本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的含碳質(zhì)鋼包襯磚，由于大量碳的存在使得熱導(dǎo)率較高，在精煉處理時(shí)，散熱較快，而且導(dǎo)致鋼水增碳，在生產(chǎn)低碳鋼、超低碳鋼等優(yōu)質(zhì)品種鋼時(shí)，需用無碳磚。為適應(yīng)生產(chǎn)低碳鋼、超低碳潔凈鋼的要求，采用耐侵蝕的剛玉尖晶石無碳鋼包磚是耐火工作者的必然選擇。
剛玉尖晶石無碳鋼包襯磚可采用澆注成型與機(jī)壓成型兩種生產(chǎn)方式：其中第一種澆注成型，由于生產(chǎn)周期長、養(yǎng)護(hù)等工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成型模具和占用場地多、成本高、產(chǎn)品質(zhì)量控制難度大穩(wěn)定性差等問題；第二種機(jī)壓成型磚的結(jié)合劑有多種，高檔的機(jī)壓無碳鋼包磚沒有廣泛采用的主要原因是沒有找到一種適宜、高性能的結(jié)合劑,是目前研究的主流方式；例如公開號(hào)為CN103183516A的名稱為鋼包用機(jī)壓無碳襯磚，包括以下組份(按重量百分比計(jì))：棕剛玉顆粒20-24％；第一白剛玉顆粒28-30％；第二白剛玉顆粒12-16％；白剛玉粉15-20％；氧化鋁微粉10-12％；高效結(jié)合劑3％-6％；棕剛玉顆粒的直徑為3-5mm，第一白剛玉顆粒的直徑為3-5mm，第二白剛玉顆粒的直徑為0-1mm，白剛玉粉為240目；再如公開號(hào)為CN103539467A的名稱為機(jī)壓無碳剛玉尖晶石鋼包襯磚，其組分按重量百分比配比如下：板狀剛玉顆粒30～50％、高純富鋁尖晶石顆粒10～20％、板狀剛玉細(xì)粉10～20％、大結(jié)晶鎂砂細(xì)粉1～9％、高純富鋁尖晶石細(xì)粉5～15％、高純硅微粉1～10％、進(jìn)口多峰α-Al2O3微粉2～10％、金屬硅1～4％，結(jié)合劑：聚磷酸鹽1～5％、聚糖1～3％。雖然上述兩種無碳鋼包襯轉(zhuǎn)的性能有所提升，但是仍然無法滿足現(xiàn)代鋼包的生產(chǎn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種耐侵蝕、使用壽命長的鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚。
為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料5～10份、5～3mm骨料15～25份、3～1mm骨料15～30份和1～0.088mm 骨料12～25份、電熔白剛玉細(xì)粉15～23份、活性復(fù)合尖晶石粉5～15份、電熔鎂砂粉3～8份、鎂凝膠1.5～3.5份、ρ-Al2O3粉0.5～3.0份，外加以上重量份原料1.7～2.3％的水。
在上述的鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚中，可選的，所述剛玉系耐火原料的化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：Al2O3≥98％、TiO2：1.5～3.8％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％。
在上述的鎂鋁膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚中，可選的，所述電熔白剛玉細(xì)粉的粒度為180目。
在上述的鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚中，可選的，所述活性復(fù)合尖晶石粉的粒度為240目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：Al2O3≥78.0％、TiO2：1.5～3.8％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％、Al2O3+MgO≥95.0％。
在上述的鎂鋁膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚中，可選的，所述電熔鎂砂粉的粒度為180目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：MgO≥96.0％、SiO2≤2.0％。TiO2：1.5～3.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％。
在上述的鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚中，可選的，所述鎂凝膠的化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：MgO≥60.0％、Al2O3≥2.0％、SiO2≤10.0％,粒度為-200目，1050℃灼減≤20％。
