專利名稱：精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚及其制備方法
技術領域：
本發明涉及精煉爐爐襯用的一種無鉻耐火材料。具體地說是一種金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚及其制備方法。
背景技術：
提高鋼鐵材料的綜合性能，延長其使用壽命是今后鋼鐵材料發展的主要方向之一，而采用先進的潔凈鋼冶煉技術并不斷提高其工藝水平是達到此目標的重要途徑；合理選擇和正確使用優質的耐火材料是實現冶煉潔凈鋼冶煉的重要保證。RH精煉功能發展史爐內工礦條件不斷嚴酷，材料技術的進步還是使爐襯壽命得到顯著提高，但在高溫和堿性使用環境下，含Cr2O3耐火材料在氧化氣氛與強堿性氧化物 Na2CKK2O或CaO存在下，三價鉻Cr3+能轉變為六價鉻Cr6+。而六價鉻時一種致癌物，對人體有害且易溶于水，Cr2O3可以以氣相存在，在生產使用中會隨煙氣排入空氣中污染空氣，污染環境。目前所用的耐火材料多數含有鉻，對環境存在著極大的污染，普遍無法滿足現有的環保要求，而且存在壽命低、污染鋼水等眼中問題。因此解決含鉻材料的污染問題，采用用環境友好的高性能耐火材料-即無鉻化耐火材料是今后的發展趨勢。

發明內容
RH精煉爐用耐火材料隨工藝的發展不斷更新進步，從早期的高鋁質耐材，更新為普通燒成鎂鉻質耐材，并進步為直接結合鎂鉻磚、半再結合或再結合鎂鉻磚。盡管為了防止 Cr6+公害，世界發達國家如歐美、日本已經立法禁止使用鎂鉻磚，正在從各種技術途徑尋找鎂鉻磚的替代品。含鉻耐火材料的污染問題一由于鉻對環境的公害異常嚴重，在高溫、堿和氧化性氣氛存在時，部分Cr3+會轉化成Cr6+，揮發并凝結在耐火材料的冷端。而Cr6+是超強的致癌物質，如果處理不當會對大氣、水源、土壤產生十分嚴重的污染。精煉鋼用含鉻耐火材料，在使用后，每的鉻即會生成0. 15%左右的Cr6+(相關標準規定Cr6+允許含量(kg/L)為1. 0-6 0. 01)，而向環境排放Cr6+180千克，為使環境水達到IV級標(Cr6+
<0. 05mg/L)，年需180/(0. 05 X 10-6)/1000 = 360萬噸凈水稀釋；如達到I級標準(Cr6+
<0. 01mg/L)，則年需1800萬噸凈水稀釋。以上可已看出含鉻耐火材料對環境的污染十分嚴重。大量使用含鉻耐火材料無疑將對人民的健康和環境造成巨大損害，我國在條件成熟后一定會制定限用含鉻耐火材料的的法規和標準。本發明的目的是為解決潔凈鋼冶煉及RH、LF等精煉爐耐火材料爐襯技術問題存在的不足，提供一種無鉻、高溫性能優異、氣孔率低、抗侵蝕性強、熱震穩定性和耐磨性好， 抗熔渣滲透性能優異，整體性良好、使用壽命長的潔凈鋼冶煉及RH、LF等精煉爐用的金屬復合防滲特種(無鉻)不燒鎂尖晶石磚及制備方法。本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是潔凈鋼冶煉及RH、LF 等精煉爐用的金屬復合防滲特種(無鉻)不燒鎂尖晶石磚，所用主坯體材料由燒結鎂砂 (MgO含量> 94% )和電熔鎂砂(MgO含量在> 94% ) 一種或幾種，添加預合成的尖晶石(電
3熔以及燒結尖晶石一種或幾種，Al2O3含量60-90% )，1-6種金屬物一種或幾種作為添加劑， 有機物作為結合劑。燒結鎂砂和電熔鎂砂以及預合成的尖晶石，金屬物、有機物結合劑的重量份數及加入比例是鎂砂(燒結鎂砂和電熔鎂砂一種或幾種)82-88份、預合成的尖晶石 (電熔以及燒結尖晶石一種或幾種)4-10份、金屬物3-8份；外加結合劑的加入量分別占鎂砂、預合成的尖晶石和金屬物的總重量的比例為結合劑3-5% ；所述的鎂砂和預合成的尖晶石根據制成材料潔凈鋼冶煉及RH等精煉爐使用部位不同具有不同的粒度等級，其粒度分布在8-5mm、5-3mm、3-lmm、I-Omm的粒度區間。所述的結合劑為熱硬性和熱固性酚醛樹脂。所述的金屬物為Ti、Si、Ti02、Zn、AL、SiO—種或幾種。所述預合成的尖晶石的Al2O3含量在60-90%之間。所述燒結鎂砂的MgO含量在彡94%。所述電熔鎂砂的MgO含量在> 94%。本發明，潔凈鋼冶煉及RH、LF等精煉爐用金屬相復合特種(無鉻)不燒鎂尖晶石磚的制備方法為步驟一、鎂砂(燒結鎂砂和電熔鎂砂單一或復合采用)82-88份、預合成的尖晶石 (電熔以及燒結尖晶石單一或復合采用)4-10份、金屬物3-8份；外加結合劑的加入量分別占鎂砂、預合成的尖晶石和金屬物的總重量的比例為結合劑3-5%放入強力混砂機預混 20-35min，將混合好的料備用；步驟二、將混合好的料按照重量要求稱量后倒入事先組裝好的模具內，進行高壓成型；步驟三、成型后按照磚坯尺寸要求測量，并及時化驗胚體的指標；步驟四、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-220°C，時間大于25小時；步驟六、保溫結束后，逐漸降溫，時間為4-10小時，硬化后出爐，制成這種精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚。