專利名稱：鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法。屬于澆注耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂質(zhì)耐火材料具有耐火度高、抗鋼渣侵蝕性好、還兼有凈化鋼水的作用，因而在鋼鐵廠煉鋼系統(tǒng)中使用很廣，尤其是在中間包上廣泛使用，中間包上的擋渣堰板、穩(wěn)流器(或稱防濺筒)、沖擊板等大多數(shù)是使用鎂質(zhì)澆注料澆注成型后經(jīng)300 400°C度溫度烘烤而成。在烘烤過程中這些鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件普遍存在開裂現(xiàn)象，尤其是大型的或形狀復(fù)雜的預(yù)制件出現(xiàn)開裂的幾率更是大，嚴(yán)重時會造成整爐的預(yù)制件開裂嚴(yán)重而報廢，不僅影響了產(chǎn)品質(zhì)量，而且會影響產(chǎn)品的即時交付，出現(xiàn)信譽危機，且造成很大的資源和能源浪費。因此，解決鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂這一問題十分必要。2011年在湖州召開無機材料技術(shù)推介對接會上，德清縣力拓爐料有限公司將‘解決全鎂質(zhì)擋渣墻開裂問題’作為技術(shù)難題進行推介。在《耐材之窗》專家在線欄中，2006年 10月有人咨詢專家‘鎂質(zhì)擋渣堰出現(xiàn)裂縫問題’如何解決。2001年第2期《耐火材料》魏耀武‘Si02微粉結(jié)合鎂質(zhì)澆注料的基質(zhì)組成與抗渣性能’的論文中也涉及鎂質(zhì)澆注料的烘烤裂紋問題。2002年第4期《國外耐火材料》‘中間包用堿性擋渣堰磚的開發(fā)與應(yīng)用’的論文講述了一些鎂質(zhì)擋渣堰開裂的原因和解決方法。2009年全國不定形耐火材料學(xué)術(shù)會議上趙子龍的‘鎂質(zhì)澆注料開裂的解決措施’的論文中從生產(chǎn)工藝上講述了一些鎂質(zhì)澆注料開裂的解決措施。因此，解決鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂這一問題十分必要，已引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛重視，但均未能很好的解決，本發(fā)明人擬從不同角度提出新的鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法，所提供的方法包括以下幾種一、用水對粗顆粒(8 Imm或5 Imm)鎂砂進行預(yù)處理來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的烘烤開裂天然礦煅燒或電熔而成的鎂砂中大約含有約2 4%的氧化鈣，氧化鈣是一種很活潑的物質(zhì)，與水極易發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氫氧化鈣，其水化反應(yīng)式為Ca0+H20 = Ca (OH) 2這一過程會產(chǎn)生1. 98倍的固相體積膨脹，且生成的氫氧化鈣結(jié)構(gòu)蓬松，氧化鈣內(nèi)原毛細孔也變?yōu)闅溲趸}內(nèi)的大氣孔，表觀體積遠大于1. 98倍，可達3 4倍。這個過程在鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件硬化之前完成，則對預(yù)制件不會產(chǎn)生危害，但若這個過程在預(yù)制件已經(jīng)硬化后發(fā)生，預(yù)制件內(nèi)部發(fā)生局部膨脹，產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，會使預(yù)制件強度大大下降， 嚴(yán)重時導(dǎo)致預(yù)制件開裂。
普通燒結(jié)鎂砂(MgO彡91wt% )由于價格相對便宜，而被用來做鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的主原料。這些鎂砂是經(jīng)過高溫煅燒而成，結(jié)構(gòu)相對致密，作為雜質(zhì)相的氧化鈣也被燒密實，且被包裹在氧化鎂礦相中，水分子很難進入其顆粒內(nèi)，所以，常溫下普通燒結(jié)鎂砂中的氧化鈣遇水反應(yīng)緩慢，用在鎂質(zhì)澆注料中至預(yù)制件硬化后較長一段時間(60天)內(nèi)才能完全水化，而鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的常溫養(yǎng)護期在正常的生產(chǎn)節(jié)奏下一般不會超過15天，因而氧化鈣不會完全水化而產(chǎn)生裂紋。但當(dāng)烘烤時，在高溫水蒸汽的作用下氧化鈣很容易水化， 在已經(jīng)硬化的預(yù)制件內(nèi)部產(chǎn)生局部膨脹，會使預(yù)制件強度大大下降，當(dāng)產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力大于預(yù)制件的抗拉力時導(dǎo)致預(yù)制件開裂或崩潰。