本发明属于mgo-ma不烧砖技术领域。具体涉及一种rh精炼炉用mgo-ma不烧砖及其制备方法。
背景技术：
rh精炼炉是一种炉外精炼设备，由于冶炼品种钢具有较好的性价比，因此得到了广泛的使用和推广。
目前常用于rh精炼炉以及rh精炼炉浸渍管内衬的主要耐火材料为镁铬质耐火材料。例如“高性能镁铝铬复合尖晶石砖及其制造方法”（201210239826.4），公开了一种rh精炼炉浸渍管与有色冶炼炉用高性能镁铝铬复合尖晶石砖，在使用过程中会产生cr6+，而cr6+对人体和环境是有害的，故用性能优越的无铬质耐火砖代替镁铬质耐火材料已受到本领域技术人员的广泛关注。
“一种镁铝尖晶石砖的制备方法”（201610163524.1）专利技术，通过采用不同粒度的镁砂和刚玉细粉，用结合剂混合均匀，得到镁铝尖晶石砖；经过1500~1800℃烧成后常温耐压强度大于75mpa，抗热震性能是在1100℃下水冷达到12次以上，虽然大部分性能较优，但工艺复杂，需经过多次烧结且常温耐压强度强度较低。
“一种不烧镁铝尖晶石砖”（201210261919.7）专利技术，使用了电熔镁砂为80~90wt%、富镁镁铝尖晶石为5~10wt%、氧化铝微粉为1~3wt%、铝硅合金粉为1~3wt%和b4c0为2~0.6wt%，虽诸多性能较优，但添加b4c作为抗氧化剂使得成本太高，且高温抗折强度不够好。
“一种高热震性镁尖晶石耐火材料及其制备方法”（201510363696.9）专利技术，该制品经过1740℃保温6小时以上，虽具有良好的热震性能，在1100℃水冷可以达到16次以上，但显气孔率偏高且常温耐压强度偏低。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、节能环保和生产成本低的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖的制备方法；用该方法制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖显气孔率低、常温抗折强度高、常温耐压强度高、高温抗折强度高和抗热震性能好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
以1~6wt%的氧氮化硅细粉、10~30wt%的电熔镁砂细粉、10-25wt%的镁铝尖晶石细粉、1~6wt%的铝粉和1~5wt%的硅粉为基质料，以50~65wt%的电熔镁砂颗粒为骨料。先将所述基质料置于滚筒球磨机中，混合3~5分钟，即得基质细粉；再将所述骨料在混碾机中干混3~5min，然后加入占所述骨料和基质料之和1~6wt%的酚醛树脂，湿混3~5min，最后加入所述基质细粉，混碾5~10min，在密封条件下陈放1~3h，得到陈放料。将所述陈放料在100~250mpa条件下机压成型，制得rh精炼炉用mgo-ma不烧砖。
所述氧氮化硅细粉的制备方法是：将50~60wt%的硅粉与40~50wt%的二氧化硅粉混合，球磨至粒度为4.5~6.5μm，即得混合粉料。将所述混合粉料置于气氛炉中，在氮气条件下，先以10~12℃/min的速率升温至1000℃~1100℃，再以6~8℃/min的速率升温至1420~1500℃，保温3~5h；随炉冷却，细磨至≤0.088mm，制得氧氮化硅细粉。
所述硅粉的si含量≥97.0wt%；硅粉的粒度为5~9μm。
所述二氧化硅粉的sio2含量≥97.0wt%；二氧化硅粉的粒度为5~9μm。
所述氮气的n2含量≥99wt%。
所述电熔镁砂颗粒的主要化学成分是：mgo≥96.54wt%，cao≥1.87wt%。所述电熔镁砂颗粒的级配是：粒度为5~3mm占电熔镁砂颗粒的10~30wt%；粒度为3~1mm占电熔镁砂颗粒的40~60wt%；粒度为1~0.088mm占电熔镁砂颗粒的20~40wt%。
所述电熔镁砂细粉的主要化学成分是：mgo≥96.54wt%；cao≥1.87wt%。电熔镁砂细粉的粒度为≤0.088mm。
所述镁铝尖晶石的主要化学成分是：al2o3≥65.6wt%；mgo≥31.35wt%。所述镁铝尖晶石的粒度为≤0.088mm。
所述铝粉中al含量为≥98.5wt%，铝粉的粒度为≤0.045mm。
所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明由于所用原料不含铬，制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖属于无铬质制品，因而能极大地保护环境和人们的健康。
本发明在制备过程中，无需特殊的合成设备与复杂的处理技术，工艺简单。本发明的制品在使用之前不用烧制，节约了能源，降低了成本。
