本發(fā)明屬于耐火材料，具體涉及一種不銹鋼冶煉用高鈣鎂鈣鈦鋯磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、因鎂鈣磚中游離cao對(duì)鋼水具有凈化作用被廣泛應(yīng)用于不銹鋼及特殊鋼冶煉爐，目前不銹鋼及特殊鋼冶煉爐配套用鎂鈣磚普遍采用燒結(jié)鎂鈣砂為原料，生產(chǎn)cao含量20%~30%的鎂鈣磚，這類鎂鈣磚氣孔率一般在8%~12%，體積密度3.00g/cm3左右，sio2、al2o3、fe2o3三項(xiàng)雜質(zhì)之和在2%~3%，cao含量較低，凈化鋼水作用不明顯。

2、隨著我國(guó)不銹鋼和潔凈鋼產(chǎn)能的逐漸增多，相關(guān)配套冶煉逐步實(shí)現(xiàn)大型化和冶煉工藝的迅猛發(fā)展，其配套耐火材料的使用壽命和對(duì)鋼水凈化效果低已成影響aod爐和gor爐等冶煉技術(shù)發(fā)展的客觀因素。

3、針對(duì)上述情況，研發(fā)出一種高鈣、高使用壽命的產(chǎn)品替代現(xiàn)有不銹鋼冶煉用鎂鈣質(zhì)耐火材料，對(duì)不銹鋼冶煉可持續(xù)發(fā)展具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種不銹鋼冶煉用高鈣鎂鈣鈦鋯磚及其制備方法。旨在替代現(xiàn)有不銹鋼冶煉用鎂鈣磚，該高鈣鎂鈣鈦鋯磚具有高體積密度、低氣孔率、低雜質(zhì)、耐高溫性能、抗侵蝕性能、抗渣性能和高溫耐磨性能更出色等特點(diǎn)，最終滿足替代傳統(tǒng)不銹鋼冶煉用鎂鈣磚耐火材料的目的。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

3、一種不銹鋼冶煉用高鈣鎂鈣鈦鋯磚，包括以下重量份數(shù)原料：

4、8mm~5mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂5份~13份、5mm~2mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂30份~45份、2mm~0mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂12份~25份、5mm~2mm的鎂鈣鈦砂0份~5份、2mm~0mm的鎂鈣鈦砂0份~5份、≤?0.074mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂細(xì)粉5份~10份、≤?0.037mm的鎂鈣鈦砂超細(xì)粉5份~10份、復(fù)合結(jié)合劑3份~5份。

5、進(jìn)一步地，復(fù)合結(jié)合劑，包括以下重量份數(shù)原料：四氯化鋯30份~40份、氨5份~10份、丙醇5份~10份、工業(yè)糊精40份~60份；將上述原料經(jīng)過(guò)混合、冷卻、分離、水解沉淀、過(guò)濾、溶解—析晶反應(yīng)后，在真空反應(yīng)釜中配制而成。

6、進(jìn)一步地，油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂和鎂鈣鈦砂理化指標(biāo)如表1。

7、表1?鎂鈣鈦砂和油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂理化指標(biāo)

8、

9、注：%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

10、進(jìn)一步地，鎂鈣鈦砂：采用質(zhì)量比為93%的廢棄高鈣菱鎂礦和7%的鈦精礦為原料，經(jīng)過(guò)破碎﹑磨粉﹑高壓壓球后，投入電弧爐中經(jīng)2000℃以上進(jìn)行高溫煅燒，煅燒后得到的成品保溫8小時(shí)后，自然冷卻，揀選得到鎂鈣鈦砂。

11、本發(fā)明合成的鎂鈣鈦砂，相比于傳統(tǒng)鎂鈣砂，具備高體積密度和低雜質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)鎂鈣砂詳細(xì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

12、表2?鎂鈣砂理化指標(biāo)表

13、

14、注：%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

15、進(jìn)一步地，油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂是采用質(zhì)量比為66%高品位氫氧化鈣﹑2%脫硅鋯和32%輕燒鎂粉經(jīng)過(guò)共磨后，壓球，送入高溫燃油豎窯內(nèi)煅燒，經(jīng)1680℃以上煅燒，自然冷卻，破碎選品而得。