本發明的有益效果是選取的原料組成合理，產品成本低，易于推廣使用；所用原料具有多種不同粒度區間，堆積密度大，產品強度高、耐磨性能好，防酸性和堿性渣滲效果強，熱震穩定性強，高溫性能優異，使用壽命長；制造方法簡單易行，非常有利于產業化生產制造和節能降耗。由于材料采用1-6種金屬相復合、有機物結合的生產工藝，無需經過高溫燒成，大大降低了低企業能耗，節約了成本，在高溫領域，對降緩解能源危機具有深遠意義， 對我國耐火材料制造行業以及耐火材料的技術進步和發展起到了積極的促進作用。環保節能，社會效益顯著。采用原材料復合添加技術，解決了潔凈鋼冶煉及RH、LF等精煉爐耐火材料爐襯技術問題存在的不足，提供了一種高溫性能優異、氣孔率低、抗侵蝕性強、熱震穩定性和耐磨性好，抗熔渣滲透性能優異，整體性良好、使用壽命長的的特種耐火材料。材料不含氧化鉻，從技術途徑可以完全在潔凈鋼冶煉及RH、LF等精煉爐耐火材料爐襯上替代鎂鉻磚。解決了含鉻耐火材料對環境的公害異常嚴重的污染問題。符合我國的政策方針和法律法規。產品以國內外市場為導向，瞄準世界耐火材料工業最前沿科學技術，加速開發更長壽、更節能、無污染(綠色)、功能化的新型優質耐火材料，滿足高溫工業發展需要，這不但是我國耐火材料工業在“十五”期間品種結構調整的目標，符合世界工業發展趨勢。由于我們國家對環境的保護及節能的日益重視，環保節能型煉鋼必定是我們國家乃至世界發展的方向，作為精煉爐用金屬復合防滲特種不燒鎂尖晶石磚的技術將來在國內外必將有非常廣闊的市場。本發明達到的理化指標指標如下
權利要求
1.一種精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚，其特征在于主坯體材料由燒結鎂砂和電熔鎂砂一種或幾種，添加預合成的尖晶石，1-6種金屬物一種或幾種作為添加劑， 有機物作為結合劑。
2.根據權利要求1所述的精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚，其特征在于 鎂砂82-88份、預合成的尖晶石4-10份、金屬物3-8份；外加結合劑的加入量分別占鎂砂、 預合成的尖晶石和金屬物的總重量的比例為結合劑3-5%。
3.根據權利要求1所述的精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚，其特征在于 所述的鎂砂和預合成的尖晶石，粒度分布在8-5mm、5-3mm、3-lmm、I-Omm的粒度區間。
4.根據權利要求1所述的精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚，其特征在于 金屬物為Ti、Si、Ti02、Si、ZnO—種或幾種。
5.根據權利要求1所述的精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚，其特征在于 結合劑為熱硬性和熱固性酚醛樹脂。
6.根據權利要求1所述精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚的制備方法，其特征在于步驟一、鎂砂82-88份、預合成的尖晶石4-10份、金屬物3-8份；結合劑3_5%放入強力混砂機預混20-35min，將混合好的料備用；步驟二、將混合好的料按照重量要求稱量后倒入事先組裝好的模具內，進行高壓成型；步驟三、成型后按照磚坯尺寸要求測量，并及時化驗胚體的指標； 步驟四、將成型好的磚坯放入干燥器烘干，烘干溫度常溫-220°C，時間大于25小時； 步驟六、保溫結束后，逐漸降溫，時間為4-10小時，硬化后出爐，制成這種精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚。
全文摘要
本發明公開了無鉻、高溫性能優異、氣孔率低、抗侵蝕性強、熱震穩定性和耐磨性好，抗熔渣滲透性能優異的精煉爐爐襯用金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚。本發明的主坯體材料由燒結鎂砂(MgO含量≥94％)和電熔鎂砂(MgO含量在≥94％)一種或幾種，添加預合成的尖晶石(電熔以及燒結尖晶石一種或幾種，Al2O3含量60-90％)，1-6種金屬物一種或幾種作為添加劑，有機物作為結合劑。按比例混合后進行高壓成型，成形后的磚坯放入干燥器烘干，硬化后出爐，就得到這種金屬復合防滲不燒鎂尖晶石磚。
文檔編號C04B35/66GK102442829SQ20111028999
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者張利新, 王玉霞, 薄鈞 申請人:中鋼集團耐火材料有限公司