氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料制造技术

一种可重复使用的氧化铝－氧化镁－石墨型耐火材料，适合于用于连续铸造的耐火材料，例如用于将熔融金属从可重复使用或间歇使用的铸桶中倒入中间包的长水口，用于将熔融金属从中间包装入到结晶器的浸入水口，和用于控制熔融钢水流量的长塞棒；该耐火材料通过将３到６０％（重量）的粒径为０．０２到１．０毫米的氧化镁混合到主要由氧化铝和石墨组成的化合物中，并捏和、成型和煅烧该化合物来生产的。主要由氧化铝和石墨组成的原料化合物可以包含尖晶石或氧化锆。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料。特别地，本专利技术涉及一种可重复使用的氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料，该耐火材料适合用于连续铸造的耐火产品，例如用于从钢包中将熔融金属倒入中间包的长水口，用于从中间包将熔融金属倒入结晶器的浸入式水口，以及控制熔融钢水流量的长塞棒。
技术介绍
近年来，用于连续铸造的耐火产品要求是一种耐腐蚀性极好的寿命长的材料，以便减少单位消耗和单位成本。氧化铝-石墨耐火材料已经被用作实现这些要求的理想耐火材料。例如，在用于连续铸造的耐火产品的实际应用中，逐渐地当作一种通用方法是在完成一次浇铸操作之后保存长水口或长塞棒，然后再用于另一个浇铸操作，虽然迄今在每次浇铸操作时用新的水口和塞棒代替这些水口和塞棒。然而，与其在初次使用时相比，在从熔融钢水的热负荷条件下使用之后的耐火产品在物理性能，特别是在耐热冲击性方面变差。日本专利公告号昭和47-49409公开了一种用于连续铸造的长水口和长塞棒上具有改良耐热冲击性的氧化铝-石墨耐火材料，其中加入了具有低热膨胀性质的熔融二氧化硅，且已经广泛使用此耐火材料。然而，当为了防止降低再使用时的耐热冲击性，增加加入的熔融二氧化硅数量时，产生了耐腐蚀性降低的问题，因为熔融二氧化硅容易被熔渣腐蚀掉。没有熔融二氧化硅的氧化铝-石墨耐火材料表现出极好的耐腐蚀性，而由于来自注入熔融钢水的热负荷引起的互相烧结的氧化铝粒子作用，增加了它的弹性模量，导致耐热冲击性变差，且由于它的大热膨胀系数，实质上它的耐热冲击性没有这么好。因此，在重复使用这类耐火材料时，与初次使用新的耐火产品的情况相比，更容易出现引起裂纹或震动的问题。在此说明书中，术语“重复使用”通常不含有在浇铸操作之后，直到完全冷却之前的下次浇铸操作之间在隔热条件下临时储存长水口或长塞棒的情况。这被称为“间歇使用”应该严格地区别于“重复使用”。然而甚至在间歇使用条件下，也会引起类似于重复使用时的问题，因为在以下浇铸操作的初始阶段期间，在通过浇铸操作的剧烈热负荷条件下工作的长水口或长塞棒会引起大的热冲击。长水口和长塞棒的重复使用或间歇使用通常不会发生在浸入式水口中。然而，有时候不同类型的钢水是连续地浇铸，在浸入式水口从结晶器中拔出之后经过几分钟，再使用浸入式水口。在这种情况下，在中断操作期间留下浸入式水口持续冷却。因此，当浸入式水口再次注入熔融钢水的时候，在实质上与长水口间歇使用条件相同的条件下使用该浸入式水口。在不同的耐火材料中，氧化镁特别具有高熔点从而具有极好的耐腐蚀性。另外，氧化镁是一种相对便宜的材料从而在经济上有益。然而，与氧化铝相比，氧化镁具有非常大的热膨胀系数。因此，当增加加入到耐火材料中的氧化镁数量时，增加了耐火材料的热膨胀系数，导致该耐火材料耐热冲击性变差。结果，氧化镁-石墨耐火材料仅仅适用于特殊的领域，例如在“耐火材料”48606(1996)中公开了一种温度测量探头的保护套管具有一个小的套管形状，其有利于抑制热冲击的发生，或在“耐火材料”48608(1996)中公开了塞棒头的配件部分和水口的配件部分，其中出现微小的热冲击。已知含有加入氧化镁的氧化铝-石墨材料。例如，日本专利公开号昭和58-120569公开了一种氧化铝-石墨材料，其中加入35-70％的氧化镁，以防止非金属物质杂质例如氧化铝附着到耐火产品中。日本专利公开号昭和61-232266和日本专利公开号昭和61-215251也公开了一种氧化铝-石墨材料，其中加入0．1-5．0％的氧化镁，以及日本专利公开号昭和59-3069公开了一种氧化铝-碳化硅-碳材料，其中加入0．5-4．0％的氧化镁。然而，在这些已知的氧化铝-石墨材料中，加入氧化镁作为氧化铝的烧结助剂从而导致增加弹性模量。