專利名稱：氧化鎂質(zhì)耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煉鋼用澆包、RH、VOD爐、AOD爐、或者對(duì)焚燒處理后產(chǎn)生的焚燒灰進(jìn)行熔融處理的灰熔融爐、氣化熔融爐、廢液焚燒爐、以及水泥煅燒用回轉(zhuǎn)窯等中的內(nèi)襯的耐火材料。
背景技術(shù)：
一直以來，作為在上述各種爐等中使用的內(nèi)襯用耐火材料，使用了鎂鉻磚，但是鎂鉻磚在使用后會(huì)生成六價(jià)鉻。所述六價(jià)鉻會(huì)危害人體以及環(huán)境衛(wèi)生，從爐中排出的爐渣和使用后的耐火材料會(huì)造成環(huán)境污染，因此很早就提出了完全不含鉻的所謂無鉻磚的需求。作為所述無鉻磚中的一種，提出了與碳復(fù)合而成的鎂碳磚，然而在使用這種鎂碳 磚時(shí)，由于碳的氧化造成磚組織脆弱，因而存在無法長期使用的缺點(diǎn)，此外，由于碳氧化而產(chǎn)生的二氧化碳的影響，會(huì)加劇地球溫室化效應(yīng)，因此并不能說是符合當(dāng)今需要的磚。作為消除這些缺點(diǎn)的無鉻磚，提出了在氧化鎂中添加二氧化鈦等的堿性耐火材料，例如日本特開平9-20550號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中，提出了一種鎂鈣鈦系堿性耐火材料；在日本特開平11-147755號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，提出了一種在尖晶石中添加鈦酸鋁的定型耐火材料；另外，在日本特開2001-253765號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，提出了一種鎂鋁鈦質(zhì)磚?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平9-20550號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平11-147755號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開2001-253765號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而,氧化鎂與二氧化鈦反應(yīng)后生成鈦酸鎂,而此礦物非常致密,容易破碎,也就是說耐散裂性非常低，因此無法長期使用。此外，鈦酸鋁必須由二氧化鈦與氧化鋁合成，存在用于制造其燒結(jié)磚的成本提高的問題。而且，就鎂鋁鈦質(zhì)磚而言，由于膨脹系數(shù)大的氧化鎂原料的混合比例較大，因此依然存在耐散裂性不充分的問題。本發(fā)明是以解決上述問題作為課題進(jìn)行研究開發(fā)而完成的，其目的在于提供耐腐蝕性、耐散裂性優(yōu)良、并且具有充分的耐久性的氧化鎂質(zhì)耐火材料。用于解決問題的方法作為解決上述問題而實(shí)現(xiàn)所述目的的方法，本發(fā)明開發(fā)并采用了一種氧化鎂質(zhì)耐火材料，其特征在于，通過對(duì)含有氧化鎂60 90重量％、氧化鋯5 20重量％、氧化鋁5 20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成。此外，本發(fā)明所提供的氧化鎂質(zhì)耐火材料也可以通過對(duì)含有氧化鎂60 90重量％、鋯石5 20重量％、氧化鋁5 20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成。進(jìn)而，本發(fā)明所提供的氧化鎂質(zhì)耐火材料也可以是在以上述方式構(gòu)成的氧化鎂質(zhì)耐火材料中，添加二氧化鈦3 10重量％、氧化鎳0. I 3重量％、氧化鈷0. I 3重量％、氧化猛0. 3 5重量％、氧化釔0. 5 3重量％等中的至少I種以上而形成。發(fā)明效果如發(fā)明I所述的氧化鎂質(zhì)耐火材料，通過在耐腐蝕性優(yōu)良而耐散裂性低的氧化鎂中添加氧化鋁，可以提高耐散裂性，并且通過添加氧化鋯，氧化鎂與氧化鋯可形成固溶體，因而即使存在微小裂縫，組織依然會(huì)變堅(jiān)固，從而耐腐蝕性優(yōu)良。