一种特种镁钙砖及其制造方法
阅读：1022发布：2020-05-27
专利汇可以提供一种特种镁钙砖及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种特种镁 钙 砖及其制造方法，所述特种镁钙砖由以下原料而成：8~5mm镁钙砂、5~2mm镁钙砂、2~0mm镁钙砂、≤0.074mm镁钙砂细粉、8~5mm高钙电熔镁砂、5~2mm高钙电熔镁砂、2~0mm高钙电熔镁砂、≤0.074mm高钙电熔镁砂细粉、≤0.037mm 钛 酸镁超细粉、结合剂 石蜡 。其制造方法包括混炼、成型、烧成等工序。本发明制品气孔率低、体积 密度 高、常温耐压及高温抗折强度高、热震 稳定性 好、杂质含量低、抗侵蚀性能好、抗冲刷性能 力 强、抗剥落性能以及抵制 熔渣 渗透性能均优于现有镁钙砖，解决了耐材使用寿命这一不锈 钢 冶炼 炉龄 瓶颈 的因素，平均炉龄寿命提高20%以上，为钢厂降本增效打好了 基础 。，下面是一种特种镁钙砖及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种特种镁钙砖，其特征在于，由以下原料按重量百分比配制而成：
2.根据权利要求1所述的特种镁钙砖，其特征在于，由以下原料按重量百分比配制而成：
3.根据权利要求1所述的特种镁钙砖，其特征在于，由以下原料按重量百分比配制而成：
4.根据权利要求1所述的特种镁钙砖，其特征在于，由以下原料按重量百分比配制而成：
5.根据权利要求1所述的特种镁钙砖，其特征在于，由以下原料按重量百分比配制而成：
6.根据权利要求1-5任一项所述的特种镁钙砖，其特征在于，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。
7.根据权利要求1-5任一项所述的特种镁钙砖，其特征在于，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。
8.根据权利要求1-5任一项所述的特种镁钙砖，其特征在于，所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
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±0.01
CaO(wt％) — — <0.05
Fe2O3(wt％) — — <0.05
K2O+Na2O(wt％) — — <0.05
Al2O3(wt％) — — <0.1
SiO2(wt％) — — <0.1
9.根据权利要求1-5任一项所述的特种镁钙砖，其特征在于，所述的结合剂为石蜡。
10.一种特种镁钙砖的制备方法，其特征在于，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。
一种特种镁钙砖及其制造方法
技术领域
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
发明内容
[0006] 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。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0008] 一种特种镁钙砖，由以下原料按重量百分比配制而成：
[0009]
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
[0014] 表1各原料理化指标
[0015]
[0016]
[0017] 所述的结合剂为石蜡。
[0018] 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：
[0019]
[0020] 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：
[0021]
[0022]
[0023] 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：
[0024]
[0025] 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：
[0026]
[0027] 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：
[0028]
[0029]
[0030] 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：
[0031]
[0032] 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：
[0033]
[0034] 制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：
[0035] 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；
[0036] 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；
[0037] 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；
[0038] 4)凉料：将混合均匀的泥料进行晾料；
[0039] 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；
[0040] 6)烧成：将成型砖坯码进行1550～1600℃高温烧成，得镁钙砖；
[0042] 制造上述特种镁钙砖的工艺方法，具体包括如下步骤：
[0043] 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；
[0044] 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；
[0045] 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；
[0046] 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；
[0047] 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；
[0048] 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；
[0049] 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。
[0050] 本发明的有益处在于：
[0051] (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。
[0052] (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。
[0053] (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。
[0054] (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。
[0056] 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。
[0057] 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。
[0058] 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
[0059] 图1为对高钙电熔镁砂进行XRD电镜局部分析图1。
[0060] 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
[0061] 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：
[0062]
[0063] 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。
[0064] 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：
[0065] 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)。
[0066] 所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
[0067] 表1各原料理化指标
[0068]
[0069]
[0070] 所述的结合剂为石蜡。
[0071] 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。
[0072] 实验1
[0073] 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。
[0074] 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
[0075]
[0076]
[0077] 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。
[0078] 实施例1
[0079] 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：
[0080]
[0081] 所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
[0082] 表3各原料理化指标
[0083]
[0084]
[0085] 所述的结合剂为石蜡。
[0086] 制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：
[0087] 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；
[0088] 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；
[0089] 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；
[0090] 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；
[0091] 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；
[0092] 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；
[0093] 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。
[0094] 该实施例成品测试结果见表5。
[0095] 实施例2
[0096] 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：
[0097]
[0098] 所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
[0099] 表4各原料理化指标
[0100]
[0101]
[0102] 所述的结合剂为石蜡。
[0103] 制造上述特种镁钙砖的工艺方法，包括如下步骤：
[0104] 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；
[0105] 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；
[0106] 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；
[0107] 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；
[0108] 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；
[0109] 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；
[0110] 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。
[0111] 该实施例成品测试结果见表5。
[0112] 实施例3
[0113] 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：
[0114]
[0115]
[0116] 所述高钙电熔镁砂、镁钙砂和钛酸镁理化指标如下：
[0117] 表5各原料理化指标
[0118]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±0.01
CaO(wt％) — — <0.05
Fe2O3(wt％) — — <0.05
K2O+Na2O(wt％) — — <0.05
Al2O3(wt％) — — <0.1
SiO2(wt％) — — <0.1
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±0.01
CaO(wt％) — — <0.05
Fe2O3(wt％) — — <0.05
K2O+Na2O(wt％) — — <0.05
Al2O3(wt％) — — <0.1
SiO2(wt％) — — <0.1
[0119] 所述的结合剂为石蜡。
[0120] 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。
[0121] 表6各实施例成品不浸蜡理化指标
[0122]
[0123]
[0124] 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：
[0125] 表6残砖对比
[0126]厂家 炉龄(炉) 最高炉龄(炉) 残砖长度(渣线)(mm)
特种镁钙砖 100 105 108
现有镁钙砖 80 86 90
特种镁钙砖 100 105 108
现有镁钙砖 80 86 90
[0127] 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。
[0128] 实施例4
[0129] 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：
[0130]
[0131]
[0132] 制备方法同实施例1。
[0133] 实施例5
[0134] 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：
[0135]
[0136] 制备方法同实施例1。
[0137] 实施例6
[0138] 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：
[0139]
[0140] 制备方法同实施例1。
[0141] 实施例7
[0142] 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：
[0143]
[0144] 制备方法同实施例1。
[0145] 对比例1
[0146] 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、2～0.088mm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。
[0147] 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。
[0148] 两种原料从制备工艺到成分差别很大，成分差别如下：
[0149]
[0150]
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