一种特种镁钙砖及其制造方法与流程

本发明涉及一种特种镁钙砖及其制造方法，特别是涉及一种不锈钢冶炼炉用耐火材料
技术领域：
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背景技术：
：镁钙砖是以mgo和cao为主要成分的碱性耐火材料，被广泛应用于不锈钢及特殊钢冶炼的aod炉和vod炉等精炼设备，在使用过程中受到高温熔损，炉渣的化学侵蚀和渗透，炉渣、钢水和气流的强烈冲刷磨损，温度急剧变化产生的热冲击等破坏作用。现有的镁钙砖采用合成砂+普通电熔镁砂的配比生产，其中加入普通电熔镁砂主要的目的是提高耐材的抗侵蚀能力，普通电熔镁砂(主要成分mgo≥97％、cao≤1.20、sio2≤1.20)，ca/si＝1：1，普通电熔镁砂有低熔点化合物cao.mgo.sio2(钙镁橄榄石，熔点1390℃)，严重影响现有镁钙砖的高温使用性能和使用寿命。随着我国不锈钢和洁净钢产能的逐渐增多，相关配套冶炼逐步实现大型化和冶炼工艺的迅猛发展，其配套耐火材料的使用寿命低已成为影响aod炉和vod炉等冶炼技术发展的客观因素，尤其是在一些大型精炼炉上体现的尤为明显：例如国内某钢厂的180吨aod炉，因配套用镁钙砖抗侵蚀性能和抗渣性能的不足，风眼区和渣线区损毁严重，提前下线，事实现有的镁钙砖已不能满足精炼客户高炉龄、低成本的要求。因此研制一种具备高体密，低气孔和杂质，耐高温性能、抗侵蚀性能、抗渣性能和高温耐磨性能更出色的特色镁钙转替代现有镁钙砖，实现更好的为不锈钢及特殊钢冶炼服务，同时彻底解决制约不锈钢及特殊钢冶炼行业发展的耐材质量问题。cn104876597a公开了一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法，所述电熔镁钙砖由以下原料而成：8～5mm高钙电熔镁钙砂、5～2mm高钙电熔镁钙砂、2～0mm高钙电熔镁钙砂、≤0.074mm高钙电熔镁钙砂细粉、8～5mm电熔镁砂、5～2mm电熔镁砂、2～0mm电熔镁砂、≤0.074mm电熔镁砂细粉、纳米级海水镁砂细粉、结合剂石蜡。但是该专利中高钙电熔镁钙砂是将轻烧氧化镁和氧化钙经过混合，压球后在电弧炉里通电溶解，属于镁钙砂的一种。与本申请的原料存在显著差异。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种特种镁钙砖及其制造方法，主要通过采用矿物为mgo和2cao.sio3(硅酸三钙，熔点1900℃)高熔点化合物的高体密低气孔的高钙电熔镁砂，替代具有低熔点化合物cao.mgo.sio2(钙镁橄榄石，熔点1390℃)的普通电熔镁砂，以提升制品的体密、高温性能、抗侵蚀能力、抗渣性能，降低气孔率，进而提升产品使用寿命以满足现今冶炼条件要求的目的。为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种特种镁钙砖，由以下原料按重量百分比配制而成：所述高钙电熔镁砂是通过严格拣选后，经1700℃高温煅烧冷却后，破碎拣选制备而成的一种新型低成本高钙电熔镁砂。所述低钙石价格低廉，是生产普通电熔镁砂矿石价格的十分之一。所述高钙电熔镁砂主要晶体成分：mgo(方镁石)和cao·sio3(硅酸三钙，熔点1900℃)高熔点矿物成分。所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：表1各原料理化指标所述的结合剂为石蜡。