO2在耐火材料中會(huì)產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變，提高鎂質(zhì)材料的抗熱震性能；(3)鎂鋁尖晶石的加入可以提高鎂質(zhì)耐火材料的抗剝落性能。(4)引入適當(dāng)?shù)逆V鋁尖晶石超細(xì)粉可以強(qiáng)化基質(zhì)，提高鎂質(zhì)耐火材料基質(zhì)抗侵蝕性能。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102924095SQ20121028115
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者潘波, 周科研, 高心魁 申請(qǐng)人:營(yíng)口青花耐火材料股份有限公司