因此將普通燒結(jié)鎂砂中的氧化鈣進行預(yù)水化處理，將是減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂的一種方式，具體方法是將普通燒結(jié)鎂砂原料露天堆放，不時地澆水淋濕，60天后再用到鎂質(zhì)澆注料中，就可以大大減少預(yù)制件的烘烤開裂。(詳見實施例1)二、中顆粒(1 Omm)和細粉(< 0. 088mm =使用95品位以上的高純燒結(jié)鎂砂 (MgO ^ 95wt% )或電熔鎂砂來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的烘烤開裂；鎂砂的中顆粒和鎂砂的細粉由于粒度小，其氧化鈣更易水化，更易使鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂，若也實施預(yù)水化處理又比較麻煩。因此可使用品位95以上的燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂來替代普通燒結(jié)鎂砂。95品位以上燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂能減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂的原因是①由于氧化鎂含量高，因而氧化鈣等雜質(zhì)相相對少；②95品位以上的燒結(jié)鎂砂都是采用二步煅燒法。普通鎂砂是由礦石一步煅燒而成，在煅燒過程中，由于發(fā)生MgCO3 = Mg(HO)2丨反應(yīng)，在燒結(jié)過程中有大量的二氧化碳排出，因而鎂砂的結(jié)構(gòu)相對不太致密，其中的氧化鈣相對易于水化；而二步煅燒的95以上的燒結(jié)鎂砂，是先將礦石煅燒一遍后，磨成粉，再壓成球后煅燒，由于第二步煅燒時沒有氣體和水份排除，因而燒成的鎂砂結(jié)構(gòu)致密，氧化鈣不易于水化，加之，在磨粉時氧化鈣充分分散于氧化鎂中，在第二步煅燒時易形成氧化鎂和氧化鈣的固溶相，氧化鈣更不易于水化；③生產(chǎn)電熔鎂砂時由于電熔時溫度高達二千多度，因而電熔鎂砂的晶粒大，且氧化鎂和氧化鈣更易形成固溶體，氧化鈣也不易于水化。三、使用雜質(zhì)含量低的高品位硅灰來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的烘烤開裂耐火材料中使用的硅灰一般都是冶煉工業(yè)硅和硅鐵合金時通過煙道排出的硅蒸氣氧化后，經(jīng)收塵器收集得到的以無定形二氧化硅為主要成分的產(chǎn)品，由于是一種工業(yè)副產(chǎn)品，因而雜質(zhì)含量高且成分復(fù)雜，其中SiO2約占75 98%，有時含有少部分未被氧化的
金屬硅。金屬硅在常溫下與水幾乎不反應(yīng)，但在常溫堿性條件下或高溫下會遇水發(fā)生如下的反應(yīng)Si+20r+4H20 = = Si032>2H2 丨 +3H20或Si+3H20 = H2Si03+2H2 個這些反應(yīng)的同一個特點是放出氫氣，若在鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件未完全硬化之前就集中反應(yīng)，會產(chǎn)生養(yǎng)護裂紋；若在鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤時集中反應(yīng)會產(chǎn)生烘烤裂紋。因此，為了減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂，應(yīng)盡量使用品位高的硅灰，這樣硅灰中的雜質(zhì)含量低，相應(yīng)地硅的含量也不會高，就不能產(chǎn)生過多的氫氣而致預(yù)制件開裂。
綜上所述，(1) 一種鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法，其特征在于通過對原材料的處理和改變原材料的品位，有以下三種方法①用水對8 Imm或5 Imm粗顆粒鎂砂進行預(yù)處理來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法②對于1 0_顆粒和< 0. 088mm細粉使用MgO彡95wt%品位95以上的高純燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法③使用雜質(zhì)含量低的SW2含量> 96wt% 96硅灰來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法①和方法②單獨使用或聯(lián)合使用；方法③與方法①或方法②聯(lián)合使用或方法①、②和③聯(lián)合使用；(2)方法①單獨使用，使鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂比例從46%降至25% ；(3)方法②單獨使用，使鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂比例從52%降至；(4)方法①、②和③聯(lián)合使用，使鎂質(zhì)澆注料烘烤開裂比例從18%降至0%。本發(fā)明提供的方法，使鎂質(zhì)預(yù)制件烘烤時出現(xiàn)裂紋的幾率大大降低，產(chǎn)品合格率幾乎達100%。
