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CN110511000B - 一种rh炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖及其制备方法 - Google Patents

一种rh炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖及其制备方法 Download PDF

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CN110511000B CN201910938544.5A CN201910938544A CN110511000B CN 110511000 B CN110511000 B CN 110511000B CN 201910938544 A CN201910938544 A CN 201910938544A CN 110511000 B CN110511000 B CN 110511000B
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Abstract

本发明涉及RH炉用耐火材料技术领域，涉及一种RH炉上部槽用方镁石‑铬刚玉砖及其制备方法，该方镁石‑铬刚玉砖包括如下质量百分比的组分：35‑65％的烧结镁砂颗粒、10‑35％铬刚玉颗粒、10‑17％镁砂细粉、5‑10％的镁铝尖晶石细粉、2‑6％结合剂和1‑4％的抗氧化剂，所述铬刚玉为工业废料，通过优化组分、含量，得到成本降低，性能和当前RH炉用上部槽砖相当的RH炉上部槽砖，工业应用发现，使用寿命比原来RH砖提高5‑10炉，生产成本每吨较原来低约600元。

Description

一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及RH炉用耐火材料技术领域，涉及一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖及其制备方法，具体涉及一种采用电熔镁砂、铬刚玉等为主要原料制备RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖的方法。
背景技术
RH精炼炉冶炼环境相比钢包、中包都更为苛刻，在RH精炼炉中上部槽部位对耐火材料的要求相对较低，目前一般采用较低品味电熔镁砂或中档镁砂作为主要生产原料，但随着近两年，耐火原材料价格的波动和攀长，尤其是镁砂类原料早已从曾经的2000元/吨上涨至8000元/吨，甚至更高。这就给耐火材料生产企业带来更大的生产压力，为了进一步缓解生产压力，企业通过技术降本寻求出路。
铬刚玉主要为电熔铬刚玉，是用炉外冶炼制备金属铬或铬合金时产生的废弃物，通常称为铝铬渣，其主要成分为Al2O3，含有一定的Cr2O3，及少量铁钙等杂质，是一种具有优良高温性能、良好抗渣性的废料，目前已有效应用于有色冶金、玻璃熔窑、垃圾熔融焚烧炉等行业。该铬刚玉与其他通过添加氧化铬及氧化铝生产的产品。
本发明通过以烧结镁砂、铬刚玉作为骨料，镁砂细粉、镁尖晶石细粉作为基质，同时添加适量结合剂、抗氧化剂，经混碾、搅拌、压制、烘烤而制备出一种RH炉用方镁石-铬刚玉砖。
发明内容
本发明目的在于利用铬刚玉这一新型废弃原料，开发一种性能稳定、强度较高，生产成本较低，且能完全替代目前RH炉用上部槽砖的方镁石-铬刚玉砖。
具体的，本发明公开了一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖，其特征在于，该方镁石-铬刚玉砖包括如下质量百分比的组分：35-65％的烧结镁砂颗粒、10-35％铬刚玉颗粒、10-17％镁砂细粉、5-10％的镁铝尖晶石细粉、2-6％结合剂和1-4％的抗氧化剂。
优选的，烧结镁砂颗粒质量百分比为35-50％。
优选的，铬刚玉颗粒质量百分比为20-35％。
优选的，镁砂细粉质量百分比为10-15％。
优选的，镁铝尖晶石细粉质量百分比为5-8％。
优选的，结合剂质量百分比为2-5％。
优选的，抗氧化剂质量百分比为1-3％。
优选的，所述烧结镁砂粒径组成为5-3mm，3-1mm、1-0mm，MgO％≥94％，各粒径镁砂质量百分比分别为5-3mm颗粒15-20％，3-1mm颗粒10-25％，1-0mm颗粒10-25％。
优选的，所述铬刚玉颗粒为铝铬渣，粒径组成为3-1mm、1-0mm，各粒径铬刚玉质量百分比分别为3-1mm铬刚玉颗粒5-20％，1-0mm铬刚玉颗粒5-15％。
优选的，所述镁砂细粉为电熔镁砂，MgO％≥96％，粒径<61μm。
优选的，所述镁铝尖晶细粉可以为电熔镁铝尖晶石，粒径<45μm，MgO％≥76％。
优选的，所述结合剂为镁铝凝胶结合剂。
优选的，所述抗氧化剂为市售铝锰合金粉。
另一方面，本发明还公开了上述任一项所述的RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖的制备方法，包括：混碾，先加入低品位镁砂颗粒、铬刚玉颗粒混合料至搅拌机内，搅拌均匀后，加入1％-1.5％水，继续搅拌均匀后加入镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、结合剂及抗氧化剂混合料，继续混合20-25min即可出料，所出泥料可立即压机压砖，经压制的砖坯室内自然养护24h-36h后，送至烘烤窑烘烤，烘烤温度220-280℃，保温时间24-36h，烘烤结束待砖坯冷却后即可包装入库。