本發(fā)明的另一目的是提供一種鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚的制備方法，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入1.7～2.3％水?dāng)嚢?～4分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌8～10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌10～15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用630～1250噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)150～200℃烘烤處理12～36小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)的有益效果至少包括以下幾個(gè)方面：
1)、本發(fā)明選擇了四種粒級(jí)的骨料，有利于提高磚的致密度和抗熱剝落性；
2)、本發(fā)明選擇了1.7～2.3％的水，用水量少，且當(dāng)水分小于1.7％，不利于發(fā)揮泥料的塑性，即成型效果差導(dǎo)致磚不致密易產(chǎn)生疏松；當(dāng)水分大于2.3％，在高效率成型壓力下磚易出現(xiàn)層裂等缺陷；
3)、選擇烘烤溫度150～200℃：①鎂凝膠結(jié)合劑充分發(fā)揮不可逆作用的溫度≥110℃，考慮傳熱過程的因素，將下限設(shè)定為150℃；②為了使磚在合適的時(shí)間內(nèi)磚的殘余水分達(dá)到≤0.8％，滿足鋼包襯快速升溫不會(huì)產(chǎn)生炸裂的需要；③提高熱效率減少綜合能耗的需要，設(shè)定溫度上限為200℃；④較小的溫度區(qū)間有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；
4)、鎂凝膠是一種市售的環(huán)保型粉狀無機(jī)結(jié)合劑，不會(huì)引入有害雜質(zhì)成分，與水形成溶膠有很好的膠結(jié)性，使泥料易于成型，干燥后形成穿插式的結(jié)構(gòu)鑲嵌在顆粒與細(xì)粉間，可使產(chǎn)品在室溫～鋼水溫度范圍內(nèi)均具有較高的強(qiáng)度，不存在有機(jī)結(jié)合劑在加熱過程中的氧化現(xiàn)象，克服有機(jī)結(jié)合劑在高溫下強(qiáng)度降低的問題；
5)、調(diào)節(jié)鎂凝膠結(jié)合劑的加入量和顆粒堆積密度，使磚具有足夠的強(qiáng)度和低的顯氣孔率；調(diào)節(jié)MgO含量，使磚在高溫使用過程中具有適宜的體積穩(wěn)定性，減少襯體及磚縫滲鋼，提高使用的安全性；調(diào)整磚的物相組成，提高荷重軟化溫度增強(qiáng)磚的抗侵蝕性。該技術(shù)生產(chǎn)的磚坯致密、顯氣孔率低、強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率高、工藝操作和質(zhì)量控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定可控，顯氣孔率比超微粉結(jié)合的預(yù)制磚低2～5個(gè)百分點(diǎn)，在使用中減少渣在磚中滲透，磚的耐侵蝕性高、使用壽命長。
具體實(shí)施方式
首先，需要說明的是，以下將以示例方式來具體說明本發(fā)明鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚及其制備方法特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)等，然而所有的描述僅是用來進(jìn)行說明的，而不應(yīng)將其理解為對(duì)本發(fā)明形成任何限制。
下面就通過這個(gè)給出的實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚及其制備方法進(jìn)行示例性說明。
本發(fā)明使用的原料要求如下：
剛玉系耐火原料的化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：Al2O3≥98％、TiO2：1.5～3.8％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％；電熔白剛玉細(xì)粉的粒度為180目；活性復(fù)合尖晶石粉的粒度為240目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：Al2O3≥78.0％、TiO2：1.5～3.8％、SiO2≤0.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％、Al2O3+MgO≥95.0％；電熔鎂砂粉的粒度為180目，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：MgO≥96.0％、SiO2≤2.0％。TiO2：1.5～3.8％、Fe2O3≤0.3％、Na2O+K2O≤0.3％；鎂凝膠的化學(xué)組分的質(zhì)量百分比為：MgO≥60.0％、Al2O3≥2.0％、SiO2≤10.0％,粒度為-200目，1050℃灼減≤20％。
實(shí)施例1
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料10份、5～3mm骨料25份、3～1mm骨料30份和1～0.088mm骨料25份、電熔白剛玉細(xì)粉23份、活性復(fù)合尖晶石粉15份、電熔鎂砂粉8份、鎂凝膠3.5份、ρ-Al2O3粉3.0份，外加以上重量份原料2.3％的水。
