[发明专利]一种适用于提钒转炉用的耐火材料

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体地讲，本发明涉及一种适用于提钒转炉用的耐火材料。 

背景技术

随着冶炼技术的发展和冶炼环境的变化，对转炉用耐火材料的要求也越来越高。对于钒钛磁铁矿的冶炼，与普通的炼钢相比，多了一道提钒工艺。通常，炼钢转炉采用镁碳砖作为工作衬。然而，炼钢转炉的使用温度在1650℃左右，而提钒转炉的使用温度只有1400℃，但提钒转炉的最高炉龄却与同类型炼钢转炉的使用寿命相当。具体而言，由于目前的炼钢转炉渣偏碱性，所以炼钢转炉采用镁碳砖作为工作衬，使用寿命较高，而提钒转炉渣的主要成分是V₂O₅、FeO、SiO₂、TiO₂等，炉渣偏酸性，会加速对碱性耐火材料的侵蚀，导致提钒转炉在使用温度低于炼钢转炉温度的情况下，其使用寿命与同类型炼钢转炉使用寿命相当，所以碱性耐火材料并不适合用于提钒转炉。 

通过对提钒转炉所用镁碳质耐火材料的损毁机理进行研究，发现其损毁主要存在两方面的原因：一方面是工作面上的脱碳，具体而言，含碳耐火材料中的碳从500℃开始发生氧化，一直持续到使用温度，碳的氧化会引起耐火材料在500℃～900℃时组织结构疏松，从而使耐火材料强度降低，显气孔率增加，随即被钢液或气流冲刷损毁；另一方面，随着显气孔率的增加，且因提钒转炉渣中含有大量V₂O₅而导致熔渣粘度降低，而熔渣更易侵入耐火材料内部，渣中V₂O₅和TiO₂随液相渗入砖中，一部分与基质中的碳反应，导致碳的氧化和MgO颗粒在渣中的溶解，另一部分则侵入MgO晶界中肢解镁砂，使粗颗粒破坏，从而加速了对MgO-C砖的蚀损。 

因此，目前提钒转炉的基础炉龄只有3000炉次～3500炉次，通过采用修补和护炉措施，大修炉龄在7000炉左右，最高炉龄与同类型炼钢转炉的寿命相当，所以有必要针对冶炼的实际情况，研发合适的新型耐火材料。相比较而言，铝碳化硅碳(Al₂O₃-SiC-C)质耐火材料更适合提钒转炉酸性渣的冶炼环境。然而，传统的铝碳化硅碳砖因显气孔率较高，明显不能满足在粘度很低的高钒渣环境下的使用要求，同时普通的铝碳化硅碳砖也存在抗氧化性能较差的技术难题。 

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的不足，解决现有提钒转炉采用的耐火材料在使用中存在的问题。因此，本发明提供一种在酸性熔渣中抗氧化性能好、抗侵蚀性能强、高温强度高的适用于提钒转炉的耐火材料。 

本发明提供了一种适用于提钒转炉用的耐火材料，所述耐火材料包括以下按质量百分比计的组分：粒径为5mm≥d_粗颗粒≥2mm的粗颗粒占30％～40％，粒径为2mm＞d_中颗粒≥0.088mm的中颗粒料占30％～40％，粒径为d_细粉＜0.088mm的细粉占25％～40％。 

此外，根据本发明的提钒转炉用的耐火材料还外加有1％～3％总重量比的添加剂和2.5％～3％总重量比的结合剂。 

根据本发明，粗颗粒为特级矾土、刚玉的一种或两种；中颗粒料为特级矾土、刚玉、碳化硅的一种或两种；细粉由高温沥青细粉、石墨、碳化硅和刚玉组成。添加剂为CaB₆、ZrB₂、铝硅合金、Al₄SiC₄、Al、Si、氮化硅铁的一种或一种以上。结合剂为酚醛树脂。 

本发明通过优化基质组成，降低了显气孔率；引入合适的添加剂，提高耐火材料抗氧化性能，同时利用添加剂在冶炼过程中的分解物，与熔渣反应生成的熔融相保护层及时填充气孔，从而阻止了氧的侵入，不仅能进一步提高耐火材料抗氧化性能，同时可阻止熔渣侵入耐火材料内部气孔，提高耐火材料抗渣性。因此，本发明尤其适用于采用铝碳化硅碳砖作为耐火材料在酸性环境下的冶炼。 

具体实施方式

在下文中，除非特别说明，否则各种物质的含量均以重量百分比计。 

本发明提供了一种适用于提钒转炉的耐火材料，该耐火材料具有在酸性熔渣中抗氧化性能好、抗侵蚀性能强、高温强度高的优点。