TWI589685B - 無鉻耐火組合物 - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本發明係關於一種無鉻耐火組合物，特別是關於一種可製作RH精煉爐中的不燒磚的無鉻耐火組合物。
鋼鐵冶金中，隨著高清淨鋼與高附加價值鋼鐵產品的開發以及對於鋼鐵品質的要求不斷提高，在製程中的RH精煉爐的精煉條件也日趨嚴苛。其中，RH精煉爐中接觸鋼液的耐火磚受到高溫、鋼液流動及熔渣的侵滲與侵蝕的損害，造成耐火磚的熔損加劇而使壽命降低。同時，近年來在歐、美、日、韓、中之鋼鐵產業為了順應環保要求，已減少鎂鉻磚製造過程與RH煉鋼精煉過程所可能產生的六價鉻物質，故而全面推動RH精煉爐用耐火材料的無鉻化。
在2014年的中國專利公開號CN104016681A中，公開了一種用於RH真空精煉爐的鎂尖晶石磚及其製備方法。其中，鎂尖晶石磚中各成份的重量百分比為：80~90%的氧化鎂(MgO)、6~10%的氧化鋁(Al2O3)、1~5%的C以及0~5%的其他成份。在實施例中提到，以鎂鋁尖晶石A約75~85%、鎂鋁尖晶石B約10~15%、酚醛樹脂2.5~3%、石墨0~3%以及鎂鋁合金粉3~4%。此專利組成中強調使用酚醛樹脂及石墨，這些含碳材料不利於使用在極低碳鋼製程，會造成極低碳鋼的復碳且
不利於碳含量的控制，此外，酚醛樹脂在250℃時會產生臭味，造成空氣污染，而在高溫操作(超過1000℃)時，也會使不燒磚本身的機械強度降低。
故，有必要提供一種無鉻耐火組合物，可用來製造具有高機械強度、不產生臭味的無鉻耐火不燒磚，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種無鉻耐火組合物，利用非樹脂型的鍵結劑搭配少量氯化鎂，亦即不含任何有機樹脂類成份，在成型並經過250℃烘烤後，可達到一定的機械強度，且不會釋出臭味。由於該無鉻耐火組合物中不含鉻，且製造時不需燒結過程，可同時降低六價鉻對水土的污染以及氣味對空氣的污染，更符合環保要求。
為達上述之目的，本發明的一實施例提供一種無鉻耐火組合物，其包含：一主成份，由30至65重量%的電熔氧化鎂、20至40重量%的海水氧化鎂以及5至30重量%的電熔尖晶石組成100重量%；以及一副成份，相對於100重量份之該主成份，該副成份包含0.1至10重量份的一燒結添加劑、0.1至5重量份的一鍵結劑以及0.1至5重量份的氯化鎂(MgCl2)。
在本發明之一實施例中，該燒結添加劑是氧化鋯(ZrO2)、氧化鈦(TiO2)或其組合。
在本發明之一實施例中，該氧化鋯是來自工業級純氧化鋯或矽酸鋯。
在本發明之一實施例中，該氧化鈦是來自工業級純鈦金礦或工業級鈦白粉。
在本發明之一實施例中，0.1至10重量份的該燒結添加劑是由0.1至5重量份的氧化鋯和5重量份以下的氧化鈦所組成。
在本發明之一實施例中，該主成份包含70至90重量%的氧化鎂(MgO)及10至25重量%的氧化鋁(Al2O3)。
在本發明之一實施例中，該鍵結劑是木質磺酸鈣。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的單數形式“一”、“一個”和“所述”包括複數引用，除非上下文另有明確規定。例如，術語“一化合物”或“至少一種化合物”可以包括多個化合物，包括其混合物；本發明文中提及的「%」若無特定說明皆指「重量百分比(wt%)」；數值範圍(如10%~11%的A)若無特定說明皆包含上、下限值(即10%≦A≦11%)；數值範圍若未界定下限值(如低於0.2%的B，或0.2%以下的B)，則皆指其下限值可能為0(即0%≦B≦0.2%)；各成份的「重量百分比」之比例關係亦可置換為「重量份」的比例關係。上述用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
本發明的一實施例提供一種無鉻耐火組合物，其包含：一主成份，由30至65重量%的電熔氧化鎂、20至40重量%的海水氧化鎂以及5至30重量%的電熔尖晶石組成100重量%；以及一副成份，相對於100重量份之該主成份，該副成份包含0.1至10重量份的一燒結添加劑、0.1至5重量份的一鍵結劑以及0.1至5重量份的氯化鎂。
