[发明专利]一种RH真空炉衬用镁尖晶石无铬砖及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，特别涉及一种RH真空炉衬用镁尖晶石无铬砖及其加工方法。

背景技术

RH真空冶炼槽是精品钢材生产的主要炉外精炼设备，随着钢铁工业发展和下游工业需求的扩大，高附加值钢种产量的不断上升，RH真空精炼设备的生产负荷持续增加，设备功能不断提升，对耐材的性能提出了更高的要求。RH真空冶炼槽衬耐材的重要性和使用量迅速扩大。

RH真空冶炼槽衬耐火材料，使用中需经受高温钢水的剧烈冲刷、炉渣和钢水的熔损侵蚀和间隙性处理钢水所经受的强烈的热震损毁过程，要求材料具有优良的抗钢水和渣侵蚀性能、良好的高温强度，同时，还要求材料具有足够的热震稳定性。超高温烧成镁铬制品，因较好地同时兼有上述诸方面的优良性能，过去几十年中在世界各地均被选为RH真空冶炼设备的最合适的炉衬耐火材料，目前仍是RH真空冶炼设备应用最普遍的炉衬耐火材料。

然而，因全球范围内可持续发展战略受到越来越多的重视，各国对镁铬砖生产使用过程和废弃残衬造成的环境污染引起了普遍的关注。

镁铬砖在碱性条件下高温使用过程中产生高价铬，随温度的升高而加剧。六价铬为对人体致癌物质，在耐材超高温烧成和碱性条件下高温使用中挥发，废耐材堆放填埋过程中溶入地下水源，废耐材利用过程中变质层分离后废弃、破粉碎扬尘均可能造成这种有害物质扩散并损害环境。

近年来无铬耐材开发工作受到普遍的重视。特别是水泥回转窑衬耐材中镁尖晶石砖替代镁铬砖得到了较广泛推广和采用。RH真空冶炼槽衬用无铬耐材的试验开发，但因冶炼条件苛刻、耐材开发难度高，目前主要还处于试验室材料开发和工业性试验探索阶段，需要在开发性能优越的无铬耐材的材料技术领域积极探索。

作为替代镁铬耐材的无铬耐材，研发中涉及的有镁铝尖晶石、镁尖晶石钛、镁尖晶石锆、氧化镁-氧化钇、氧化镁-氧化锆、氧化镁-锆英石和镁碳质。超高温烧成的镁铝尖晶石砖有接近镁铬尖晶石砖的耐火性能，但是，以高纯合成尖晶石为原料的镁尖晶石质砖，由于结合组织难于发达，镁铝尖晶石砖中Al₂O₃较镁铬砖中Cr₂O₃向炉渣中溶出的速度快，因此，在RH真空冶炼槽衬上用镁铝尖晶石砖替代镁铬砖，易造成炉衬寿命下降。必需对该体系材料结合相组织经超高温烧成后的结晶发育长大和的抗渣性能进行改善提高。

日本专利特开2001-302363发明了一种加入含氧化铁10～20％镁铝尖晶石原料的水泥窑镁尖晶石砖，改善了镁尖晶石砖的耐侵蚀性、耐剥落性和窑皮附着性能。日本专利特开2003-226570发明了一种加入稀土氧化物0.1～10％的钢水二次精炼用镁尖晶石无铬耐火材料，耐侵蚀性能优良，较原镁尖晶石砖耐剥落性能改善，寿命提高、消耗降低。专利特开2000-72528发明了一种加入CaO稳定的半稳定氧化锆0.5～10％的镁尖晶石砖，用水泥窑烧成带炉衬，耐侵蚀性、耐剥落性和抗热冲击性优良，实现了炉衬耐材无铬化。

藤谷信吾等发表的“二次精炼用マゲネシアスピネルれんがの開發”，《耐火物》，1998，№1.17～20、伊東克則发表的“Shinagana TechnicalReport”，Vol.41，1998，1～6，文中藤谷信吾、伊东克则等借鉴了水泥窑衬无铬化镁尖晶石砖制作技术，使材料结构中晶界含少量Fe₂O₃和TiO₂，促进材料组织结构中结合相的发达，达到提高耐侵蚀性能的目的，通过促进结合相生长和改用电熔镁砂的技术途径，改善了镁铝尖晶石的抗侵蚀性能，得到了抗低碱度渣侵蚀性能不如镁铬砖、其他各项性能均较优异的镁铝尖晶石砖，该开发产品在RH浸渍管上进行替代镁铬砖的实炉试验取得与镁铬砖同等的试验效果。