一种RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖及其制备方法

摘要

本发明公开了一种RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖及其制备方法。本发明无铬不烧砖主要由原料各粒级微孔电熔镁铝合成料、粒度325目的电熔镁铝尖晶石和200目的金属铝粉组成；另外，加入热固性酚醛树脂作为结合剂。首先将称取的各种原料置于强力混砂机中预混，得到混合物料；混合物料加入组装好的模具内压制成型；成型的砖坯放入干燥器进行热处理，得到产品RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖。本发明产品适用于RH精炼炉用耐火材料，与普通的无铬不烧砖相比具有优良的热震稳定性、抗侵蚀和防渗透性，明显提高了RH精炼炉的使用寿命，提高钢厂生产效率，具有显著的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种炉外精炼用耐火材料，具体涉及一种RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖及其制备方法。

背景技术

RH精炼炉各主要部位按其在炉外精炼中所具有的不同功能及位置，分别称为：浸渍管、环流管、下部槽、中部槽（包括合金加料口）、上部槽、热顶盖（又称热弯管）（包括人孔）等部位，其中关键部位是浸渍管、环流管、下部槽，也是易损坏部位。

为配合“绿色耐材”战略，实现“品种质量优良化、资源能源节约化、生产过程环保化、使用过程无害化”，在最近几年里，RH精炼炉用耐火材料已经由镁铬砖逐渐发展为无铬耐火材料。目前，国内使用比较多无铬不烧砖主要是一种含有镁砂、尖晶石、金属粉等原料，以树脂结合的无铬不烧砖。这种无铬不烧砖在使用效果上基本与镁铬砖相当。

随着炼钢炉外精炼比例的提高，要求经过RH精炼的钢量越来越大，因此钢厂要求RH精炼炉的使用寿命不断提高。但是，众所周知，由于RH炉使用环境是间断性的，在使用过程中，RH浸渍管、环流管和下部槽等关键部位受急冷急热影响，易出现局部剥落现象，造成局部的侵蚀过快。因此，目前使用普通无铬不烧砖在抗热震稳定性方面还需进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有普通无铬不烧砖在抗热震稳定性方面还需要进一步提高的需求，本发明提供一种新的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，所述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖主要由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料20～30%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料20～30%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料15～25%，200目的微孔电熔镁铝合成料10～20%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石1～10%和200目的金属铝粉1～10%组成；另外，加入占上述原料总重量2.5～3.5%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉80～90%、工业氧化铝粉5～10%和菱镁石粉5～10%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌均匀，然后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼30～40分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

根据上述的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，所述微孔电熔镁铝合成料的体积密度为3.3～3.4g/cm³，矿相组成为方镁石和镁铝尖晶石，平均孔径为5～10μm。

根据上述的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，所述电熔铝镁合成料中主要成分含量为MgO>2O₃>2O₃>

根据上述的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，所述电熔镁铝尖晶石中Al₂O₃的质量百分含量≥70wt%。

根据上述的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，所述金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%。

另外，提供一种RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、首先按照上述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的原料配比组成称取各种原料；将称取的各种原料置于强力混砂机中预混20～40min，得到混合物料；

b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内，采用630吨或1000吨压力机压制成型；

c、将步骤b成型的砖坯放入干燥器进行热处理，热处理后得到产品RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖。

根据上述的RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的制备方法，步骤c中所述热处理的具体过程为：以10℃/小时的升温速率由常温升至200～240℃，温度达到200～240℃时保温24小时，保温结束后进行降温，降温时间为4～10小时；降温结束后得到产品RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖。

本发明的积极有益效果：

1、本发明技术方案中通过使用微孔电熔镁铝合成料来提高产品无铬不烧砖的抗热震稳定性。本发明制备的原料微孔电熔镁铝合成料是纳米尺寸的气孔，气孔孔径大小均匀，砖中气孔微细化并分布均匀的组织结构有利于缓解材料在急冷急热时产生的应力。因此，砖中气孔微细化并分布均匀的组织结构不仅能降低透气度，而且有效地改善了抗热震性。

2、本发明采用的微孔电熔镁铝合成料含有一定量的镁铝尖晶石相。众所周知，镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀、抗剥落能力强、抗渣性能好、抗磨蚀能力、热震稳定性好和耐高温等性能特点。因此，本发明采用这种原料生产RH无铬不烧砖除了具有不含铬元素、环境污染小、安全可靠性高，而且提高了热震稳定性，同时抗渣侵蚀能力也得到一定程度的提高，延长了RH浸渍管环流管关键部位的使用寿命。

