专利名称：镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法
技术领域：
本发明涉及一种镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法。属于浇注耐火材料领域。
背景技术：
镁质耐火材料具有耐火度高、抗钢渣侵蚀性好、还兼有净化钢水的作用，因而在钢铁厂炼钢系统中使用很广，尤其是在中间包上广泛使用，中间包上的挡渣堰板、稳流器(或称防溅筒)、冲击板等大多数是使用镁质浇注料浇注成型后经300 400°C度温度烘烤而成。在烘烤过程中这些镁质浇注料预制件普遍存在开裂现象，尤其是大型的或形状复杂的预制件出现开裂的几率更是大，严重时会造成整炉的预制件开裂严重而报废，不仅影响了产品质量，而且会影响产品的即时交付，出现信誉危机，且造成很大的资源和能源浪费。因此，解决镁质浇注料预制件防烘烤开裂这一问题十分必要。2011年在湖州召开无机材料技术推介对接会上，德清县力拓炉料有限公司将‘解决全镁质挡渣墙开裂问题’作为技术难题进行推介。在《耐材之窗》专家在线栏中，2006年 10月有人咨询专家‘镁质挡渣堰出现裂缝问题’如何解决。2001年第2期《耐火材料》魏耀武‘Si02微粉结合镁质浇注料的基质组成与抗渣性能’的论文中也涉及镁质浇注料的烘烤裂纹问题。2002年第4期《国外耐火材料》‘中间包用碱性挡渣堰砖的开发与应用’的论文讲述了一些镁质挡渣堰开裂的原因和解决方法。2009年全国不定形耐火材料学术会议上赵子龙的‘镁质浇注料开裂的解决措施’的论文中从生产工艺上讲述了一些镁质浇注料开裂的解决措施。因此，解决镁质浇注料预制件防烘烤开裂这一问题十分必要，已引起业内人士的广泛重视，但均未能很好的解决，本发明人拟从不同角度提出新的镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法，所提供的方法包括以下几种一、用水对粗颗粒(8 Imm或5 Imm)镁砂进行预处理来减少镁质浇注料预制件的烘烤开裂天然矿煅烧或电熔而成的镁砂中大约含有约2 4%的氧化钙，氧化钙是一种很活泼的物质，与水极易发生反应而产生氢氧化钙，其水化反应式为Ca0+H20 = Ca (OH) 2这一过程会产生1. 98倍的固相体积膨胀，且生成的氢氧化钙结构蓬松，氧化钙内原毛细孔也变为氢氧化钙内的大气孔，表观体积远大于1. 98倍，可达3 4倍。这个过程在镁质浇注料预制件硬化之前完成，则对预制件不会产生危害，但若这个过程在预制件已经硬化后发生，预制件内部发生局部膨胀，产生很大的局部应力，会使预制件强度大大下降， 严重时导致预制件开裂。
普通烧结镁砂(MgO彡91wt% )由于价格相对便宜，而被用来做镁质浇注料预制件的主原料。这些镁砂是经过高温煅烧而成，结构相对致密，作为杂质相的氧化钙也被烧密实，且被包裹在氧化镁矿相中，水分子很难进入其颗粒内，所以，常温下普通烧结镁砂中的氧化钙遇水反应缓慢，用在镁质浇注料中至预制件硬化后较长一段时间(60天)内才能完全水化，而镁质浇注料预制件的常温养护期在正常的生产节奏下一般不会超过15天，因而氧化钙不会完全水化而产生裂纹。但当烘烤时，在高温水蒸汽的作用下氧化钙很容易水化， 在已经硬化的预制件内部产生局部膨胀，会使预制件强度大大下降，当产生的膨胀应力大于预制件的抗拉力时导致预制件开裂或崩溃。因此将普通烧结镁砂中的氧化钙进行预水化处理，将是减少镁质浇注料预制件烘烤开裂的一种方式，具体方法是将普通烧结镁砂原料露天堆放，不时地浇水淋湿，60天后再用到镁质浇注料中，就可以大大减少预制件的烘烤开裂。(详见实施例1)二、中颗粒(1 Omm)和细粉(< 0. 088mm =使用95品位以上的高纯烧结镁砂 (MgO ^ 95wt% )或电熔镁砂来减少镁质浇注料预制件的烘烤开裂；镁砂的中颗粒和镁砂的细粉由于粒度小，其氧化钙更易水化，更易使镁质浇注料预制件烘烤开裂，若也实施预水化处理又比较麻烦。因此可使用品位95以上的烧结镁砂或电熔镁砂来替代普通烧结镁砂。95品位以上烧结镁砂或电熔镁砂能减少镁质浇注料预制件烘烤开裂的原因是①由于氧化镁含量高，因而氧化钙等杂质相相对少；②95品位以上的烧结镁砂都是采用二步煅烧法。普通镁砂是由矿石一步煅烧而成，在煅烧过程中，由于发生MgCO3 = Mg(HO)2丨反应，在烧结过程中有大量的二氧化碳排出，因而镁砂的结构相对不太致密，其中的氧化钙相对易于水化；而二步煅烧的95以上的烧结镁砂，是先将矿石煅烧一遍后，磨成粉，再压成球后煅烧，由于第二步煅烧时没有气体和水份排除，因而烧成的镁砂结构致密，氧化钙不易于水化，加之，在磨粉时氧化钙充分分散于氧化镁中，在第二步煅烧时易形成氧化镁和氧化钙的固溶相，氧化钙更不易于水化；③生产电熔镁砂时由于电熔时温度高达二千多度，因而电熔镁砂的晶粒大，且氧化镁和氧化钙更易形成固溶体，氧化钙也不易于水化。三、使用杂质含量低的高品位硅灰来减少镁质浇注料预制件的烘烤开裂耐火材料中使用的硅灰一般都是冶炼工业硅和硅铁合金时通过烟道排出的硅蒸气氧化后，经收尘器收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的产品，由于是一种工业副产品，因而杂质含量高且成分复杂，其中SiO2约占75 98%，有时含有少部分未被氧化的
金属硅。金属硅在常温下与水几乎不反应，但在常温碱性条件下或高温下会遇水发生如下的反应Si+20r+4H20 = = Si032>2H2 丨 +3H20或Si+3H20 = H2Si03+2H2 个这些反应的同一个特点是放出氢气，若在镁质浇注料预制件未完全硬化之前就集中反应，会产生养护裂纹；若在镁质浇注料预制件烘烤时集中反应会产生烘烤裂纹。因此，为了减少镁质浇注料预制件的开裂，应尽量使用品位高的硅灰，这样硅灰中的杂质含量低，相应地硅的含量也不会高，就不能产生过多的氢气而致预制件开裂。