因此，这些材料根本不适合重复使用。因此，含有加入氧化镁的传统的氧化铝-石墨材料在重复使用和间歇使用中不能避免耐腐蚀性和耐热冲击性的劣化。本专利技术的公开本专利技术的目的是提供一种在重复使用条件下具有低降低的耐腐蚀性和耐热冲击性从而允许重复使用或间歇使用的氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料。研究将氧化镁加入到氧化铝-石墨耐火材料中的效果，已经发现使用一种特殊粒径的氧化镁提高了该耐火材料的耐腐蚀性。也已经发现通过定义加入的数量在一个特殊的范围内，在氧化镁的周围通过热负荷会产生空隙，其中该空隙有助于改善耐热冲击性，以便能够使其在重复使用耐火材料中变差程度最小化。当经受来自注入熔融钢水的热负荷时，由于互相烧结的氧化铝粒子而引起弹性模量显著增加，传统氧化铝-石墨耐火材料的耐热冲击性通常在很大程度上变差。相反，当在浇铸操作期间含有加入氧化镁的氧化铝-石墨耐火材料经受热负荷时，由周围的碳还原了加入的氧化镁，然后所得到的气态金属粒子镁通过与周围的氧化铝反应形成尖晶石。在此反应中，在氧化镁颗粒的周围产生空隙。此空隙表现出对应力有一个缓冲作用，以便抑制增加耐火材料的弹性模量。另外，在空隙周围产生的尖晶石防止了与产生空隙有关的耐火材料的强度降低，以便强度与弹性模量之比可以变大，因此可以改善耐热冲击性。为了改进长水口和长塞棒的耐久性，应该增强与熔渣液面相对应的长水口或长塞棒部分的耐腐蚀性。因为中间包的内壁通常装备有含有氧化镁的涂层，所以，在熔渣中不可避免地包含一些氧化镁。在此背景下，已经发现氧化镁的加入有利于改进长水口／长塞棒的耐腐蚀性，因为此加入减少了熔渣与长水口／长塞棒之间的氧化镁浓度差，所以可能是延迟了长水口／长塞棒溶入熔渣中。然后，也发现通过加入具有特殊粒径，特别是0．02毫米或0．02毫米以上到1．0毫米或1．0毫米以下的氧化镁，提供一种改良的氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料。该耐火材料显著改善了耐腐蚀性，其与耐热冲击性完全一致。本申请的第一个专利技术是通过一种方法形成的氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料，该方法包括将3％-60％(按重量计算)粒径为0．02-1．0毫米的氧化镁与主要包含氧化铝和石墨的混合物混合、成型并煅烧所得到的混合物。在混合的氧化镁的粒径小于0．02毫米的情况下，在氧化镁颗粒的周围产生的空隙变得较小，因此减低弹性模量的作用减弱。除此之外，在形成产品的母体上，产生的尖晶石分散，结果造成弹性模量的增加。同时，粒径越小，改进耐腐蚀性的效果越差。另一方面，在混合的氧化镁的粒径大于1．0毫米的情况下，这或许对耐腐蚀性有良好的效果，但是由于大的热膨胀是氧化镁固有的缺点，对氧化铝-氧化镁-石墨耐火材料来说会增加热膨胀，结果造成耐热冲击性变差。为了从加入的氧化镁中获得足够的效果，优选至少60％(按重量计算)加入的氧化镁具有上述范围的粒径。将数量为3-60％(按重量计算)，优选10-50％(按重量计算)的加入的氧化镁与主要包含氧化铝和石墨的混合物混合。在加入的氧化镁小于3％(按重量计算)的情况下，在氧化镁周围由来自注入熔融钢水的热负荷产生空隙变得较小，因此削弱抑制增加弹性模量的作用。另一方面，在大于60％(按重量计算)的加入的氧化镁的情况下，相对地减少氧化铝和石墨的数量，因此增加了热膨胀，结果造成耐热冲击性变差。任何合适的材料，例如电熔材料或烧结材料可以用作本专利技术使用的氧化镁材料。必要的条件是满足90％或以上(按重量计算)的MgO纯度。MgO纯度小于90％(按重量计算)是不受欢迎的，因为增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝－氧化镁－石墨耐火材料，是由下面方法形成的：将３％到６０％按重量计算的粒径为０．０２到１．０毫米的氧化镁与主要地由氧化铝和石墨组成的混合物混合，和混合、成型和煅烧所得到的混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：绪方浩二，饭塚祥治，
申请(专利权)人：黑崎窑业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]