一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法，其中，无碳高纯铝镁机压砖，以重量份计，原料包括：刚玉颗粒50～75份；刚玉细粉15～35份；活性氧化铝粉1～5份；煅烧氧化铝粉1～55份；金属粉末添加剂3～7份；镁铝超微粉结合剂4～10份；水1.5～4份。本发明专利技术所制得的无碳高纯铝镁机压砖具有结构致密、常温、中温和高温强度高、热震稳定性能好、抗渣侵蚀和渗透性能优异等特点，作为钢包工作衬耐材能够大幅度提高使用寿命。

Carbon free high-purity aluminum magnesium pressed brick for refining ladle and preparation method thereof

The invention discloses a carbon-free high-purity alumina-magnesia machine-pressed brick for refining ladle and its preparation method. Among them, the carbon-free high-purity alumina-magnesia machine-pressed brick comprises 50-75 parts of corundum particles, 15-35 parts of corundum fine powder, 1-5 parts of activated alumina powder, 1-55 parts of calcined alumina powder and 3-7 parts of metal powder additive. 4~10 mg / Al ultrafine powder binder; 1.5 to 4 water. The carbon-free high-purity aluminium-magnesium machine-pressed brick prepared by the invention has the characteristics of compact structure, high strength at room temperature, medium and high temperature, good thermal shock stability, excellent slag erosion resistance and penetration resistance, and can greatly improve service life as a ladle working lining refractory.