综上所述，(1) 一种镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法，其特征在于通过对原材料的处理和改变原材料的品位，有以下三种方法①用水对8 Imm或5 Imm粗颗粒镁砂进行预处理来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法②对于1 0_颗粒和< 0. 088mm细粉使用MgO彡95wt%品位95以上的高纯烧结镁砂或电熔镁砂来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法③使用杂质含量低的SW2含量> 96wt% 96硅灰来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法①和方法②单独使用或联合使用；方法③与方法①或方法②联合使用或方法①、②和③联合使用；(2)方法①单独使用，使镁质浇注料预制件烘烤开裂比例从46%降至25% ；(3)方法②单独使用，使镁质浇注料预制件烘烤开裂比例从52%降至；(4)方法①、②和③联合使用，使镁质浇注料烘烤开裂比例从18%降至0%。本发明提供的方法，使镁质预制件烘烤时出现裂纹的几率大大降低，产品合格率几乎达100%。
具体实施例方式实施例1 按下表的比例配料，浇注成镁质挡渣堰各50只，在同一只炉内于400°C 下烘烤。所述的挡渣堰的正视形状为梯形，尺寸为高900mm;上边宽1275mm;下边宽 900mm ；上部厚80mm ；下部厚70mm。(下面的试验所浇注的挡渣堰都是此尺寸)。
_对比例_实施例_
普通镁砂8 1 mm50% (未水化处理)50% (水化处理3个月)
普通镁砂l~0mm (未水化处理)20%20%
普通镁砂<0.088mm细粉(未水化处理)26%26%
92硅灰4%4%
减水剂0.3%0.3%
烘烤幵裂比例46%28%注92硅灰是指SiO2的含量彡92% (重量百分比)的硅灰，下同。可见，将镁砂粗颗粒进行预水化处理，可显著减少镁质浇注料预制件的烘烤开裂。实施例2 由于95烧结镁砂相对于其它高纯烧结镁砂及电熔镁砂价格便宜得多，因此选用 95烧结镁砂作为镁质浇注料的中颗粒及细粉。按下表的比例配料，浇注成镁质挡渣堰各50 只，在同一只炉内于400°C下烘烤。
权利要求
1.一种镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法，其特征在于通过对原材料的处理和改变原材料的品位，有以下三种方法①用水对8 Imm或5 Imm粗颗粒镁砂进行预处理来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法②对于1 Omm颗粒和< 0. 088mm细粉使用MgO彡95 丨％品位95以上的高纯烧结镁砂或电熔镁砂来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法③使用杂质含量低的SW2含量> 96wt% 96硅灰来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法①和方法②单独使用或联合使用； 方法③与方法①或方法②联合使用或方法①、②和③联合使用。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于方法①所述的粗颗粒镁砂预处理是将原料露天堆放，不时地浇水，60天后再用到镁质浇注料中。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于a)方法①单独使用，使镁质浇注料预制件烘烤开裂比例从46%降至25%；b)方法②单独使用，使镁质浇注料预制件烘烤开裂比例从52%降至；c)方法①、②和③联合使用，使镁质浇注料烘烤开裂比例从18%降至0%。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于所述的预制件为挡渣堰或防溅筒，挡渣堰形状为梯形。
全文摘要
本发明涉及一种镁质浇注料预制件防烘烤开裂的方法，其特征在于通过对原材料的处理和改变原材料的品种有以下三种方法①用水对8～1mm或5～1mm粗颗粒镁砂进行预处理来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法②对于1～0mm颗粒和＜0.088mm细粉使用MgO≥95wt％品位95以上的高纯烧结镁砂或电熔镁砂来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法③使用杂质含量低的SiO2含量≥96wt％96硅灰来减少镁质浇注料预制件的开裂；方法①和方法②单独使用或联合使用；方法③与方法①或方法②联合使用或方法①、②和③联合使用。使用本发明提供的方法，使生产的大型镁质挡渣堰板和多种形状复杂的稳流器(或称防溅筒)出现烘烤裂纹率大大降低，产品合格率几乎达100％。
文档编号C04B35/66GK102351546SQ20111018419
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者刘晶, 徐国令, 许虹杰, 邢建辉, 高仁骧 申请人:上海彭浦特种耐火材料厂