16、相比于傳統(tǒng)鎂鈣砂，油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂具備高鈣、高體積密度和低雜質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)鎂鈣砂詳細(xì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

17、一種不銹鋼冶煉用高鈣鎂鈣鈦鋯磚的制備方法，包括如下步驟：

18、步驟1、原料破碎：將油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂和鎂鈣鈦砂經(jīng)過(guò)破碎、篩分、磨粉，制成不同粒度的顆粒與細(xì)粉；

19、步驟2、細(xì)粉預(yù)混：將步驟1破碎后的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂細(xì)粉和鎂鈣鈦砂超細(xì)粉按質(zhì)量份數(shù)要求混合均勻，得到預(yù)混細(xì)粉；

20、步驟3、混料：將步驟1不同的顆粒原料按加料順序送入高速混煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行混練，混煉5分鐘，然后加入復(fù)合結(jié)合劑混合5分鐘，再加入步驟2預(yù)混好的細(xì)粉混合8分鐘，混合均勻后出料，得到泥料；

21、步驟4、成型：稱取規(guī)定重量步驟3的泥料，均勻置入壓磚機(jī)模腔內(nèi)，高壓成型，得到成型磚坯；

22、步驟5、碼磚：將上述成型磚坯碼放到隧道窯窯車上；

23、步驟6、燒成：將上述碼有成型磚坯的窯車經(jīng)隧道窯進(jìn)行高溫?zé)桑?/p>

24、步驟7、揀選、加工及包裝：成型磚坯出窯冷卻后經(jīng)揀選、包裝后入成品庫(kù)。

25、進(jìn)一步地，步驟1具體為，將油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂和鎂鈣鈦砂經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)、對(duì)輥式破碎機(jī)及雷蒙粉磨機(jī)進(jìn)行破碎、篩分、磨粉，制成粒度分別為8mm~5mm、5mm~2mm、2mm~0mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂顆粒料，5mm~2mm、2mm~0mm的鎂鈣鈦砂顆粒料，≤?0.074mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂細(xì)粉，≤0.037mm的鎂鈣鈦砂超細(xì)粉。

26、進(jìn)一步地，步驟3中，加料順序?yàn)椋合仁?mm~5mm油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂、然后是5mm~2mm和2mm~0mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂、5mm~2mm和2mm~0mm的鎂鈣鈦砂、再加入復(fù)合結(jié)合劑混合，最后加入步驟2的預(yù)混細(xì)粉。

27、進(jìn)一步地，步驟6中，高溫?zé)蓽囟葹?650℃~1700℃。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下。

29、本發(fā)明是采用自主研發(fā)的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂和鎂鈣鈦砂為主要原料制備。

30、1、引入的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂具有氣孔率低，體積密度大，結(jié)合致密；mgo、cao活性明顯降低，具有較好的抗水化性；sio2、al2o3、fe2o3三項(xiàng)雜質(zhì)含量低，低熔點(diǎn)物少；引入的zr2o3可生成高熔點(diǎn)礦物cazro3又可形成穩(wěn)定zr2o3的固溶體，能有效改善材料的熱震穩(wěn)定性、提高韌性和抗剝落性，另外其潤(rùn)濕角增大，金屬穩(wěn)定性較好，即不易被液態(tài)金屬潤(rùn)濕，提高抗?jié)B透、抗侵蝕性能。

31、2、引入的鎂鈣鈦砂，由于采用了廢礦高鈣菱鎂礦，因其價(jià)格遠(yuǎn)低于菱鎂石，預(yù)計(jì)制磚成本降低5%以上，預(yù)計(jì)制造產(chǎn)品的壽命高于現(xiàn)有鎂鈣磚10%以上，提升了產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)附加值的同時(shí)，可以出一條以科技研發(fā)帶動(dòng)更適合企業(yè)效益的道路，實(shí)現(xiàn)廢礦菱鎂礦的集約化利用，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)。解決了因現(xiàn)行產(chǎn)品局部侵蝕損耗過(guò)快而導(dǎo)致提前下線的問(wèn)題，預(yù)計(jì)平均爐齡壽命提高10%以上，達(dá)到不銹鋼及特殊鋼冶煉高效、長(zhǎng)壽、潔凈化的目的要求，為鋼企降低了成本。