如發(fā)明2所述的氧化鎂質(zhì)耐火材料，通過在耐腐蝕性優(yōu)良而耐散裂性低的氧化鎂中添加氧化鋁，可以提高耐散裂性，并且通過添加鋯石，可以實(shí)現(xiàn)耐散裂性和耐腐蝕性的提 聞。如發(fā)明3所述的氧化鎂質(zhì)耐火材料，通過添加二氧化鈦，可與爐渣中的鈣反應(yīng)而生成鈣鈦礦(CaO* TiO2),該生成物在反應(yīng)面(稼動(dòng)面)附近形成膜狀，從而可抑制之后的爐渣的浸透。此外，通過添加氧化鎳、氧化鈷、氧化錳、氧化釔，可與氧化鎂形成固溶體，使氧化鎂的晶粒內(nèi)、晶界堅(jiān)固，從而耐腐蝕性提高。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的氧化鎂質(zhì)耐火材料進(jìn)行說明。本發(fā)明的氧化鎂質(zhì)耐火材料是通過對(duì)含有氧化鎂60 90重量％、氧化鋯5 20重量％、氧化鋁5 20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成的氧化鎂質(zhì)耐火材料。主原料氧化鎂具有2800°C的高熔點(diǎn)，雖然表現(xiàn)出高耐腐蝕性，但熱膨脹率大約是氧化鋁的2倍，因此存在容易破碎(耐散裂性低)的缺點(diǎn)。作為該氧化鎂，必須使用3mm以下的電熔氧化鎂、燒結(jié)氧化鎂等，且使其含有比例為60 90重量％。如果該比例低于60重量％，則無法充分獲得高熔點(diǎn)以及耐腐蝕性的效果，如果在90重量％以上，則氧化鋯、氧化鋁的含有比例減少，從而無法實(shí)現(xiàn)所需目的。作為氧化鋁原料，必須使用煅燒氧化鋁(純度98%以上、平均粒徑50 y m以下)，且使其含有比例為5 20重量％。添加此氧化鋁的目的在于，通過使其與氧化鎂反應(yīng)并進(jìn)行煅燒，生成尖晶石，由于此時(shí)伴隨有膨脹，因而會(huì)產(chǎn)生微裂縫，而該裂縫會(huì)吸收熱應(yīng)力。如果添加量低于5重量％，則耐散裂性降低，而在20重量％以上時(shí)，微裂縫的生成量增大，使得強(qiáng)度降低而產(chǎn)生不良影響。就氧化錯(cuò)而言,使用純度為98%以上、大小為50iim以下的氧化錯(cuò),但也可以使用平均粒徑在Imm以下的氧化鋯。比較理想的是在50 ii m以下。添加氧化鋁生成尖晶石后會(huì)產(chǎn)生微裂縫，從而組織在一定程度上變脆弱，添加氧化鋯的目的即在于對(duì)此進(jìn)行彌補(bǔ)。換言之，添加氧化鋯的目的在于，氧化鎂與氧化鋯形成固溶體，這樣即使存在微裂縫，組織也會(huì)變得堅(jiān)固，并且氧化鋯的熔點(diǎn)高約2950°C，因此也表現(xiàn)出高耐腐蝕性。添加量在5重量％以下時(shí)沒有效果。由于氧化鋯價(jià)格昂貴，因此如果添加量在20%以上，則銷售價(jià)格高昂，并不合適。此外,氧化錯(cuò)可以使用經(jīng)氧化I丐或氧化鎂穩(wěn)定化的氧化錯(cuò)，也可以使用未經(jīng)穩(wěn)定化的氧化鋯。但是，在使用未經(jīng)穩(wěn)定化的氧化鋯時(shí)，氧化鋯的異常膨脹收縮將導(dǎo)致微裂縫的產(chǎn)生，雖然對(duì)于耐散裂性有益，但如果繼續(xù)增加添加量，將使產(chǎn)生的微裂縫增多，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低并且耐腐蝕性下降，因此添加量不能夠在20%以上。將上述氧化鋯用鋯石替代即得到第2實(shí)施方式的氧化鎂質(zhì)耐火材料。添加鋯石是因?yàn)槠淇梢蕴岣吣蜕⒘研院湍透g性。部分鋯石將于大約1500°C開始發(fā)生分解，變?yōu)檠趸喓投趸琛６趸枧c氧化鎂反應(yīng)而形成鎂橄欖石，該生成物的熔點(diǎn)為約1896°C，大幅低于氧化鎂，因此有助于提高耐散裂性。另一方面，分解的氧化鋯的效果如上所述。進(jìn)而，在本發(fā)明中，作為第3實(shí)施方式的氧化鎂質(zhì)耐火材料，是在上述混合物中添加氧化鈦3 10重量％、氧化鎳0. I 3重量％、氧化鈷0. I 3重量％、氧化猛0. 3 5重量％、氧化釔0. 5 3重量％中的至少I種以上。即，對(duì)于氧化鎂、氧化鋯、氧化鋁、鋯石等的上述混合物已作說明，在此省略，以下針對(duì)其他添加材料進(jìn)行說明。添加氧化鈦3 10重量％時(shí)，其與氧化鎂反應(yīng)而生成鈦酸鎂，變得致密。