镁铝尖晶石与镁阿隆和碳复合的不烧砖

摘要

一种镁铝尖晶石与镁阿隆和碳复合的不烧砖，按照本发明提供的技术方案，所述不烧砖含镁铝尖晶石55-90份，镁阿隆1-20份，碳素1-15份，单位为质量份。这种不烧砖在降低砖的石墨含量后，能够在高温真空冶炼条件下稳定使用。

说明书

技术领域

本发明属于一种钢铁工业用耐火材料。用于炉外精炼窑炉。

背景技术

冶炼超低碳(C≤0.005％)高性能钢种时，常使用真空炉外精炼，炉外精炼炉使用低碳镁碳砖，以减少耐火材料中的碳渗入钢水中。一般低碳镁碳砖含石墨在6％以下。再降低石墨含量会使低碳镁碳砖的热膨胀率上升，使用中易产生剥落。在高真空条件下，镁碳砖会产生MgO-C反应：

MgO+C＝Mg↑+CO↑

该反应在砖中产生气孔，进而产生疏松易造成钢渣侵蚀变大。在RH精炼炉使用含石墨在3％的低碳镁碳砖，可冶炼含碳不是太低的钢种。要冶炼含碳更低的钢种，就要再降低砖石墨含量。

另一方面在铝碳质连铸长水口，为了应对剧烈的热震，使用25-35％的石墨，使用中碳渗入钢水中，砖中石墨也易氧化，降低使用寿命。这方面也要再降低砖石墨含量。

发明内容

本发明的目的在于寻求一种镁铝尖晶石与镁阿隆和碳复合的不烧砖，这种不烧砖在降低砖的石墨含量后，能够在高温真空冶炼条件下稳定使用。

按照本发明提供的技术方案，所述不烧砖含镁铝尖晶石55-90份，镁阿隆1-20份，碳素1-15份，单位为质量份。

优选的，所述不烧砖含镁铝尖晶石59-78份，镁阿隆5-15份，碳素5-10份；单位为质量份。

所述碳素为石墨、炭黑中的一种或两种物质的组合。

所述不烧砖中还有含碳结合剂，所述含碳结合剂的加入量为2.5～5份，单位为质量份。

所述含碳结合剂为酚醛树脂或沥青中的一种或两种物质的组合。

在所述不烧砖中添加抗氧化剂，所述抗氧化剂的加入量为0～6份，单位为质量份。

所述抗氧化剂包括以下物质中的一种或多种物质的组合：铝、硅、铝镁合金、碳化硅、碳化硼。

所述石墨的粒度为400目。

所述镁铝尖晶石热膨胀率低、熔点高达2135℃，对碱性渣的耐侵蚀性显著优于类似热膨胀率的刚玉、氧化铝质材料。其作用是保持镁铝尖晶石与镁阿隆和碳复合的不烧砖的耐高温性、抗渣侵蚀性、抗热震性。

碳素的作用是保持砖的高温强度、抗热震性、抗渣渗透性。碳素为石墨、炭黑中的一种或多种物质的组合。为了保证碳素能在砖中弥散分布，要求含一定数量的细粉，同时也要避免粒度过细导致的抗氧化能力下降。

镁阿隆熔点超过2000℃，具有与碳素有类似的性质，即低的热膨胀率、不易被渣润湿。部分替代碳素可以降低砖中的碳含量，并保持含碳砖优异的抗热震性和抗渣渗透性。镁阿隆氧化后生成镁铝尖晶石，释放出N₂。镁阿隆在氧化过程中体积变化小，有利于制品的体积稳定性。N₂的生成能够稀释氧化性气氛，并可能同铝、硅等添加剂发生原位反应，生成氮化铝、氮化硅、塞隆等物质，提高材料的高温强度。放出的氮气部分熔入渗进砖气孔中的渣里，提高了渣的粘度，降低了渣的渗透。