3、本发明以合成的微孔电熔镁铝合成料为主要原料，经合理级配、高压成型、低温烘烤而成；该砖的综合性能指标如表1所示。

4、本发明产品适用于RH精炼炉用耐火材料，与普通的无铬不烧砖相比具有优良的热震稳定性、抗侵蚀和防渗透性，明显提高了RH精炼炉的使用寿命，提高钢厂生产效率，具有显著的经济效益和社会效益。

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具体实施方式：

为了便于理解本发明，列举实施例如下，以下实施例仅用于解释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护技术内容的限定。

以下实施例中采用的微孔电熔镁铝合成料的体积密度为3.3～3.4g/cm³，矿相组成为方镁石和镁铝尖晶石，平均孔径为5～10μm；以重量百分含量表示，所述电熔铝镁合成料中主要成分含量为MgO>2O₃>2O₃>2O₃的质量百分含量≥70wt%；所述金属铝粉中Al的质量百分含量≥98wt%。

实施例1：

本发明RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料25%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料25%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料20%，200目的微孔电熔镁铝合成料20%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石7%和200目的金属铝粉3%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉85%、工业氧化铝粉8%和菱镁石粉7%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌60分钟，搅拌均匀后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼30分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

实施例2：

本发明RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料25%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料25%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料20%，200目的微孔电熔镁铝合成料18%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石7%和200目的金属铝粉5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉90%、工业氧化铝粉5%和菱镁石粉5%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌60分钟，搅拌均匀后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼35分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

实施例3：

本发明RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料25%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料25%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料20%，200目的微孔电熔镁铝合成料16%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石7%和200目的金属铝粉7%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉80%、工业氧化铝粉10%和菱镁石粉10%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌60分钟，搅拌均匀后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼40分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

实施例4：

本发明RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料20%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料30%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料18%，200目的微孔电熔镁铝合成料16%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石9%和200目的金属铝粉7%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉82%、工业氧化铝粉10%和菱镁石粉8%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌60分钟，搅拌均匀后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼30分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

实施例5：

本发明RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖，以重量百分含量表示，由原料5～3mm的微孔电熔镁铝合成料25%，3～1mm的微孔电熔镁铝合成料25%，1～0mm的微孔电熔镁铝合成料20%，200目的微孔电熔镁铝合成料15%，粒度325目的电熔镁铝尖晶石10%和200目的金属铝粉5%组成；另外，加入占上述原料总重量2.8%的热固性酚醛树脂；

所述微孔电熔镁铝合成料是通过以下方法制备而成：

（1）以重量百分含量表示，所述微孔电熔镁铝合成料的原料组成为：轻烧镁粉85%、工业氧化铝粉6%和菱镁石粉9%；

（2）按照步骤（1）的原料组成进行配料，将三种原料混合搅拌60分钟，搅拌均匀后将所得混合物料加入电弧炉，在电压110～220V条件下电熔至全部熔融，全部熔融后继续熔炼30分钟停炉冷却结晶，冷却结晶时间为72小时；

（3）将冷却结晶所得原料进行脱壳、破碎，经磁选机排除带有铁质成份，再经筛分为粒度5～3mm、3～1mm和1～0mm的微孔电熔镁铝合成料，部分微孔电熔镁铝合成料颗粒加工成200目细粉即200目的微孔电熔镁铝合成料，最后包装成品入库。

实施例6：

本发明实施例1～3所述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：

a、首先按照实施例1～3任一所述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的原料配比组成称取各种原料；将称取的各种原料置于强力混砂机中预混30min，得到混合物料；

b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内，采用630吨压力机压制成型；

c、将步骤b成型的砖坯放入干燥器进行热处理（热处理的具体过程为：以10℃/小时的升温速率由常温升至220℃，温度达到220℃时保温24小时，保温结束后进行降温，降温时间为8小时，降温结束后即热处理完毕），热处理后得到产品RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖。

实施例7：

本发明实施例4～5所述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：

a、首先按照实施例4或5所述RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖的原料配比组成称取各种原料；将称取的各种原料置于强力混砂机中预混35min，得到混合物料；

b、将步骤a所得混合物料加入组装好的模具内，采用1000吨压力机压制成型；

c、将步骤b成型的砖坯放入干燥器进行热处理（热处理的具体过程为：以10℃/小时的升温速率由常温升至240℃，温度达到240℃时保温24小时，保温结束后进行降温，降温时间为10小时，降温结束后即热处理完毕），热处理后得到产品RH精炼炉高热震微孔无铬不烧砖。

以上利用实施例1～5配料组成制备的产品性能检测结果和国内某厂家生产的普通无铬不烧砖性能检测结果如表2所示。

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从上面实施例可以证明：本发明制备的产品RH精炼炉微孔无铬不烧砖由于引入微孔电熔镁铝合成料，热震稳定性得到了显著提高。