优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：优选的，一种特种镁钙砖，是由以下原料按重量份配比制成的：制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：1)原料破碎：将高钙电熔镁钙砂、镁钙砂原料分别进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的颗粒料与≤0.074mm和≤0.037mm细粉料；2)细粉预混：将粒度≤0.074mm的高钙电熔镁砂细粉和粒度≤0.037mm高钙电熔镁砂超细粉按要求所需的重量百分比混合均匀；3)混料：将所有原料按要求所述重量百分比送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的镁钙砂、高钙电熔镁砂混合3～5分钟，然后加入结合剂石蜡混合3～5分钟，再加入步骤2)预混好的细粉混合10～15分钟，混合均匀后出料；4)凉料：将混合均匀的泥料进行晾料；5)成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则，得成型砖坯码；6)烧成：将成型砖坯码进行1550～1600℃高温烧成，得镁钙砖；7)拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖经过浸蜡工艺后冷却，经拣选、磨砖、抽真空包装后入成品库。制造上述特种镁钙砖的工艺方法，具体包括如下步骤：1)原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂、镁钙砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的颗粒料与≤0.074mm和≤0.037mm细粉料；2)细粉预混：将粒度≤0.074mm的高钙电熔镁砂细粉和粒度≤0.037mm高钙电熔镁砂超细粉按要求所需的重量百分比混合均匀；3)混料：将所有原料按要求所述重量百分比送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的镁钙砂、高钙电熔镁砂混合3～5分钟，然后加入结合剂石蜡混合3～5分钟，再加入步骤2)预混好的细粉混合10～15分钟，混合均匀后出料；4)凉料：将混合均匀的泥料送至我公司研制的晾料机进行晾料操作；5)成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行；6)烧成：将上述成型砖坯码放隧道窑窑车上经隧道窑进行高温烧成，按1550～1600℃高温烧成制度烧成；7)拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖经过浸蜡工艺后冷却，经拣选、磨砖、抽真空包装后入成品库。本发明的有益处在于：(1)现有镁钙砖使用的普通电熔镁砂内含有cao.mgo.sio2(钙镁橄榄石，熔点1390℃)低熔点化合物，严重影响了镁钙砖的使用性能，本发明采用矿物为mgo和2cao.sio3(硅酸三钙，熔点1900℃)高熔点化合物的高钙电熔镁砂，替代普通电熔镁砂进而提升制品的高温性能、抗侵蚀能力、抗渣性能，提升使用寿命。(2)采用高钙电熔镁砂为主要原料，本发明所生产的高钙电熔镁砂是低钙石经轻烧、磨粉和压球后投入电弧炉中，经高温煅烧，经冷却后，破碎拣选制备而成。其矿物全部为高熔点化合物mgo和2cao.sio3，高温性能出色，晶体发育均匀，晶粒致密缺陷少，体密和气孔均优于普通电熔镁砂。(3)加入高钙电熔镁砂进而提高制品的cao/sio2使制品生成都是高熔点化合物：3cao.sio2(硅酸三钙，熔点1900℃)，2cao.sio2(硅酸二钙，熔点2130℃)，可提升制品的高温性能和抗侵蚀能力。(4)以高钙电熔镁砂超细粉为基质，通过超细粉与镁砂在高温下相互扩散，增强了方镁石颗粒间的直接结合强度，降低气孔率，提高高温强度和热震稳定性。(5)引入钛酸镁超细粉，钛酸镁中的mg2tio4可与熔渣中cao反应生成高熔点catio3，此物堵在气孔中，增加体积密度的同时降低了制品的气孔率，提升了制品的抗抗熔渣侵蚀能力。综上所述，通过本发明生产出的特种镁钙砖，因采用所述高性能原料高钙电熔镁砂和钛酸镁，使制品获得了出色的理化性能，如：高体积密度、低气孔率、良好的高温强度和热震稳定性、有良好的抗侵蚀性能和、抗熔渣渗透性能等。