[發明專利]一種高溫低導熱耐火材料及生產方法

有效

• 申請號: 200910187514.1
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN102020474A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 栗紅;陳本文;李德剛;康偉;金學峰;王曉峰;常桂華
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，涉及到用于煉鋼的鋼包、中包和窯爐等高溫設備的工作層和保溫層用的耐火材料，具體是一種高溫低導熱耐火材料及生產方法。

背景技術

鋼包內鋼水溫度是煉鋼廠生產中的重要技術指標，降低鋼包中鋼水的溫降是保證生產順行的重要因素。鋼包中的鋼水溫降主要通過鋼水表面散熱、包襯散熱以及最初的鋼包烘烤溫度。目前空鋼包的烘烤溫度都能達到1000℃；為防止鋼包鋼水表面散熱，在鋼水傳擱過程中鋼包均加保溫蓋。因此包襯散熱是目前鋼包鋼水溫降的主要因素。

目前包襯本體為鎂鋁質，渣線位為鎂碳質。鎂碳質材料的特點是：具有高耐侵蝕性和熱震性能，但缺點是導熱率高，嚴重影響鋼水的保溫效果。因此降低鋼包材料的導熱性是解決溫降的一個主要途徑。

從文獻檢索看，目前從鋼包襯方面減少鋼包鋼水溫降使用方法有：

采用低導熱率的含碳耐火材料。如2000年《國外耐火材料》發表的“低導熱性含碳耐火材料(ECONOS)論文中提出開發的低導熱率Mgo-C磚。該材料比普通Mgo-C磚產品可以降低導熱率30％。有效抑制了鋼水溫降。但沒有介紹材料的制造工藝。2008年《材料導報》發表的“不同粒度的鱗片石墨對低碳鎂碳耐火材料性能的影響”論文介紹了石墨粒度影響導熱率，試驗結果是1000目石墨的導熱率最小。但沒有介紹材料的制造工藝。

目前工藝技術存在的不足：渣線采用鎂碳質耐火材料的鋼包，該材料導熱系數大；生產潔凈鋼尤其是對碳含量要求嚴格的超低碳汽車板鋼可能會影響鋼中的碳含量。因此需要開發針對低導熱鋼包襯耐火材料的一種方法，這種材料既保溫又不增加鋼水碳含量。

發明內容

本發明的目的是針對現有煉鋼的鋼包、中包和窯爐等高溫設備的工作層和保溫層用的耐火材料存在的問題，公開一種高溫低導熱耐火材料及生產方法，降低鋼包渣線導熱性，適合煉鋼廠鋼包等的使用，保溫效果高于正常鋼包襯材料，鋼水在傳擱過程溫降達到0.4℃/min。

本發明以電熔鎂砂骨料、菱鎂礦微粉、鋯酸鈣微粉和結合劑為原料，并以一定的粒度加工成耐火澆注料。

所涉及材料的重量百分比為：

電熔鎂砂骨料30％～75％，

菱鎂礦微粉：5％～10％；

鋯酸鈣微粉：5％～20％；

結合劑：5％～15％。

其中骨料電熔鎂砂中(MgO)重量百分比含量≥96％

粒度：5～8mm：1％～10％；

3～5mm：15％～25％；

1～3mm：15％～25％；

0～1mm：5％～15％；

菱鎂礦微粉中(MgCO₃)重量百分比含量≥90％，粒度大于1000目；

鋯酸鈣中(CaZrO₂)重量百分比含量≥95％；粒度小于100～300目。

所涉及的結合劑為水泥和粘土其中的一種或兩種。

本發明的生產方法為：

a將電熔鎂砂、菱鎂礦粉、鋯酸鈣和結合劑等復合粉料需在混料器中進行充分混合，混料時間在1～24小時，混勻后在混合料中外加重量百分比≤15％的水攪拌均勻；

b采用高沖程摩擦壓機成型(成型壓力≤200MPa)，

c烘干溫度在100～200℃，時間為1～16小時。

d在1200～1400℃溫度下燒制而成，保溫時間為5～10小時。

本發明由于高溫下菱鎂礦微粉分解后產生方鎂石和CO₂氣體，形成細小且分布均勻的氣孔，即不降低高溫強度，又能夠提高保溫效果。

本發明的澆注料鋯酸鈣導熱性比方鎂石的低得多，提高了材料的保溫效果。

本發明的澆注料高溫下，鋯酸鈣與方鎂石高溫膨脹率之間的差異，導致磚中產生微裂紋，微裂紋的存在可以吸收、分散材料內的熱應力，從而提高材料的韌性和抗熱震性能。

本發明的澆注料高溫下，方鎂石和鋯酸鈣之間形成直接結合，提高了材料的抗侵蝕滲透能力。

采用該種高溫低導熱率耐火材料，由于導熱率低，減少了熱量損失，同時具有強度高、耐火度高、高熱震穩定性等特點。尤其對于鋼包鋼水的傳熱過程可以減少溫降。

目前鋼包襯渣線耐火材料通常采用鎂砂和石墨等作原材料，高溫條件使用后，氣孔大小分布無法控制，且材料中含碳導致導熱系數大，包襯保溫效果差。本發明采用大于1000目菱鎂石微粉做原料，微分在高溫下產生分布均勻的細小氣孔，降低了材料的導熱系數，增加保溫效果。

具體實施方式

本發明其以電熔鎂砂骨料、菱鎂礦微粉、鋯酸鈣微粉和結合劑為原料，并以一定的粒度加工成耐火澆注料。