本发明各组分在限定的用量范围内协同作用，不仅降低制造成本，还具与目前RH炉用上部槽砖相当的性能，本发明生产的RH上部槽砖，使用寿命比原来RH砖提高5-8炉，生产成本每吨较原来低400-600元。
此外，本发明还具有如下有益效果：
(1)首次将铬刚玉原料引入RH炉用耐火材料中，开发出方镁石-铬刚玉砖；
(2)以工业废料铬刚玉为原料，降低了RH砖上部槽生产成本；
(3)引入铬刚玉中的铬与铝为固溶体，不会析出和释放铬元素，对环境产生危害；
(4)采用水作为结合剂，生产过程无污染或有害气体产生，且生产工序简单；
(5)引入的铬刚玉熔点高，热震性好，明显提高砖坯高温指标。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖，由如下组分和含量组成：烧结镁砂颗粒(MgO％≥94％)粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为25％、粒径为1-0mm的质量百分比为25％；铬刚玉(铝铬渣)粒径为3-1mm的质量百分比为5％、粒径为1-0mm的质量百分比为5％；电熔镁砂细粉(MgO％≥96％)粒径小于240目(61μm)，质量百分比为17％，电熔镁铝尖晶石(MgO％≥76％)粒径小于325目(45μm)质量百分比为5％，镁铝凝胶结合剂质量百分比2％，抗氧化剂市售铝锰合金粉质量百分比1％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖通过如下方法制备而成：
根据粒度规格要求制料；然后按照每碾600kg混碾，先加入烧结镁砂颗粒、铬刚玉颗粒混合料至搅拌机内，搅拌2min后，加入1.2-1.3％的水，继续搅拌1min后加入镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、结合剂及抗氧化剂混合料，继续搅拌25min即可出料，所出泥料可立即压机压砖，经压制的砖坯室内自然养护24h后，送至烘烤窑烘烤，烘烤温度220℃，保温时间24h，烘烤结束即可得到成品砖。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000031
使用效果：
按照实施例1生产的RH砖上部槽砖在国内某250吨RH炉使用，使用寿命最高可达到308炉，生产成本较原RH上部槽砖每吨节约200元。
实施例2
一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖，由如下组分和含量组成：烧结颗粒粒径为5-3mm的质量百分比为20％、粒径为3-1mm的质量百分比为10％、粒径为1-0mm的质量百分比为20％；铬刚玉粒径为3-1mm的质量百分比为15％、粒径为1-0mm的质量百分比为5％；电熔镁砂细粉粒径小于240目，质量百分比为15％，电熔镁铝尖晶石粒径小于325目质量百分比为8％，镁铝凝胶结合剂质量百分比4.5％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比2.5％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖通过如下方法制备而成：
根据粒度规格要求制料；然后每碾600kg混碾，先加入烧结镁砂颗粒、铬刚玉颗粒混合料至搅拌机内，搅拌2min后，加入1.3％的水，继续搅拌1min后加入镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、结合剂及抗氧化剂混合料，继续搅拌25min即可出料，所出泥料可立即压机压砖，经压制的砖坯室内自然养护24h后，送至烘烤窑烘烤，烘烤温度240℃，保温时间28h，烘烤结束即可得到成品砖。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000041
使用效果：
按照实施例2生产的RH砖上部槽砖在国内某250吨RH炉使用，使用寿命最高可达到312炉，生产成本较原RH上部槽砖每吨节约500元。
实施例3
一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖，由如下组分和含量组成：烧结颗粒粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为10％、粒径为1-0mm的质量百分比为10％；铬刚玉粒径为3-1mm的质量百分比为20％、粒径为1-0mm的质量百分比为15％，电熔镁砂细粉粒径小于240目，质量百分比为10％，电熔镁铝尖晶石粒径小于325目质量百分比为10％，镁铝凝胶结合剂质量百分比6％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比4％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖通过如下方法制备而成：
根据粒度规格要求制料；然后每碾600kg混碾，先加入烧结镁砂颗粒、铬刚玉颗粒混合料至搅拌机内，搅拌2min后，加入1.3％的水，继续搅拌1min后加入镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、结合剂及抗氧化剂混合料，继续搅拌20min即可出料，所出泥料可立即压机压砖，经压制的砖坯室内自然养护24h后，送至烘烤窑烘烤，烘烤温度280℃，保温时间36h，烘烤结束即可得到成品砖。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000042
使用效果：