制品晶粒发育完全，结构致密，具有良好的高温强度和抗熔渣渗透能力；杂质含量低，低熔点矿物少，使其具有良好的抗侵蚀能力；润湿角大，能够有效抑制钢水及熔渣对制品的渗透和侵蚀，使其具有良好的抗渣性能；钛酸镁超细粉的引入，使制品的致密程度高，气孔率降低，从而使抗侵蚀能力得到了很大的提升。本发明制品主要应用于不锈钢及特殊钢冶炼用aod炉、gor炉、vod炉等设备炉上，特别是在大型锈钢及特殊钢冶炼设备上使用效果尤为明显：以某钢厂180吨aod炉为例，使用常规镁钙砖炉龄为80炉左右，使用本发明制品炉龄达到100炉以上，实现更好的为不锈钢及特殊钢冶炼服务，同时彻底解决制约不锈钢及特殊钢冶炼行业发展的耐材质量问题。附图说明图1为对高钙电熔镁砂进行xrd电镜局部分析图1。图2为对高钙电熔镁砂进行xrd电镜局部分析图2。具体实施方式一种特种镁钙砖及其制造方法，由以下原料按重量百分比配制而成：所述高钙电熔镁砂是通过低钙石经轻烧、磨粉和压球后投入电弧炉中，经高温煅烧冷却后，破碎拣选制备而成的一种新型低成本高钙电熔镁砂；所述低钙石价格低廉是生产普通电熔镁砂矿石价格的十分之一。对高钙电熔镁砂进行xrd电镜分析，电镜见图1与图2，其中图1对应的数据为：图2对应的数据为：从上电镜分析结果可以看出，本发明使用的高钙电熔镁砂主要晶体成分：mgo(方镁石)和cao.sio3(硅酸三钙，熔点1900℃)高熔点矿物成分，杂质成分低，因此生产出的特种镁钙砖具备良好的高温性能(如图1和图2所示)。所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：表1各原料理化指标所述的结合剂为石蜡。本发明的研发小组在小试过程中，对钛酸镁的加入量进行了详细研究，发现钛酸镁的最佳加入量未3％-5％。加入钛酸镁的主要作用如下：钛酸镁中的mg2tio4可与熔渣中cao反应生成高熔点catio3，此物堵在气孔中，增加体积密度的同时降低了制品的气孔率，提升了制品的抗抗熔渣侵蚀能力；若钛酸镁加入量低于3％，提升制品抗渣侵蚀能力不明显。而钛酸镁熔点为1480℃，作为本发明的添加成分加入，因其熔点不高，所以不能过多加入；若加入超过5％，会影响特种镁钙砖的高温性能。实验1除钛酸镁和镁钙砂重量百分比变化外，其他组分含量不变，且制备工艺相同，对制备出的镁钙砖进行了检测，得出结果见表2。表2加入不同含量钛酸镁的成品镁钙砖的不浸蜡理化指标由上表可以看出，当钛酸镁的含量为3-5wt％时，此时制备出的镁钙砖综合性能最佳。实施例1一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：表3各原料理化指标所述的结合剂为石蜡。制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：1)原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂、镁钙砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的颗粒料与≤0.074mm和≤0.037mm细粉料；2)细粉预混：将粒度≤0.074mm的高钙电熔镁砂细粉和粒度≤0.037mm高钙电熔镁砂超细粉按要求所需的重量百分比混合均匀；3)混料：将所有原料按要求所述重量百分比送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的镁钙砂、高钙电熔镁砂混合3～5分钟，然后加入结合剂石蜡混合3～5分钟，再加入步骤2)预混好的细粉混合10～15分钟，混合均匀后出料；4)凉料：将混合均匀的泥料送至我公司研制的晾料机进行晾料操作；5)成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行；6)烧成：将上述成型砖坯码放隧道窑窑车上经隧道窑进行高温烧成，按1550～1600℃高温烧成制度烧成；7)拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖经过浸蜡工艺后冷却，经拣选、磨砖、抽真空包装后入成品库。该实施例成品测试结果见表5。