具體實施例方式實施例1 按下表的比例配料，澆注成鎂質(zhì)擋渣堰各50只，在同一只爐內(nèi)于400°C 下烘烤。所述的擋渣堰的正視形狀為梯形，尺寸為高900mm;上邊寬1275mm;下邊寬 900mm ；上部厚80mm ；下部厚70mm。(下面的試驗所澆注的擋渣堰都是此尺寸)。
_對比例_實施例_
普通鎂砂8 1 mm50% (未水化處理)50% (水化處理3個月)
普通鎂砂l(fā)~0mm (未水化處理)20%20%
普通鎂砂<0.088mm細粉(未水化處理)26%26%
92硅灰4%4%
減水劑0.3%0.3%
烘烤幵裂比例46%28%注92硅灰是指SiO2的含量彡92% (重量百分比)的硅灰，下同?？梢?，將鎂砂粗顆粒進行預(yù)水化處理，可顯著減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的烘烤開裂。實施例2 由于95燒結(jié)鎂砂相對于其它高純燒結(jié)鎂砂及電熔鎂砂價格便宜得多，因此選用 95燒結(jié)鎂砂作為鎂質(zhì)澆注料的中顆粒及細粉。按下表的比例配料，澆注成鎂質(zhì)擋渣堰各50 只，在同一只爐內(nèi)于400°C下烘烤。
權(quán)利要求
1.一種鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法，其特征在于通過對原材料的處理和改變原材料的品位，有以下三種方法①用水對8 Imm或5 Imm粗顆粒鎂砂進行預(yù)處理來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法②對于1 Omm顆粒和< 0. 088mm細粉使用MgO彡95 丨％品位95以上的高純燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法③使用雜質(zhì)含量低的SW2含量> 96wt% 96硅灰來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法①和方法②單獨使用或聯(lián)合使用； 方法③與方法①或方法②聯(lián)合使用或方法①、②和③聯(lián)合使用。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于方法①所述的粗顆粒鎂砂預(yù)處理是將原料露天堆放，不時地澆水，60天后再用到鎂質(zhì)澆注料中。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于a)方法①單獨使用，使鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂比例從46%降至25%；b)方法②單獨使用，使鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件烘烤開裂比例從52%降至；c)方法①、②和③聯(lián)合使用，使鎂質(zhì)澆注料烘烤開裂比例從18%降至0%。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的預(yù)制件為擋渣堰或防濺筒，擋渣堰形狀為梯形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件防烘烤開裂的方法，其特征在于通過對原材料的處理和改變原材料的品種有以下三種方法①用水對8～1mm或5～1mm粗顆粒鎂砂進行預(yù)處理來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法②對于1～0mm顆粒和＜0.088mm細粉使用MgO≥95wt％品位95以上的高純燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法③使用雜質(zhì)含量低的SiO2含量≥96wt％96硅灰來減少鎂質(zhì)澆注料預(yù)制件的開裂；方法①和方法②單獨使用或聯(lián)合使用；方法③與方法①或方法②聯(lián)合使用或方法①、②和③聯(lián)合使用。使用本發(fā)明提供的方法，使生產(chǎn)的大型鎂質(zhì)擋渣堰板和多種形狀復(fù)雜的穩(wěn)流器(或稱防濺筒)出現(xiàn)烘烤裂紋率大大降低，產(chǎn)品合格率幾乎達100％。
文檔編號C04B35/66GK102351546SQ20111018419
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者劉晶, 徐國令, 許虹杰, 邢建輝, 高仁驤 申請人:上海彭浦特種耐火材料廠