上述電熔氧化鎂及海水氧化鎂的主成份都是純的氧化鎂
(MgO)，但其結晶型態及晶粒尺寸皆不相同，這是因為來源及純化製程不同所造成的差異。本發明藉由混合不同晶形的電熔氧化鎂及海水氧化鎂，可獲得機械性質最好的無鉻耐火組合物。
該電熔尖晶石即鋁鎂尖晶石，其主成份是鋁鎂氧化物，因此也可以提供一部分的氧化鎂及氧化鋁，其中100重量份的鋁鎂尖晶石中包含氧化鎂約28重量份及氧化鋁約72重量份。
該燒結添加劑可以是氧化鋯(ZrO2)、氧化鈦(TiO2)或兩者以特定比例的組合。較佳的，該氧化鋯是來自工業級純氧化鋯或矽酸鋯，其中該工業級純氧化鋯的純度高於98.5%，該矽酸鋯的純度高於98.5%；該氧化鈦是來自工業級純鈦金礦或工業級鈦白粉，其各自所含的氧化鈦純度高於99%。較佳的，該燒結添加劑可同時由氧化鋯及氧化鈦所組成，可例如是由0.1至5重量份的氧化鋯和5重量份以下(不包含0)的氧化鈦所組成，例如0.5、1.5、2或3重量份的氧化鋯，以及0.5、2、3或3.5重量份的氧化鈦，然不限於此。在一實施例中，也可以單獨只使用氧化鋯作為該燒結添加劑。較佳的，該主成份由上述電熔氧化鎂、海水氧化鎂、電熔尖晶石組成後，總的來說可包含70至90重量%的純氧化鎂及10至25重量%的純氧化鋁。
在本發明之一實施例中，該鍵結劑可為一纖維素，較佳的，可例如是木質磺酸鈣，然不限於此，只要是非樹脂型的鍵結劑都可以使用。
為驗證本發明之無鉻組合物的效果，不同成份比例的該無鉻組合物與含有酚醛樹脂鍵結劑的鎂尖晶石不燒磚為對照組進行強度的測試及比較。
實施例1及2所包含的主成份及副成份使用比例如下表1所示。
取一般使用2-5%的酚醛樹脂為鍵結劑的不燒磚為對照組，該不燒磚除了以酚醛樹脂取代木質磺酸鈣與氯化鎂的重量份，其他成分同實施例2，酚醛樹脂在250℃預熱烘烤時產生臭味，在1000℃的中溫烘烤形成不燒磚後，其鍵結強度降低。若使用在1500℃以上的煉鋼精煉過程中，酚醛樹脂分解後殘留的碳會造成極低碳鋼的復碳。
上述實施例1、2及對照組測試之機械強度測試數據如下表2所示。
從表1及表2中可知，實施例1及2在各個溫度區間均具有高機械強度(折斷強度MOR、壓碎強度CCS、高溫折斷強度HMOR)，特別是在超過1000℃的高溫下，相較於對照組具有更好的機械強度。此外，實施例1及2也具有優於鎂鉻磚(侵蝕率指數100)的侵蝕率指數。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (7)
- 一種無鉻耐火組合物，其包含：一主成份，由30至65重量%的電熔氧化鎂、20至40重量%的海水氧化鎂以及5至30重量%的電熔尖晶石組成100重量%；以及一副成份，相對於100重量份之該主成份，該副成份包含0.1至10重量份的一燒結添加劑、0.1至5重量份的一鍵結劑以及0.1至5重量份的氯化鎂。
- 如申請專利範圍第1項所述之無鉻耐火組合物，其中該燒結添加劑是氧化鋯、氧化鈦或其組合。
- 如申請專利範圍第2項所述之無鉻耐火組合物，其中該氧化鋯是來自工業級純氧化鋯或矽酸鋯。
- 如申請專利範圍第2項所述之無鉻耐火組合物，其中該氧化鈦是來自工業級純鈦金礦或工業級鈦白粉。
- 如申請專利範圍第1項所述之無鉻耐火組合物，其中0.1至10重量份的該燒結添加劑是由0.1至5重量份的氧化鋯和5重量份以下的氧化鈦所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之無鉻耐火組合物，其中該主成份中的該電熔氧化鎂、該海水氧化鎂以及該電熔尖晶石提供70至90重量%的氧化鎂及10至25重量%的氧化鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述之無鉻耐火組合物，其中該鍵結劑是木質磺酸鈣。
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