实施例2一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：表4各原料理化指标所述的结合剂为石蜡。制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：1)原料破碎：将所述高钙电熔镁钙砂、镁钙砂原料分别依次经过颚式破碎机、对辊式破碎机及雷蒙粉磨机进行破碎、筛分、磨粉，制成粒度分别为8～5mm、5～2mm、2～0.088mm的颗粒料与≤0.074mm和≤0.037mm细粉料；2)细粉预混：将粒度≤0.074mm的高钙电熔镁砂细粉和粒度≤0.037mm高钙电熔镁砂超细粉按要求所需的重量百分比混合均匀；3)混料：将所有原料按要求所述重量百分比送入高速混炼机内进行混练，其加料顺序依次为：先将粒度为8～5mm、5～2mm、2-0.088mm的镁钙砂、高钙电熔镁砂混合3～5分钟，然后加入结合剂石蜡混合3～5分钟，再加入步骤2)预混好的细粉混合10～15分钟，混合均匀后出料；4)凉料：将混合均匀的泥料送至我公司研制的晾料机进行晾料操作；5)成型：称取规定重量泥料，均匀置入压砖机模腔内，千吨压力机高压成型，成型时加压制度采用先轻后重的原则进行；6)烧成：将上述成型砖坯码放隧道窑窑车上经隧道窑进行高温烧成，按1550～1600℃高温烧成制度烧成；7)拣选、加工及包装：出窑的镁钙砖经过浸蜡工艺后冷却，经拣选、磨砖、抽真空包装后入成品库。该实施例成品测试结果见表5。实施例3一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：表5各原料理化指标项目高钙电熔镁砂镁钙砂钛酸镁mgo,％≥91.00≥61.00—cao,％5-8≥30—∑sio2+al2o3+fe2o3,％≤1.50≤2.00—体积密度,g/cm3≥3.46≥3.23—mgo/tio2(摩尔比)——2.000±0.01cao(wt％)——<0.05fe2o3(wt％)——<0.05k2o+na2o(wt％)——<0.05al2o3(wt％)——<0.1sio2(wt％)——<0.1所述的结合剂为石蜡。上述为本发明研制的一种特种镁钙砖的工艺制造方法、步骤与实施例1所述工艺步骤相同。该实施例成品测试结果见表6。表6各实施例成品不浸蜡理化指标本发明研制的产品特种镁钙砖在2019年在某钢厂180吨aod炉上使用3个炉次，残砖情况如下：表6残砖对比厂家炉龄(炉)最高炉龄(炉)残砖长度(渣线)(mm)特种镁钙砖100105108现有镁钙砖808690炉龄提升效果明显，单炉平均炉龄提升达到20炉，侵蚀严重部位渣线残砖长度比现有镁钙砖更加出色。实施例4一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：制备方法同实施例1。实施例5一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：制备方法同实施例1。实施例6一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：制备方法同实施例1。实施例7一种特种镁钙砖及其制造方法，是由以下原料按重量份配比制成的：制备方法同实施例1。对比例1cn104876597a公开了一种纳米级基质结合高性能电熔镁钙砖及其制造方法，所述电熔镁钙砖由以下原料而成：8～5mm高钙电熔镁钙砂、5～2mm高钙电熔镁钙砂、2～0.088mm高钙电熔镁钙砂、≤0.074mm高钙电熔镁钙砂细粉、8～5mm电熔镁砂、5～2mm电熔镁砂、2～0.088mm电熔镁砂、≤0.074mm电熔镁砂细粉、纳米级海水镁砂细粉、结合剂石蜡。但是该专利中高钙电熔镁钙砂是将轻烧氧化镁和氧化钙经过混合，压球后在电弧炉里通电溶解，属于镁钙砂的一种。本发明的高钙电熔镁砂是采用低钙石经轻烧、磨粉和压球后投入电弧炉中，经高温煅烧冷却后，破碎拣选制备而成的一种新型低成本高钙电熔镁砂。两种原料从制备工艺到成分差别很大，成分差别如下：当前第1页1 2 3