按照实施例3生产的RH砖上部槽砖在国内某250吨RH炉使用，使用寿命最高可达到313炉，生产成本较原RH上部槽砖每吨节约600元。
对比例1：
与实施例1比较，不引入铬刚玉颗粒的原RH炉上部槽用方镁石-尖晶石砖，烧结镁砂颗粒(MgO％≥94％)粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为30％、粒径为1-0mm的质量百分比为30％；电熔镁砂细粉(MgO％≥96％)粒径小于240目，质量百分比为17％，电熔镁铝尖晶石(MgO％≥76％)粒径小于325目质量百分比为5％，镁铝凝胶结合剂质量百分比2％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比1％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖制备方法同实施例1，混碾量参照实施例1。
产品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000051
使用效果：
对比例1为原RH砖上部槽配比，在国内某250吨RH炉使用，寿命最高可达到303炉。与实施例1比较，引入少量铬刚玉颗粒，RH上部槽砖各项性能指标有提高，使用寿命有提高。
对比例2：
与实施例1比较，引入8％的铬刚玉颗粒，其组分组成为：烧结镁砂颗粒(MgO％≥94％)粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为22％、粒径为1-0mm的质量百分比为22％；粒径为3-1mm铬刚玉颗粒4％，粒径为1-0mm铬刚玉颗粒4％；电熔镁砂细粉(MgO％≥96％)粒径小于240目，质量百分比为17％，电熔镁铝尖晶石(MgO％≥76％)粒径小于325目质量百分比为5％，镁铝凝胶结合剂质量百分比2％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比1％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖制备方法同实施例1，混碾量参照实施例1。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000052
使用效果：
在国内某250吨RH炉使用，寿命最高可达到305炉，与实施例1比较，引入少量铬刚玉颗粒，RH上部槽砖各项性能指标有下降，使用寿命略有降低。
对比例3：
与实施例3比较，提高铬刚玉颗粒加入量至40％，其余组分和含量不变。RH砖成分按重量百分比为：烧结颗粒粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为10％、粒径为1-0mm的质量百分比为10％；铬刚玉粒径为3-1mm的质量百分比为20％，粒径为1-0mm的质量百分比为20％，电熔镁砂细粉粒径小于240目，质量百分比为10％，电熔镁铝尖晶石粒径小于325目质量百分比为10％，镁铝凝胶结合剂质量百分比6％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比4％。
RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖制备方法同实施例3，混碾量参照实施例3。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000061
与实施例3比较，提高铬刚玉加入量，常温指标有下降，但高温抗折性能明显下滑，该方案生产的RH上部槽砖在钢厂试用后，使用寿命只有290炉，未能达到钢厂295炉使用寿命要求。
对比例4：
与实施例1相比较，不添加抗氧化剂，其余组分和用量均相同。
RH上部槽砖生产工艺同实施例1，混碾量参照实施例1。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000062
该上部槽砖密度3.19g/cm3，没有达到要求3.20g/cm3，且高温和常温耐压指标偏低。
对比例5：
与实施例1相比较，添加1％结合剂，其余组分和用量均相同。其组分和含量组成为：烧结镁砂颗粒(MgO％≥94％)粒径为5-3mm的质量百分比为15％、粒径为3-1mm的质量百分比为25％、粒径为1-0mm的质量百分比为25％；铬刚玉粒径为3-1mm的质量百分比为5％、粒径为1-0mm的质量百分比为5％，电熔镁砂细粉(MgO％≥96％)粒径小于240目，质量百分比为17％，电熔镁铝尖晶石(MgO％≥76％)粒径小于325目质量百分比为5％，镁铝凝胶结合剂质量百分比1％，抗氧化剂铝锰合金粉质量百分比1％。
RH上部槽砖生产工艺同实施例1，混碾量参照实施例1。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000071
该上部槽砖密度3.19g/cm3，没有达到要求3.20g/cm3，且高温和常温耐压指标偏低，生产过程中泥料结合性略差。
对比例6
与实施例3比较，将抗氧化剂提高至5％，其余组分和用量均不变(同对比例5)。
RH上部槽砖生产工艺同实施例3，混碾量参照实施例3。
成品砖性能指标：
Figure BDA0002222245750000072
与实施例3比较，提高抗氧化剂含量，指标并未有所提高。
对比例7
与实施例3比较，将结合剂提高至7％，其余组分和用量均不变(同对比例5)。
RH上部槽砖生产工艺同实施例3，混碾量参照实施例3。
性能指标：
Figure BDA0002222245750000073
与实施例3比较，提高抗氧化剂，指标有所下滑。

