[發明專利]一種含氧化鉻的鋯剛玉磚的制備方法

有效

• 申請號: 201410765619.1
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104446564A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 尹洪基;耿可明;胡飄;石鵬坤;王晗;李堅強;馬旭峰;周軍;李宗泰
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 李路平

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種含氧化鉻的鋯剛玉磚的制備方法。

背景技術

熔鑄鋯剛玉磚用于馬蹄焰窯的小爐側壁、小爐碹、小爐坡道、蓄熱室墻體和無堿玻璃纖維池窯的煙道等部位。上述部位在使用過程中存在交替換火，要求磚具有良好的抗熱沖擊性能，能夠承受住瞬間大量高速冷空氣的沖擊；同時經受住堿蒸汽、SO₂和硼酸鈉等侵蝕。

熔鑄鋯剛玉磚在生產過程中首先將工業氧化鋁粉、鋯英砂，脫硅鋯和少量純堿等原料混合均勻，投入電弧爐內充分熔化均勻，澆注到準備好的模型中，鑄件埋入保溫材料內，或置入外部供熱的退火窯中，消除其內部應力，使磚無內裂紋，然后進行切割或磨削，獲得成品。該磚結構致密，顯氣孔率低至2%，因而抗熱震性能差，無法承受小爐交替換火過程中的熱沖擊；磚抗堿或硼酸鈉蒸汽性能差，用在馬蹄焰窯的小爐等部位效果差，存在使用壽命短的缺陷。

發明內容

本發明的目的是提出一種含氧化鉻的鋯剛玉磚的制備方法，利用α-Al₂O₃粉和氧化鉻粉在適當燒成氣氛的氧分壓下實現低溫燒成，避免高溫燒成時熔鑄鋯剛玉顆粒中玻璃相滲出的缺陷。該制備方法制備的含氧化鉻的鋯剛玉磚具有顯氣孔率高，抗熱震性能優，抗侵蝕性能強的特點，能夠有效延長磚的使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種含氧化鉻的鋯剛玉磚的制備方法，含氧化鉻的鋯剛玉磚的原料組分及重量百分比為：粒度為0.1～4?mm的熔鑄鋯剛玉顆粒35～70%；粒度為0.1～2?mm的氧化鉻顆粒0～35%；粒度＜0.088?mm的白剛玉細粉0～20%；粒度＜0.044?mm的α-Al₂O₃粉2～15%；粒度為0.044～0.088?mm的氧化鉻細粉3～30%；粒度＜0.044?mm的氧化鉻粉1～15%；其中熔鑄鋯剛玉顆粒按小于等于4?mm、大于3?mm，小于等于3?mm、大于2?mm，小于等于2?mm、大于1?mm，小于等于1?mm、大于0.1?mm篩選分級后，分別占一種含氧化鉻的鋯剛玉磚原料總重量的5～20%、10～30%、0～30%、0～25%；氧化鉻顆粒按小于等于2?mm、大于1?mm，小于等于1?mm、大于0.1?mm篩選分級后，分別占一種含氧化鉻的鋯剛玉磚原料總重量的0～20%和?0～20%；結合劑為上述原料總重量的1～6%；將氧化鉻細粉、氧化鉻粉、α-Al₂O₃粉和白剛玉細粉放置在混料設備中進行混合，得到均勻混合的混合粉；將熔鑄鋯剛玉顆粒和氧化鉻顆粒與結合劑充分攪拌均勻潤濕后，再加入混合粉并混合均勻；采用機壓方式制備各種所需尺寸的坯體，經100～110℃干燥24～36小時；將干燥后的坯體放置在氮氣窯中，使燒成氣氛的氧分壓位于0.1～10?Pa之間，保證氣體通入量，使氮氣窯保持在微正壓；經1380～1430℃保溫6～10小時燒成即可獲得；該磚具有14～18%的顯氣孔率；在1100℃～水冷試驗條件下，抗熱震次數至少在30次以上；制品中，?Cr₂O₃?的質量占制品總質量的14～60%。

本發明利用氮氣窯燒成，氮氣窯具有易于調整燒成氣氛氧分壓的操作特征，將燒成氣氛的氧分壓控制在0.1～10?Pa，此氧分壓能將本發明所添加的α-Al₂O₃粉和氧化鉻粉在小于等于1430℃下反應，形成鋁鉻固溶體，從而實現了含氧化鉻的鋯剛玉磚的低溫燒成。本發明所添加的熔鑄鋯剛玉顆粒來自熔鑄鋯剛玉磚在生產過程中產生的邊角料，而熔鑄鋯剛玉磚在原料中引入了工業氧化鋁粉、鋯英砂和少量純堿等，純堿、工業氧化鋁粉和鋯英砂中的二氧化硅在電弧爐中分解熔融，冷卻后在熔鑄鋯剛玉磚內形成了數量較多的玻璃相，導致熔鑄鋯剛玉磚結構致密和顯氣孔率低至2%，在1100℃～水冷試驗條件下，抗熱震次數僅有1～3次，因而抗熱沖擊性能差；熔鑄鋯剛玉顆粒同樣存在上述玻璃相，在燒成溫度高于1430℃時，從顆粒內滲出進入磚的基質中，從而破壞了含氧化鉻的鋯剛玉磚結構，造成磚的顯氣孔率低，抗熱震性能變差。本發明采用氮氣窯，調整燒成氣氛的氧分壓，使α-Al₂O₃粉和氧化鉻粉原料在小于等于1430℃下反應，克服所添加的熔鑄鋯剛玉顆粒在燒成溫度高于1430℃時滲出所引起的顯氣孔率下降和結構破壞的缺陷；引入氧化鉻原料也有效提高含氧化鉻的鋯剛玉磚的抗侵蝕性能。