添加氧化鎳0. I 3重量％以及氧化錳0. 3 5重量％，可與氧化鎂反應(yīng)生成固溶體，使氧化鎂的晶粒內(nèi)以及晶界堅(jiān)固，從而耐腐蝕性提高。此外，添加氧化釔0. 5 3重量％時(shí),可與氧化鎂反應(yīng),生成熔點(diǎn)大約為2000°C的礦物，因此耐腐蝕性優(yōu)良。各添加材料如果在上述范圍以下，則沒有效果，如果在上述范圍以上，則雖然有效果，但是價(jià)格高昂，因此，事實(shí)上即使想要添加上述范圍以上，也無法添加。實(shí)施例按表I所示的混合比例調(diào)配原料，將木質(zhì)素磺酸鈣的液體(別名紙漿廢液，I份粉末加2份水稀釋而成的液體)作為粘結(jié)劑進(jìn)行混煉，利用300噸的摩擦壓力機(jī)進(jìn)行加壓成形，制成標(biāo)準(zhǔn)形狀(230 X 115 X 65mm)。將該成形體在150°C的溫度下干燥一天，然后使用梭式窯在1730°C的溫度下煅燒6小時(shí)。將該煅燒體切割為預(yù)定大小，對(duì)本發(fā)明例和比較例進(jìn)行特性調(diào)查。評(píng)估項(xiàng)目根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量表觀比重、體積比重、表觀氣孔率。切割成50X50X50mm的大小，利用阿姆斯朗壓縮試驗(yàn)機(jī)(7* A : 7 一壓縮試験
機(jī))測(cè)量壓縮強(qiáng)度。耐散裂性試驗(yàn)，將40X80X 20mm的試驗(yàn)片置于保持在1200°C的電爐中加熱15分鐘，然后在水中冷卻。重復(fù)進(jìn)行此操作，計(jì)算在試驗(yàn)片上觀測(cè)到裂縫時(shí)的次數(shù)以及直至試驗(yàn)片破損為止的次數(shù)。i甘禍侵蝕試驗(yàn),利用鉆孔機(jī)在115X50X65mm的試驗(yàn)片上開設(shè)內(nèi)徑為26mm、深度為20mm的孔，在該孔內(nèi)放入各種侵蝕劑約15g，用灰漿密封來防止侵蝕劑氧化，在1730°C的溫度下放置6個(gè)小時(shí)，待試驗(yàn)片冷卻后，將其切斷，求出侵蝕劑的浸透厚度。浸透厚度越少，表示結(jié)果越好。作為侵蝕劑，使用比例為6 4的鋼與爐渣，爐渣的堿度Ca0/Si02 = 3 ；銅精煉爐渣的情況下，在1500°C X2小時(shí)的條件下進(jìn)行；灰熔融爐中產(chǎn)生的金屬(主要成分基本是鐵)。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種氧化鎂質(zhì)耐火材料，其特征在于，通過對(duì)含有氧化鎂60 90重量％、氧化鋯5 20重量％、氧化鋁5 20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成。
2.一種氧化鎂質(zhì)耐火材料，其特征在于，通過對(duì)含有氧化鎂60 90重量％、鋯石5 20重量％、氧化鋁5 20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成。
3.如權(quán)利要求I或2所述的氧化鎂質(zhì)耐火材料，其特征在于，在所述混合物中添加二氧化鈦3 10重量％、氧化鎳0. I 3重量％、氧化鈷0. I 3重量％、氧化猛0. 3 5重量％、氧化釔0. 5 3重量％中的至少I種以上而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氧化鎂質(zhì)耐火材料，其特征在于，通過對(duì)含有氧化鎂60～90重量％、氧化鋯5～20重量％、氧化鋁5～20重量％的混合物進(jìn)行煅燒而形成，耐腐蝕性、耐散裂性優(yōu)良，并具有充分的耐久性。此外，本發(fā)明的氧化鎂質(zhì)耐火材料優(yōu)選在上述混合物中添加二氧化鈦3～10重量％、氧化鎳0.1～3重量％、氧化鈷0.1～3重量％、氧化錳0.3～5重量％、氧化釔0.5～3重量％中的至少1種以上而形成。
文檔編號(hào)C04B35/043GK102971274SQ20118000201
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者土成昭弘, 小村隆之, 金谷彰文 申請(qǐng)人:Rozai工業(yè)株式會(huì)社