本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一罐制鐵水包用MgO-SiC-C工作襯磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

大中型鋼鐵廠的鐵水運輸，普遍采用高爐→魚雷罐車→鐵水包→轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)組織模式。雖然此種模式具有機(jī)動性能好、鐵水溫降小等諸多優(yōu)點，同時具有鐵水預(yù)處理、調(diào)整鐵水溫度和成分以及緩沖等功能，但是，與現(xiàn)代冶金工藝所追求的高效益、低能耗的目標(biāo)相比仍有一定差距。主要表現(xiàn)在，鐵水運輸環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)效率較低、能耗高、三脫效果較差、一次性投資大、運行成本較高等方面。為了克服上述問題，某些大型鋼鐵公司采用了鐵水包多功能化工藝技術(shù)，即一包到底。一包到底，即采用一種具備鐵水的盛接、運輸、緩沖貯存、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐兌鐵和鐵水保溫等多功能的盛鐵容器-鐵水包，將高爐出來的鐵水，在經(jīng)過必要工藝流程處理后，以不更換該鐵水包的生產(chǎn)組織模式、直接兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉，該冶金流的工藝過程稱為“一包到底”鐵水運輸技術(shù)，簡稱“一罐制”。

盡管一罐制工藝技術(shù)具有優(yōu)勢，但是，卻給耐火材料帶來了諸多負(fù)面影響。與魚雷罐耐火材料相比，一罐制鐵水包耐火材料更易損毀，壽命較低。鐵水包進(jìn)行脫硫一般采用噴吹脫硫和KR攪拌脫硫，脫硫過程會引入大量石灰、螢石、顆粒鎂粉等，尤其對渣線位置侵蝕嚴(yán)重。

目前，鐵水包大多采用Al₂O₃-SiC-C磚具有非常優(yōu)異的抗沖刷性能、熱震穩(wěn)定性以及抗渣侵蝕性(尤其抗偏中性或酸性渣較為優(yōu)異)，是目前鐵水包工作襯的主要材料。Al₂O₃-SiC-C磚一般采用高鋁礬土、剛玉、葉蠟石、SiC、鱗片石墨、抗氧化劑等作為主要原料，經(jīng)混料、困料、壓制成坯，然后在干燥窯中烘干處理后進(jìn)行包裝。

雖然目前大多數(shù)魚雷罐或鐵水包工作襯均采用Al₂O₃-SiC-C磚，但是隨著一罐制鐵水包等新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，與魚雷罐耐火材料相比，一罐制鐵水包耐火材料更易損毀，壽命較低，主要存在以下問題：

熔渣侵蝕：從某鋼廠取脫硫前后鐵渣進(jìn)行化學(xué)分析對比發(fā)現(xiàn)，脫硫后CaO含量明顯升高，渣堿度(C/S)大約為6，而脫硫前渣堿度為1。而對與渣接觸的Al2O3-SiC-C磚體一側(cè)，Ca濃度明顯升高，渣線部位滲透深度更深；由于CaO的滲透能力非常強(qiáng)，且極易與材料中的Al₂O₃、SiO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)鈣黃長石等低熔點相，不僅降低渣線部位的抗沖刷能力和抗侵蝕能力，而且會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落，降低渣線部位殘厚，影響使用壽命。

包壁或渣線部位出縫，導(dǎo)致侵蝕加劇，嚴(yán)重的會造成大量夾鐵甚至紅包等事故：Al2O3-SiC-C材料一般熱處理后殘余線膨脹非常小，在高溫下裝滿鐵水的情況下，鐵水包襯可能產(chǎn)生較大的膨脹量，而空包時，包襯溫度急劇下降，如此反復(fù)冷熱，可能造成渣線或包壁磚縫處出現(xiàn)較大收縮縫；同時，鐵水包使用壽命較長，磚縫會成為渣或者鐵的滲透通道，加速熔損，甚至?xí)霈F(xiàn)永久層滲鐵的現(xiàn)象。一般情況下，為了提高殘余線膨脹減小磚縫，通過在Al₂O₃-SiC-C磚中添加硅酸鹽礦物等，然而添加的硅酸鹽礦物會降低抗脫硫渣的侵蝕能力，影響使用壽命。