Claims (2)

1.一种RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖，其特征在于，该方镁石-铬刚玉砖由如下质量百分比的组分组成：35-65%的烧结镁砂颗粒、10-35%铬刚玉颗粒、10-17%镁砂细粉、5-10%的镁铝尖晶石细粉、2-6%结合剂和1-4%的抗氧化剂；
烧结镁砂粒径组成为5-3mm，3-1mm、1-0mm，MgO%≥94%，各粒径烧结镁砂占所有组分的质量百分比分别为5-3mm颗粒15-20%，3-1mm颗粒10-25%，1-0mm颗粒10-25%；
铬刚玉颗粒为铝铬渣，粒径组成为3-1mm、1-0mm，各粒径铬刚玉占所有组分的质量百分比分别为3-1mm铬刚玉颗粒5-20%，1-0mm铬刚玉颗粒5-15%；
镁砂细粉为电熔镁砂，MgO%≥96%，粒径<61µm；
镁铝尖晶细粉为电熔镁铝尖晶石，粒径<45µm，MgO%≥76%；
结合剂为镁铝凝胶结合剂；
抗氧化剂为市售铝锰合金粉。
2.权利要求1所述的RH炉上部槽用方镁石-铬刚玉砖的制备方法，包括：混碾，先加入烧结镁砂颗粒、铬刚玉颗粒混合料至搅拌机内，搅拌均匀后，加入1%-1.5%水，继续搅拌均匀后加入镁砂细粉、镁铝尖晶石细粉、结合剂及抗氧化剂混合料，继续混合20-25min即可出料，所出泥料可立即压机压砖，经压制的砖坯室内自然养护24h-36h后，送至烘烤窑烘烤，烘烤温度220-280℃，保温时间24-36h，烘烤结束待砖坯冷却后即可包装入库。
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