【技术实现步骤摘要】
一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法
本专利技术属于炼钢用耐火材料
，主要涉及一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法。
技术介绍
钢包是冶金工业的重要热工设备，其最原始、最基本的功能是盛接、转运和浇注钢水。随着冶金工业的快速发展和技术进步，各行业及各领域对钢材质量和性能的要求亦越来越高，钢水在浇注前一般要进行炉外二次精炼，主要包含脱硫、脱气、去除夹杂、调整钢水的成分和温度等，涉及到的主要炼钢工艺有LF、RH、RH+OB、VD、VOD、LATS等。上述精炼过程基本都是在钢包内完成的，使得钢包在使用过程中由先前单一化变得更加功能化。精炼钢包工作衬采用传统含碳制品(铝镁碳砖、镁铝碳砖等)，使用过程中耐材中的碳会溶解到钢水中而产生“增碳”的问题，从而影响低碳钢、超低碳钢钢种的冶炼过程。为满足钢包使用寿命及钢种冶炼的需求，精炼钢包工作衬耐材由之前含碳制品逐步向低碳、超低碳和无碳方向进行发展。目前国内外精炼钢包工作衬使用较多的是水泥或凝胶结合的铝镁质或刚玉尖晶石质预制块或浇注料，生产和使用过程中主要还存在如下方面的缺点：1)无碳预制块在生产过程中属于人工密集型，生产效率低、噪音大、模具量大，给生产管理过程带来很大的不便；2)对于浇注料而言，对现场施工作业过程要求高、环境因素影响波动较大，前期烘烤周期长，且容易出现爆裂的问题，异常情况下会造成钢包周转不利等问题；3)预制块和浇注料都存在显气孔率高、体积密度相对较低，使用过程中高温下钢水和熔渣容易发生渗透过程，造成使用中后期热端部位容易发生结构剥落的问题。近年来钢包无碳机压砖的开发工作受到了普遍的重视，如专利技术专利文献CN107117949A、CN106747509A、CN103539467A、CN102515974A等中都有报道。但上述传统钢包用铝镁质或刚玉尖晶石质机压砖普遍采用有机结合剂如木质素磺酸钙、糊精、羧甲基纤维素、聚糖等，或无机结合剂铝酸钙水泥、六偏磷酸钠、聚磷酸盐、氯化镁溶液、铝镁胶结剂等，有机结合剂的引入能使无碳机压砖在常温下获得较好强度，但中高温下有机结合剂挥发留下气孔，且材料的强度也相对降低。无机结合剂能使无碳机压砖在常温下获得较好强度，中高温下无机结合剂发生分解，使得材料的强度较低。同时，上述无机结合剂会带入有腐蚀性或毒性的挥发份(如Cl、P等元素)，同时还会在材料中引入K2O、N2O、CaO、SiO2等杂质，与无碳机压砖中的Al2O3、MgO等反应形成低熔相，从而降低了材料的高温性能和抗钢水和熔渣侵蚀性能。另一方面，传统无碳机压砖一般引入镁砂颗粒或细粉以提高抗渣侵蚀和渗透性能，但为了降低高温下原位反应形成尖晶石所产生膨胀大的问题，通过引入SiO2微粉进行缓解，SiO2引入会在材料中形成Al2O3-MgO-SiO2等低熔点相，从而也降低了材料的高温性能和抗钢水和熔渣侵蚀性能。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，提供一种无碳高纯铝镁机压砖及其制备方法，所制得的无碳高纯铝镁机压砖具有结构致密、常温、中温和高温强度高、热震稳定性能好、抗渣侵蚀和渗透性能优异等特点，作为钢包工作衬耐材，能够大幅度延长使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，以重量份计，原料包括：本专利技术中，所述高纯铝镁机压砖中的高纯，一方面描述铝镁机压砖中所用的原料中CaO、SiO2等低熔点相杂质成分含量很低，不会在材料内部形成低熔点物相，从而不会降低材料的抗熔渣侵蚀和渗透等性能。另一方面也指铝镁机压砖的纯度较高，低熔点物相含量很少。本专利技术无碳致密铝镁机压砖中，采用镁铝超微粉作为结合剂，除提高材料的生坯和烘干后强度外，镁铝超微粉结合剂不会在材料中引入低熔相和有毒挥发份，且在材料使用过程中，镁铝超微粉结合剂会在较低温度下原位形成微纳米级尖晶石相，产生体积微膨胀封闭材料基质的气孔，使材料具有优异的抗渣侵蚀和渗透性能，同时还具有非常优异的热震稳定性能。另一方面，本专利技术在无碳高纯铝镁机压砖中引入金属粉末添加剂(Al-Mg合金粉)，在中温和高温使用过程中铝镁合金粉在材料基质内部熔融产生塑形相和结合强度，赋予材料优异的中高温强度和热震稳定性能。铝镁合金粉中Al和Mg元素是以固溶方式共存在，在材料使用过程中，氧化气氛下，在很低温度生成微纳米级尖晶石相，赋予材料非常优异的抗渣侵蚀和渗透性能。与传统无碳钢包机压砖中添加镁砂颗粒或细粉原位形成尖晶石相相比，本专利技术的无碳高纯铝镁机压砖中因采用镁铝超微粉结合剂和铝镁合金粉，所形成的尖晶石相尺寸在微纳米级，且生成温度更低，产生体积微膨胀填充了材料基质中气孔。传统机压砖中添加镁砂颗粒和细粉，与Al2O3颗粒和细粉反应形成尖晶石相所产生的膨胀量大，导致产品的体积稳定性差，需要引入SiO2相在材料内部形成部分低熔物进行缓解膨胀，从而降低了材料的高温性能及抗渣侵蚀性能。本专利技术提供的无碳高纯铝镁机压砖在110℃*3h下的耐压强度为120～160MPa，抗折强度为20～30MPa；在氧化气氛下经1000℃×3h处理后的耐压强度为80～120MPa，抗折强度为15～25MPa；在氧化气氛下经1600℃×3h处理后的耐压强度为90～130MPa，抗折强度为10～20MPa。在1450℃×1h氧化气氛下，高温抗折强度为8～12MPa。抗热震实验表明：在1100℃水冷条件下热震1次后的强度保持率为50～60％，热震2次后的强度保持率为40～50％，热震3次后的强度保持率为30～40％，热震4次后的强度保持率为25～30％。在1600℃×3h氧化气氛下的残余线膨胀为+0.20～+0.60％，从室温至1500℃的线膨胀率为1.10～1.60％。在渣碱度为2.0的条件下于1600℃保温3小时的熔渣渗透深度为1.5～3.5mm，抗熔渣侵蚀指数为6.5～9.5％，性能优于现有技术产品。作为优选，所述无碳高纯铝镁机压砖的原料的重量份组成为：作为优选，所述刚玉颗粒采用电熔白刚玉或烧结板状刚玉中的至少一种，所述刚玉颗粒中Al2O3≥99.0wt％；所述刚玉细粉采用电熔白刚玉或烧结板状刚玉中的至少一种，所述刚玉细粉中Al2O3≥99.0wt％。以重量份计，所述刚玉颗粒的粒度级配为：5～3mm10～15份；2.999～1mm20～35份；0.999～0.089mm20～25份；以重量份计，所述刚玉细粉的粒度级配为：0.088～0.045mm10～20份；<0.045mm5～15份。作为优选，所述活性氧化铝的化学组成及质量百分含量为Al2O3≥98.00wt％，SiO2≤0.4wt％，Fe2O3≤0.4wt％，Na2O≤0.6wt％。所述活性氧化铝细粉的粒度为<2μm。作为优选，所述煅烧氧化铝微粉的化学组成及质量百分含量为Al2O3≥98.50wt％，SiO2≤0.3wt％，Fe2O3≤0.2wt％，Na2O≤0.4wt％。所述煅烧氧化铝细粉的粒度为<4μm。作为优选，所述的金属粉末添加剂为Al-Mg合金粉，化学组成及质量百分含量为Al+Mg≥98.00wt％，且Al与Mg元素重量比为1:3～3:1。所述Al-Mg合金粉的粒度为<0.088mm。作为优选，所述镁铝超微粉结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，以重量份计，原料包括：

【技术特征摘要】
1.一种精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，以重量份计，原料包括：2.如权利要求1所述的精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，原料的重量份组成为：3.如权利要求1所述的精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，所述刚玉颗粒采用电熔白刚玉或烧结板状刚玉中的至少一种，所述刚玉颗粒中Al2O3≥99.0wt％；所述刚玉细粉采用电熔白刚玉或烧结板状刚玉中的至少一种，所述刚玉细粉中Al2O3≥99.0wt％。4.如权利要求1所述的精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，以重量份计，所述刚玉颗粒的粒度级配为：5～3mm10～15份；2.999～1mm20～35份；0.999～0.089mm20～25份；以重量份计，所述刚玉细粉的粒度级配为：0.088～0.045mm10～20份；<0.045mm5～15份。5.如权利要求1所述的精炼钢包用的无碳高纯铝镁机压砖，其特征在于，所述活性氧化铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明，方斌祥，刘中山，喻燕，王落霞，
申请(专利权)人：浙江自立高温科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33