綜上所述，隨著鋼鐵冶煉技術(shù)不斷發(fā)展，鐵水三脫比例越來越高，采用一罐制鐵水包技術(shù)的鋼廠也會越來越多，然而對一罐制鐵水包耐火材料的要求也越來越高，傳統(tǒng)的Al2O3-SiC-C渣線磚在使用過程中存在上述一系列問題，無法滿足鐵水包高壽命的使用要求。因此，為了提高一罐制鐵水包的使用壽命，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中采用的材料進(jìn)行創(chuàng)新，使用MgO-SiC-C體系，可以大大提高材料的抗預(yù)處理劑熔渣侵蝕性能，從而提高一罐制鐵水包的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種一罐制鐵水包用MgO-SiC-C工作襯磚及其制備方法，解決現(xiàn)有的一罐制鐵水包耐火材料更易損毀、壽命較低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種一罐制鐵水包用MgO-SiC-C工作襯磚，是由下述重量份的原料制成：高純鎂砂顆粒45～65份，碳化硅顆粒0～10份，電熔鎂砂細(xì)粉10～20份，碳化硅細(xì)粉5～15份，鱗片石墨5～15份，抗氧化劑0～3份，高溫瀝青0～3份，結(jié)合劑2～5份。

其中，優(yōu)選地，所述高純鎂砂顆粒的化學(xué)成分及其百分含量為：MgO≥96.5wt％，SiO2≤1.5wt％，CaO≤1.5wt％；

所述高純鎂砂顆粒的粒度級配為：粒度為5～3mm的物料為25～40％，粒度為2.999～1mm的物料為27～45％，粒度為0.999～0.074mm的物料為25～40％。

其中，優(yōu)選地，所述碳化硅顆粒的化學(xué)成分及其百分含量為：SiC≥90.0wt％，F(xiàn)e2O3≤1.5wt％，SiO2≤2.0wt％；所述碳化硅顆粒的粒度為1～0.074mm。

其中，優(yōu)選地，所述電熔鎂砂細(xì)粉的化學(xué)成分及其百分含量為：MgO≥96.5wt％，SiO2≤1.5wt％，CaO≤1.5wt％，粒度＜0.074mm。

其中，優(yōu)選地，所述碳化硅細(xì)粉的化學(xué)成分及其百分含量為：SiC≥96.5wt％，F(xiàn)e2O3≤0.4wt％，SiO2≤0.6wt％；所述碳化硅細(xì)粉的粒度為＜0.074mm。

其中，優(yōu)選地，所述鱗片石墨的化學(xué)成分及其百分含量為：C≥94.0％，粒度為＜0.15mm。

其中，優(yōu)選地，所述抗氧化劑由任意重量比的金屬Al粉和單質(zhì)Si粉組成，金屬Al粉中Al＞98.0wt％，Si粉中Si＞96.5wt％；所述金屬Al粉的粒度＜0.074mm，所述單質(zhì)Si粉的粒度為

其中，優(yōu)選地，所述高溫瀝青粉的化學(xué)成分及其百分含量為：固定C≥60.0wt％，粒度＜0.088mm。

其中，優(yōu)選地，所述結(jié)合劑為熱固性酚醛樹脂。

本發(fā)明并提供一種一罐制鐵水包用MgO-SiC-C工作襯磚的制備方法，包括以下步驟：

(1)將電熔鎂砂細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉、抗氧化劑、高溫瀝青進(jìn)行共磨預(yù)混制備成共磨粉，備用；

(2)將高純鎂砂顆粒、碳化硅顆粒加入混碾機(jī)中混3-5min，加入結(jié)合劑混5-8min，隨后加入鱗片石墨混碾8-10min，最后加入預(yù)混的共磨粉混20-30min，困料后，通過630t螺旋壓磚機(jī)壓制成半成品，并于150-200℃干燥窯中干燥12h以上，即得。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明將現(xiàn)有Al2O3-SiC-C材質(zhì)創(chuàng)新性的改為MgO-SiC-C材質(zhì)，材料的骨料和基質(zhì)主要為鎂砂，鎂砂的主晶相為方鎂石，方鎂石熔點高達(dá)2800℃具備優(yōu)異的高溫性能，還提高了材料的殘余線膨脹避免由于磚縫過大導(dǎo)致侵蝕加快甚至夾鐵，尤其是方鎂石擁有良好的抗堿性渣的優(yōu)勢，對于一罐制鐵水包來講，該體系可以大大提高渣線部位的使用壽命。

