專利名稱：一種真空脫氣爐用鎂鋯鋁磚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐火材料領域，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：
近年來隨著煉鋼技術的不斷發(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用。隨著優(yōu)質(zhì)鋼種不斷地開發(fā)，真空脫氣爐所采用的堿性耐火材料的運用技術越來越受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關注和重視，毫無疑問耐火材料技術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)、真空及高速流動的鋼水作用，鋼渣與耐火材料熱面反應侵蝕、滲透及流動的鋼水對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合鎂鉻磚，由于鎂鉻磚在真空脫氣爐使用過程中會產(chǎn)生水溶性、具有劇毒和致癌性 的六價鉻鹽化合物，這些劇毒物質(zhì)極易污染地下水源，造成嚴重的環(huán)境污染，國家出于環(huán)?？紤]正大力推進RH和DH真空爐的無鉻化進程；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程中必然會導致鋼種中增碳問題。專利號為200410025637. 2，發(fā)明名稱為“一種RH真空爐襯用無鉻耐火材料”，公布了一種MgO-ZrO2-SiO2系無鉻耐火材料，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%，氧化鋯細粉1-6%，鋯英石細粉1-9%，有機結合劑(外加)1_3%;其化學組成(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系無鉻耐火材料加入了鋯螢石細粉，氧化硅含量高，試驗表明氧化硅含量過高特別是當氧化硅含量>4%，其耐火材料抗渣熔損和抗渣滲透性能均會明顯下降。專利號為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熔點都在2700°C以上，在實際的生產(chǎn)過程中合成鎂鋯共晶砂很難被生產(chǎn)出來，而且成本昂貴，不適合大批量生產(chǎn)，到目前為止，在國內(nèi)尚沒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似的耐火性能，因此鎂鋁質(zhì)耐火材料被認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用。日本專利Jp2001302364，公開了一種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，對提高水泥結合的抗渣性能有一定作用，但是效果并不顯著，其相對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用，主要是該RH爐上部槽部位不接觸鋼水,爐渣對該部位的熔損較少,基本可以達到普通直接結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真空爐熔損最嚴重的下部槽部位和浸潰管部位使用過程中發(fā)現(xiàn)熔損明顯，難以到達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，在真空脫氣處理過程中，耐火材料直接接觸鋼水時，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。 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術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合劑，為黑褐色粘稠狀液體，其主要成份是木素磺酸鹽糖類、甲醇有機酸和糠醛以及殘余化學品，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)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是在鎂質(zhì)耐火材料的基礎上引入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在耐火材料中會產(chǎn)生晶型轉變，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?shù)逆V鋁尖晶石超細粉可以強化基質(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材料的透氣度檢測結果表。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明實施例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，然后再依次加入細顆粒、細粉和超細粉，然后攪拌機攪拌，最后摩擦機擠壓成型，于1750-1830°C的高溫隧道窯上燒成。實施例I中的鎂鋯鋁磚的性能如表I :表I
化學成分(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度~高溫抗折強度~水冷次數(shù)透氣度荷重軟化點 %g/cmiMPa MPa(1450°C*0.5h) 110CTC XlOrVV
~ Γ χ V5^3i Πβ ΓΤ 實施例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。其制備方法與實施例I相同。實施例2中的鎂鋯鋁磚的性能如表2 表權利要求
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合劑，為黑褐色粘稠狀液體，其主要成份是木素磺酸鹽糖類、甲醇有機酸和糠醛以及殘余化學品，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、電熔鎂砂細粉料、鎂鋁尖晶石、電熔氧化鋯，其主要化學成分為MgO、ZrO2、Al2O3。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是在鎂質(zhì)耐火材料的基礎上引入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在耐火材料中會產(chǎn)生晶型轉變，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?shù)逆V鋁尖晶石超細粉可以強化基質(zhì)，提高鎂質(zhì)耐火材料基質(zhì)抗侵蝕性能。
文檔編號C04B35/66GK102924095SQ20121028115
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2012年8月8日
發(fā)明者潘波, 周科研, 高心魁 申請人:營口青花耐火材料股份有限公司