本发明采用氧氮化硅进行结合，氧氮化硅具有优异的抗热震性、耐腐蚀性、抗蠕变性和高温强度高以及低膨胀率等优良性能，制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖的抗折强度、耐压强度、热震稳定性、抗氧化性以及使用寿命都得到显著提高，且合成氧氮化硅的价格低廉，能极大地降低生产成本。
本发明加入的铝粉为1~6%，硅粉加入量为1-5%，铝粉加入使得砖的排气通道适当增加，在保证强度前提下，有利于热震稳定性的提高；而硅粉有着抗氧化和增韧作用，适当弥补由于排气通道增多而下降的机械强度。
本发明采用的电熔镁砂、氧氮化硅、尖晶石等为高纯原料，在制作过程中不引入其他杂质，故制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖纯度较高；本发明将基质细粉和骨料混碾，能够使原料充分均匀的混在一起，机压成型亦使制品更加致密。
本发明所制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖经测定：显气孔率为11~14%；常温抗折强度为16~28mpa；常温耐压强度为90~140mpa，高温抗折强度为15~25mpa，1100℃风冷5次之后的残余抗折强度保持率为50~70%。
因此，本发明具有合成工艺简单、节能环保和生产成本低的特点；所制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖显气孔率低、常温抗折强度高、常温耐压强度高、高温抗折强度高和抗热震性能好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述氧氮化硅细粉的制备方法是：将50~60wt%的硅粉与40~50wt%的二氧化硅粉混合，球磨至粒度为4.5~6.5μm，即得混合粉料。将所述混合粉料置于气氛炉中，在氮气条件下，先以10~12℃/min的速率升温至1000℃~1100℃，再以6~8℃/min的速率升温至1420~1500℃，保温3~5h；随炉冷却，细磨至≤0.088mm，制得氧氮化硅细粉。
所述硅粉的si含量≥97.0wt%；硅粉的粒度为5~9μm。
所述二氧化硅粉的sio2含量≥97.0wt%；二氧化硅粉的粒度为5~9μm。
所述氮气的n2含量≥99wt%。
所述电熔镁砂颗粒的主要化学成分是：mgo≥96.54wt%，cao≥1.87wt%。
所述电熔镁砂细粉的主要化学成分是：mgo≥96.54wt%，cao≥1.87wt%；所述电熔镁砂细粉的粒度为≤0.088mm。
所述镁铝尖晶石的主要化学成分是：al2o3≥65.6wt%，mgo≥31.35wt%；所述镁铝尖晶石的粒度为≤0.088mm。
所述铝粉中al含量为≥98.5wt%，铝粉的粒度为≤0.045mm。
所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂。
实施例1
一种rh精炼炉用mgo-ma不烧砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以2~4wt%的氧氮化硅细粉、20~30wt%的电熔镁砂细粉、10-17wt%的镁铝尖晶石细粉、1~2wt%的铝粉和1~2wt%的硅粉为基质料，以55~60wt%的电熔镁砂颗粒为骨料。先将所述基质料置于滚筒球磨机中，混合3~5分钟，即得基质细粉；再将所述骨料在混碾机中干混3~5min，然后加入占所述骨料和基质料之和1~2wt%的酚醛树脂，湿混3~5min，最后加入所述基质细粉，混碾5~10min，在密封条件下陈放1~3h，得到陈放料。将所述陈放料在100~250mpa条件下机压成型，制得rh精炼炉用mgo-ma不烧砖。
所述电熔镁砂颗粒的级配是，粒度为5~3mm占电熔镁砂颗粒的10~20wt%，粒度为3~1mm占电熔镁砂颗粒的50~60wt%，粒度为1~0.088mm占电熔镁砂颗粒1的30~40wt%。
本实施例制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖经测定：显气孔率为11~12%；常温抗折强度为16~18mpa；常温耐压强度为90~110mpa，高温抗折强度为15~18mpa，1100℃风冷5次之后的残余抗折强度保持率为50~60%。
实施例2