2)創(chuàng)新性的將SiC分粒度的加入到MgO-C體系中，SiC本身具備優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性和抗鐵水沖刷能力，同時還是優(yōu)良的抗氧化劑；高溫下，SiC被氧化成SiO2，形成高粘度的玻璃相，可以增加渣的黏度，降低渣的滲透能力。

3)就目前鋼鐵冶煉新技術(shù)的不斷發(fā)展，對結(jié)精鋼冶煉提出的新要求，通過引入SiC，降低石墨的加入量，可以有效降低耐火材料對鐵水或鋼水的增碳作用。

具體實施方式

下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合具體實例1～5以及對比例1對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

實施例1～5

各實施例中MgO-SiC-C磚的制備方法如下：

(1)將鎂砂細(xì)粉、SiC細(xì)粉、抗氧化劑、高溫瀝青進(jìn)行共磨預(yù)混制備成共磨粉裝袋備用；

(2)將鎂砂顆粒、SiC顆粒加入混碾機(jī)中混3-5min，加入熱固性酚醛樹脂結(jié)合劑混5-8min，隨后加入鱗片石墨混碾8-10min，最后加入預(yù)混的共磨粉混20-30min，經(jīng)一定時間困料后，通過630t螺旋壓磚機(jī)壓制成半成品，并于150-200℃干燥窯中干燥12h以上。

實施例1～5的原料重量組分見表1，實施例1～5制備獲得的MgO-SiC-C磚性能檢測結(jié)果見表2.

對比例1

對比例1為Al₂O₃-SiC-C磚，系目前正常使用一罐制鐵水包渣線工作襯磚。

對比例1的制備方法同實施例1，對比例1的原料重量組成如下表1所示。

表1

表1中高純鎂砂顆粒的化學(xué)成分及其百分含量為：MgO≥96.5wt％，SiO₂≤1.5wt％，CaO≤1.5wt％。

對比例1中高鋁礬土化學(xué)的化學(xué)組成及百分含量為：Al₂O₃≥86.5wt％，SiO₂≤2.5wt％，TiO₂≤6.5wt％，K₂O+Na₂O≤0.6wt％。對比例1中硅酸鹽礦物采用葉蠟石，葉蠟石的化學(xué)組成及百分含量為：Al₂O₃≤20wt％，SiO₂≥75wt％，F(xiàn)e₂O₃≤1.0wt％。

對比例1中采用電熔棕剛玉，電熔棕剛玉的化學(xué)組成及百分含量為：Al₂O₃≥94.5％，TiO₂≤3.0％。

實施例1～5高純鎂砂顆粒均為97燒結(jié)鎂砂，燒結(jié)鎂砂的化學(xué)組成及百分含量為：MgO≥96.5wt％，SiO₂≤1.5wt％，CaO≤1.5wt％；實施例1～5中電熔鎂砂細(xì)粉的化學(xué)組成及其百分含量為MgO≥96.5wt％，SiO₂≤1.5wt％，CaO≤1.5wt％，粒度＜0.074mm；實施例1～5和對比例1中碳化硅顆粒的化學(xué)成分及其百分含量為：SiC≥90.0wt％，F(xiàn)e₂O₃≤1.5wt％，SiO₂≤2.0wt％；實施例1～5和對比例1中碳化硅細(xì)粉的化學(xué)成分及其百分含量為：SiC≥96.5wt％，F(xiàn)e₂O₃≤0.4wt％，SiO₂≤0.6wt％；

實施例1～3和對比例1中抗氧化劑采用金屬Al粉，粒度＜0.074mm；實施例4中抗氧化劑采用1份金屬Al份和1份單質(zhì)Si粉組成，金屬Al粉粒度＜0.074mm，單質(zhì)Si粉＜0.044mm；實施例5中抗氧化劑采用1.5份金屬Al份和1.5份單質(zhì)Si粉組成，金屬Al粉粒度＜0.074mm，單質(zhì)Si粉＜0.044mm。

實施例1～5以及對比例1中結(jié)合劑均采用熱固性酚醛樹脂，使用量均為3.5份。

表2

由表2看出，本發(fā)明制備的MgO-SiC-C磚，相比現(xiàn)有的Al₂O₃-SiC-C，具有相對較高的殘余線變化，且高溫強(qiáng)度更高、抗氧化性能優(yōu)良、抗渣侵蝕能力更強(qiáng)，通過創(chuàng)新一罐制鐵水包渣線工作襯磚材料體系，使渣線部位使用壽命得到延長，降低了噸鐵成本。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。