-MgO-SiC-C砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种用于铁水包工作衬的 Al2O3-MgO-SiC-C砖及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着钢铁冶金行业的不断发展，铁水包在炼铁系统中不仅仅作为一个盛装铁水的 容器，还需要承担脱S、脱P等任务。目前，铁水脱S是国内外炼钢厂最为主要的处理铁水方 式。脱S方法一般有喷吹脱S法和KR搅拌法，脱S过程中会引入大量造渣剂如钝化镁粉、 石灰、萤石等，会对铁水包包壁部位，尤其是渣线部位侵蚀较严重。
[0003] Al2O3-SiC-C砖具有非常优异的常温和高温力学性能、热震稳定性能和抗渣侵蚀性 能，是目前铁水包工作衬的主要材料。传统Al2O3-SiC-C砖一般采用高铝矾土、刚玉、硅酸盐 矿物、SiC、鳞片石墨、抗氧化剂等作为主要原料，酚醛树脂作为结合剂，经配料、混碾、机压 成型，然后于干燥窑中烘干处理而成。
[0004] 但传统Al2O3-SiC-C砖在使用过程中存在如下几方面问题：
[0005] (1)包壁工作层容易产生"馒头状"的熔损：传统Al2O3-SiC-C砖高温热膨胀率及 残余膨胀率较小。铁水包使用寿命较长，在长期冷热交替使用情况下砖缝难以愈合，成为铁 水和熔渣侵蚀和渗透的通道，造成"馒头状"的熔损，有时甚至出现永久层渗铁的现象[1段 晓东.影响铁水罐内衬寿命的因数及措施.四川冶金，2003, 25 (2): 30-32]。
[0006] (2)抗铁水和熔渣熔损能力较差：铁水脱S过程中，会向铁水中引入大量的碱性 造渣剂。一般而言，为了减少工作衬砖缝的形成，在Al2O3-SiC-C砖中添加红柱石、叶腊 石、焦宝石及硅石等硅酸盐矿物相，增加使用过程中热态膨胀性和残余膨胀率[2王滨，黄 蜂，杨政宏，姜爱军.Al2O3-SiC-C砖的研制及应用.耐火材料，2013, 47 (6) :451-454; 3王落霞，薛军柱，沈明科.蜡石粒度组成对铁水包用ASC材料性能影响.耐火材 料，2011，45(5) :358-360]。但上述硅酸盐矿物的大量添加，会明显降低材料的抗铁水和熔 渣熔损性能。
[0007] (3)为提高材料的中高温抗氧化性能，引入大量抗氧化剂如单质Si粉，B4C粉等， 一方面成本较高，另一方面不利于材料的抗侵蚀性能[4候谨，刘芳，赵亮.Al2O3-SiC-C砖 抗氧化性能的研宄与应用.2004, 30 (5) : 36-38]。
[0008] 综上所述，随着钢铁冶炼技术不断发展，铁水脱S和脱P处理比例越来越高。传统 Al2O3-SiC-C砖在使用过程中存在一系列的问题，无法满足铁水包高寿命的使用要求。因此， 为了提高铁水包的使用寿命，有必要对现有技术中采用的材料进行改进。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种用于铁水包工作衬的Al2O3-MgO-SiC-C砖及其制备方法，所制 得的Al2O3-MgO-SiC-C砖具有一定的高温热膨胀率和残余膨胀率，且高温强度大、抗氧化性 能优良、抗铁水和熔渣侵蚀能力强等特点，作为铁水包工作衬耐材能大幅提高其使用寿命。
[0010] 一种用于铁水包工作衬的Al2O3-MgO-SiC-C砖，所述Al2O3-MgO-SiC-C砖中各原料 的重量份组成为：
[0011]
[0013] 本发明提供的Al2O3-MgO-SiC-C砖对现有的Al2O3-SiC-C砖进行了改良，通过添加 镁砂，形成具备优异性能的Al2O3-MgO-SiC-C砖。
[0014] 本发明提供的Al2O3-MgO-SiC-C砖常温耐压强度在50-80MPa，高温抗折强度为8~ 15MPa(1400°CX0. 5h，还原气氛）。抗氧化实验表明：1000°CX3h空气条件下氧化失重率 为3. 0~4. 0%，氧化层厚度为1. 5~2. 5mm; 1400°CX3h空气条件下氧化失重率为5. 0~ 6.0%，氧化层厚度为3. 5~4. 5mm。在1400°CX3h还原气氛下的残余线膨胀为+0.65~ +0. 75%，从室温至1450°C的线膨胀率为0. 80~0. 95%。在渣碱度为2. 0的条件下于 1650°C保温3小时的抗熔渣侵蚀指数为65~85%。