按照上述的原料配比進(jìn)行加工生產(chǎn)，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入2.3％水?dāng)嚢?分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用1250噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)200℃烘烤處理36小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
實(shí)施例2
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料8份、5～3mm骨料20份、3～1mm骨料20份和1～0.088mm骨料15份、電熔白剛玉細(xì)粉18份、活性復(fù)合尖晶石粉10份、電熔鎂砂粉5份、鎂凝膠3.0份、ρ-Al2O3粉3.0份，外加以上重量份原料2.3％的水。
按照上述的原料配比進(jìn)行加工生產(chǎn)，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入2.3％水?dāng)嚢?分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用1250噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)200℃烘烤處理36小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
實(shí)施例3
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料8份、5～3mm骨料15份、3～1mm骨料15份和1～0.088mm骨料12份、電熔白剛玉細(xì)粉15份、活性復(fù)合尖晶石粉5份、電熔鎂砂粉3份、鎂凝膠1.5份、ρ-Al2O3粉0.5份，外加以上重量份原料1.7％的水。
按照上述的原料配比進(jìn)行加工生產(chǎn)，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入1.7％水?dāng)嚢?分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用1000噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)150℃烘烤處理36小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
實(shí)施例4
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料5份、5～3mm骨料15份、3～1mm骨料20份和1～0.088mm骨料12份、電熔白剛玉細(xì)粉15份、活性復(fù)合尖晶石粉10份、電熔鎂砂粉5份、鎂凝膠3.0份、ρ-Al2O3粉2.0份，外加以上重量份原料2.1％的水。
按照上述的原料配比進(jìn)行加工生產(chǎn)，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入2.1％水?dāng)嚢?分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用1000噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)150℃烘烤處理36小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
實(shí)施例5
鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚，其成分按重量百分比為：高鋁礬土熟料、剛玉系耐火原料、電熔鎂砂中的一種或幾種制成的骨料：8～5mm骨料8份、5～3mm骨料18份、3～1mm骨料22份和1～0.088mm骨料20份、電熔白剛玉細(xì)粉16份、活性復(fù)合尖晶石粉10份、電熔鎂砂粉6份、鎂凝膠2.8份、ρ-Al2O3粉1.2份，外加以上重量份原料1.9％的水。
按照上述的原料配比進(jìn)行加工生產(chǎn)，具體步驟為：
步驟S1、將按配比稱取的優(yōu)質(zhì)鋁礬土、板狀剛玉、電熔白剛玉、電熔鎂砂兩種或幾種顆粒，用混砂機(jī)先攪拌1分鐘至大致均勻，加入1.9％水?dāng)嚢?分鐘，使顆粒表面潤濕；
步驟S2、加入鎂凝膠結(jié)合劑攪拌10分鐘，使顆粒表面產(chǎn)生膠結(jié)性；
步驟S3、加入白剛玉、尖晶石及鎂砂等各種細(xì)粉繼續(xù)攪拌15分鐘，泥料有充分的膠結(jié)性后出料，攪拌好的泥料困料30分鐘；
步驟S4、在8小時(shí)內(nèi)采用630噸摩擦壓機(jī)，按設(shè)定程序、規(guī)定的打擊次數(shù)和能量進(jìn)行半干法沖壓，成型為規(guī)定形狀與尺寸的磚坯；
步驟S5、經(jīng)180℃烘烤處理24小時(shí)，自然冷卻后經(jīng)揀選，剔除不符合技術(shù)要求的廢次品，即可得剛玉尖晶石機(jī)壓免燒無碳鋼包襯磚，產(chǎn)品即可包裝入庫。
以上僅以舉例方式來詳細(xì)闡明本發(fā)明鎂凝膠結(jié)合剛玉尖晶石機(jī)壓免燒鋼包襯磚及其制備方法這些個(gè)例僅供說明本發(fā)明的原理及其實(shí)施方式之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以做出各種變形和改進(jìn)。因此，所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇并為本發(fā)明的各項(xiàng)權(quán)利要求所限定。