32、3、引入的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂中的高熔點(diǎn)礦物cazro3和穩(wěn)定的zr2o3固溶體，可以提升制品的熱震穩(wěn)定性和抗剝落性，另外其潤(rùn)濕角增大，不易被液態(tài)金屬潤(rùn)濕，提高抗?jié)B透、抗侵蝕性能。

33、4、引入的鎂鈣鈦砂中的catio3存在于主晶相的晶界中，為原子擴(kuò)散提供了快速遷移途徑，促進(jìn)了燒結(jié)。另外，catio3的存在，導(dǎo)致f-cao以不連續(xù)的方式存在，提高了制品的抗水化性能。

34、5、以粒徑小于0.074mm的油豎窯高鈣鎂鈣鋯砂和粒徑小于0.037mm鎂鈣鈦砂超細(xì)粉微粉強(qiáng)化基質(zhì)，增加其比表面積，降低燒結(jié)溫度，易燒結(jié)，高溫?zé)珊蟮闹破坊|(zhì)部分結(jié)合更加致密，提高體積密度和耐壓強(qiáng)度，增加顆粒間直接結(jié)合強(qiáng)度，提高高溫強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性。

35、6、現(xiàn)有鎂鈣磚結(jié)合劑采用一般是56℃~60°c的半精煉石蠟，由于該石蠟的熔點(diǎn)較高，對(duì)泥料的溫度要求很嚴(yán)格，泥料溫度必須加熱至60°c以上該石蠟才能很好的分散，均勻地包裹于顆粒表面并潤(rùn)濕細(xì)粉。但60°c以上的泥料由于氣體無(wú)法及時(shí)排除，成型時(shí)是會(huì)產(chǎn)生裂紋的，為了不出現(xiàn)成型裂紋，必須增加涼料工藝，將泥料溫度降至45°c以下成型。以上是傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，采用摩擦壓磚機(jī)成型，能夠得到較高的體積密度和較低的氣孔率，但工藝繁瑣復(fù)雜，而且會(huì)大大增加人力，增大生產(chǎn)成本，對(duì)于全自動(dòng)壓磚機(jī)的成型工藝非常不實(shí)用，石蠟作為結(jié)合劑作用在于提高磚坯的強(qiáng)度和耐火度。本發(fā)明專利提到的復(fù)合結(jié)合劑由四氯化鋯、氨、丙醇、工業(yè)糊精和水經(jīng)過(guò)冷卻、分離、水解沉淀、過(guò)濾、干燥、溶解—析晶反應(yīng)后，配制而成；復(fù)合結(jié)合劑可提高致密度進(jìn)而提高磚耐高溫性能、抗侵蝕性能、抗渣性能，同時(shí)較少了成型晾料工序，極大的優(yōu)化了生產(chǎn)工藝。

36、綜上所述，本發(fā)明生產(chǎn)出的不銹鋼冶煉用高鈣鎂鈣鈦鋯磚是一種鈣含量在55%以上的制品，對(duì)鋼水有著非常大的凈化作用，是一種具備高體積密度，低氣孔率、低雜質(zhì)、耐高溫性能、抗侵蝕性能、抗渣性能和高溫耐磨性能，更出色的替代現(xiàn)有鎂鈣磚，實(shí)現(xiàn)更好的為不銹鋼及特殊鋼冶煉服務(wù)，同時(shí)徹底解決制約不銹鋼及特殊鋼冶煉行業(yè)發(fā)展的耐材質(zhì)量和凈化鋼水問(wèn)題，最終滿足替代傳統(tǒng)鎂鈣耐火材料的目的。