[0015] 作为优选，所述Al2O3-MgO-SiC-C砖中各原料的重量份组成为：
[0016]
[0017] 作为优选，所述高铝矾土颗粒的化学成分及其百分含量为：
[0018] Al2O3^ 82.Owt%,SiO2^ 12.Owt%,TiO2^ 6.Owt%, K20+Na20 ^ 0. 6wt%；
[0019] 所述高铝矾土颗粒的粒度级配为：
[0020] 5 ~3mm 10 ~15 份；
[0021] 2. 999~Imm 10 ~15 份；
[0022] 0? 999 ~0? 089mm 15 ~25 份。
[0023] 作为优选，所述刚玉颗粒和刚玉细粉采用电熔棕刚玉或板状刚玉，其中电熔棕刚 玉的化学成分及其百分含量为：Al2O3彡93.Owt%，TiO2S3.Owt%;板状刚玉的化学成分及 其百分含量为：A1203彡99.Owt%;
[0024]所述刚玉颗粒的粒度级配为：
[0025] 3~Imm 5 ~10 份；
[0026] 0? 999 ~0? 089mm 5 ~10 份；
[0027] 所述刚玉细粉的粒度级配为：
[0028] <0. 088mm 10 ~20 份。
[0029] 所述刚玉颗粒和刚玉细粉同时米用电恪棕刚玉，或刚玉颗粒和刚玉细粉同时米用 板状刚玉。
[0030] 作为优选，所述硅酸盐矿物颗粒为红柱石、蓝晶石、叶腊石或硅石；所述红柱石的 化学成分及其百分含量为：Al203+Si02> 94. 0%，K20+Na20 < 1. 5%;蓝晶石的化学成分及其 百分含量为：Al203+Si02> 94. 0%，K2CHNa2O彡1. 0% ;叶腊石的化学成分及其百分含量为： SiO2^ 82.0%;娃石的化学成分及其百分含量为：SiO2^ 96.0%;
[0031] 所述硅酸盐矿物颗粒的粒度级配为：
[0032] 3~Imm 0 ~9 份；
[0033] 0? 999 ~0? 089mm 0 ~6 份。
[0034] 作为优选，所述烧结镁砂颗粒和烧结镁砂细粉的化学组成及其百分含量为： MgO^ 96. 0%,CaO^I. 5%,SiO2^ 1.0% ；
[0035]所述烧结镁砂颗粒的粒度级配为：
[0036] 1~0? 089mm 1~4 份；
[0037] 所述烧结镁砂细粉的粒度级配为：
[0038] 〈0? 088mm 1 ~4 份〇
[0039] 作为优选，所述SiC细粉的化学成分及其百分含量为：SiC> 96.0%，粒度为 〈0? 088mm〇
[0040] 作为优选，所述鳞片石墨的化学成分及其百分含量为C>94.0%，粒度为 <0.15mm〇
[0041] 作为优选，所述金属抗氧化剂由金属Al粉和单质Si粉组成，金属Al粉中 Al>97. 0%，单质Si粉中Si>97. 0%;
[0042] 所述金属Al粉的粒度级配为：
[0043] 〈0? 088mm 0 ~1. 5 份；
[0044] 所述单质Si粉的粒度级配为：
[0045] 〈0? 088mm 0 ~1. 5 份。
[0046] 金属抗氧化剂中可以仅使用金属Al粉或者仅使用单质Si粉，或者金属Al粉和单 质Si粉的混合物。
[0047] 作为优选，所述结合剂为木质素溶液、磷酸二氢铝溶液或热固性酚醛树脂。
[0048] 本发明还提供了一种所述的用于铁水包工作衬的Al2O3-MgO-SiC-C砖的制备方 法，包含如下步骤：将Al2O3-MgO-SiC-C砖中的各原料混合均匀后，经压制成生坯，然后将生 坯置于干燥窑中于150~220°C下烘烤6_12h制成。具体操作如下：
[0049] 先将高铝矾土颗粒、刚玉颗粒、硅酸盐矿物颗粒、烧结镁砂颗粒干混3~5分钟，加 入结合剂湿混3~5分钟，再加入鳞片石墨混碾5~10分钟，最后加入镁砂细粉、刚玉细 粉、SiC细粉和抗氧化剂混碾10~15分钟，经困料，压制成生胚，然后于干燥窑中经150~ 220°C处理6~12h制得。
[0050] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0051] (1)本发明在Al2O3-MgO-SiC-C砖中设定烧结镁砂颗粒和烧结镁砂细粉的粒度和 含量，使用过程中材料内部镁砂和刚玉反应形成尖晶石相，产生一定量的膨胀。镁砂颗粒的 大小和含量不同，反应生成尖晶石量的大小和速率也不相同，可以