含碳结合剂为酚醛树脂或沥青中的一种或多种物质的组合。其主要作用是提供足够的常温强度，并在高温下碳化后形成耐高温的碳网络结构。

镁阿隆和碳都容易被氧化，两者复合可以互相保护，延缓氧化。

发明产品还可以加入部分抗氧化剂来阻挡碳素和镁阿隆被氧化。抗氧化剂可以与氧气反应，堵塞气孔，使基质更致密，延缓碳和镁阿隆的氧化。所述抗氧化剂包括以下材料中的一种或多种：铝、硅、铝镁合金、碳化硅、碳化硼。

本发明的创新点：镁铝尖晶石、镁阿隆和碳复合，可以有效发挥各自的优点，从而产生一种耐高温、低热膨胀率、抗热震性优良、抗炉渣侵蚀性强的材料。

本发明的优点是：该材料具有和铝碳质材料接近的热膨胀率，同时对碱性渣的抗侵蚀能力显著提高。和镁碳质材料相比热膨胀率下降、抗渣渗透性显著提高，在高温真空冶炼条件下可以避免MgO-C反应，更为稳定。设计的技术方案镁铝尖晶石与镁阿隆和碳复合的不烧砖，作为炉外精炼炉耐火材料使用其可以降低碳含量到5％以下，作为连铸耐火材料使用也可以降低其碳含量到15％以下。这种砖的抗剥落抗侵蚀性好。

具体实施方式

实施例一：含有富镁电熔镁铝尖晶石(AL₂O₃64-66％，MgO33-34％)，粒度为5-3mm镁铝尖晶石15％，3-1mm35％，1-0mm20％，200目6％；镁阿隆(MgO≥25％，AL₂O₃≥65％，N≥2％)600目1％；石墨(100目)15％；铝粉200目2.5％；金属硅粉3％；热固性酚醛树脂溶液2.5％。

预先把200目的镁铝尖晶石、镁阿隆(200目)、铝粉、硅粉一起装入V型混合机中，混合15分钟，装袋备用；750轮碾机中加入镁铝尖晶石颗粒、酚醛树脂混合3分钟→加入石墨混合5分钟→加入预混合细粉混合20分钟后装袋→把混好的料称量后倒入1000吨磨擦压力机砖模中→打压10次→打好的砖放入200度的隧道窑烘烤24小时→出窑包装该砖。该砖可用于精炼钢包冲击部位，和传统铝镁碳砖相比使用寿命提高30％。

实施例二：含有富镁电熔镁铝尖晶石(AL₂O₃64-66％，MgO33-34％)，粒度为5-3mm的25％，3-1mm的25％，1-0mm的25％，325目的15％；镁阿隆粒度为200目的4％；炭黑1％；热固性酚醛树脂液体2.5％；沥青粉2.5％。

预先把镁铝尖晶石(325目)、镁阿隆(200目)、沥青粉、炭黑一起装入V型混合机中，混合15分钟，装袋备用；750轮碾机中加入镁铝尖晶石颗粒、酚醛树脂混合3分钟→加入预混合细粉混合20分钟后装袋→把混好的料称量后倒入1000吨磨擦压力机砖模中→打压8次→打好的砖放入200度的隧道窑烘烤24小时→出窑包装该砖。该砖可用于RH精炼炉下部槽，具有不容易剥落，使用寿命长的特点。

实施例三：含烧结富铝镁铝尖晶石(粒度为5-3mm的14％，3-1mm的35％，1-0mm的6％)，镁阿隆1-0mm的15％，200目的5％；石墨(200目)13％；炭黑2％；铝镁合金粉200目1.5％；碳化硅325目3％；碳化硼325目1.5％；热固性酚醛树脂液4％。

预先把镁阿隆、铝镁合金粉、碳化硅、碳化硼、炭黑等各种细粉一起装入V型混合机中，混合15分钟，装袋备用；750轮碾机中加入镁铝尖晶石、镁阿隆颗粒、酚醛树脂液混合3分钟→加入石墨混合5分钟→加入预混合细粉混合20分钟后装袋→把混好的料称量后倒入2000吨等静压力机砖模→等静压成型→烘烤→出窑包装。该砖可用于连铸长水口。