一种rh精炼炉用mgo-ma不烧砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以4~6wt%的氧氮化硅细粉、13~21wt%的电熔镁砂细粉、18~25wt%的镁铝尖晶石细粉、4~6wt%的铝粉和3~5wt%的硅粉为基质料，以50~55wt%的电熔镁砂颗粒为骨料。先将所述基质料置于滚筒球磨机中，混合3~5分钟，即得基质细粉；再将所述骨料在混碾机中干混3~5min，然后加入占所述骨料和基质料之和2~4wt%的酚醛树脂，湿混3~5min，最后加入所述基质细粉，混碾5~10min，在密封条件下陈放1~3h，得到陈放料。将所述陈放料在100~250mpa条件下机压成型，制得rh精炼炉用mgo-ma不烧砖。
所述电熔镁砂颗粒的级配是，粒度为5~3mm占电熔镁砂颗粒的15~25wt%，粒度为3~1mm占电熔镁砂颗粒的45~55wt%，粒度为1~0.088mm占电熔镁砂颗粒1的20~30wt%。
本实施例制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖经测定：显气孔率为12~13%；常温抗折强度为22~28mpa；常温耐压强度为110~130mpa，高温抗折强度为21~25mpa，1100℃风冷5次之后的残余抗折强度保持率为60~70%。
实施例3
一种rh精炼炉用mgo-ma不烧砖及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以1~2wt%的氧氮化硅细粉、10~17wt%的电熔镁砂细粉、13~20wt%的镁铝尖晶石细粉、2~4wt%的铝粉和2~4wt%的硅粉为基质料，以60~65wt%的电熔镁砂颗粒为骨料。先将所述基质料置于滚筒球磨机中，混合3~5分钟，即得基质细粉；再将所述骨料在混碾机中干混3~5min，然后加入占所述骨料和基质料之和4~6wt%的酚醛树脂，湿混3~5min，最后加入所述基质细粉，混碾5~10min，在密封条件下陈放1~3h，得到陈放料。将所述陈放料在100~250mpa条件下机压成型，制得rh精炼炉用mgo-ma不烧砖。
所述电熔镁砂颗粒的级配是，粒度为5~3mm占电熔镁砂颗粒的20~30wt%，粒度为3~1mm占电熔镁砂颗粒的40~50wt%，粒度为1~0.088mm占电熔镁砂颗粒1的25~35wt%。
本实施例制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖经测定：显气孔率为13~14%；常温抗折强度为17~23mpa；常温耐压强度为120~140mpa，高温抗折强度为18~21mpa，1100℃风冷5次之后的残余抗折强度保持率为55~65%。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下优点：
本具体实施方式由于所用原料不含铬，制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖属于无铬质制品，因而能极大地保护环境和人们的健康。
本具体实施方式在制备过程中，无需特殊的合成设备与复杂的处理技术，工艺简单。本具体实施方式的制品在使用之前不用烧制，节约了能源，降低了成本。
本具体实施方式采用氧氮化硅进行结合，氧氮化硅具有优异的抗热震性、耐腐蚀性、抗蠕变性和高温强度高以及低膨胀率等优良性能，制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖的抗折强度、耐压强度、热震稳定性、抗氧化性以及使用寿命都得到显著提高，且合成氧氮化硅的价格低廉，能极大地降低生产成本。
本具体实施方式加入的铝粉为1~10%，硅粉加入量为1-5%，铝粉加入使得砖的排气通道适当增加，在保证强度前提下，有利于热震稳定性的提高；而硅粉有着抗氧化和增韧作用，适当弥补由于排气通道增多而下降的机械强度。
本具体实施方式所采用的电熔镁砂、氧氮化硅、尖晶石等为高纯原料，在制作过程中不引入其他杂质，故制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖纯度较高；本具体实施方式将基质细粉和骨料混碾，能够使原料充分均匀的混在一起，机压成型亦使制品更加致密。
本具体实施方式制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖经测定：显气孔率为11~14%；常温抗折强度为16~28mpa；常温耐压强度为90~140mpa，高温抗折强度为15~25mpa，1100℃风冷5次之后的残余抗折强度保持率为50~70%。
因此，本具体实施方式具有合成工艺简单、节能环保和生产成本低的特点；所制备的rh精炼炉用mgo-ma不烧砖显气孔率低、常温抗折强度高、常温耐压强度高、高温抗折强度高和抗热震性能好。