[发明专利]一种RH真空槽槽衬用镁尖晶石无铬不烧砖

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，特别涉及RH真空冶炼设备炉中槽衬用无铬耐材。

背景技术

超高温烧成镁铬制品，过去几十年中在世界各地均被选为RH真空冶炼设备的几乎是唯一的炉衬耐火材料。

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。六价铬为对人体是致癌物质，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。专利“真空炉衬用无铬耐火材料 CN200410025637.2”提出了一种RH真空炉衬无铬耐火材料，其成分为(质量百分比)：镁砂或镁锆砂或镁锆硅砂中的一种或一种以上88～97％，氧化锆细粉1～6％，锆英石细粉0～9％，有机结合剂(外加)1～3％；其化学组成为(质量百分比)MgO 80～90％，SiO2 1～4％，ZrO2 7～13％。其中，所述的有机结合剂为耐火材料行业常用的结合剂如腐植酸钠、木质素磺酸钙、糊精和阿拉伯树胶。该镁锆质耐火材料经高压成型、干燥和高温烧成而制取。存在的不足是成本高，达不到现有镁铬砖的性能指标，寿命短，性价比不高，实际应用中没有厂家采用，无推广价值。

中国专利“低碳高镁尖晶石复合砖CN96226710.4”提出了镁尖晶石用于水泥回转窑烧成带，因砖体含有石墨，不适合高温真空条件下的冶金用RH槽。

日本专利“MAGNESIA SPINEL BRICK FOR CEMENT ROTARY KILN JP09052754A”，1.0-4.0wt.% CaO ；0.25-2.0wt.% SiO；CaO/SiO＝ 2.0-4.0，是高温烧成制品。

黑崎播磨株式会社技术研究所的大﨑博右等人对镁铝钛材料开发进行了较系统的研究，（大﨑博右等，“MgO -TiO2- Al2O3 Chrome-Free Bricks for Vacuum Degassor”，黑崎播磨（株）耐火材料志 №148（2000））开发的MgO -TiO2- Al2O3系无铬砖进行RH真空槽（Installation of Top-Burner）实炉试验，取得与Cr2O3含量12.2%牌号的镁铬砖相当的使用寿命。

由于以往的镁尖晶石砖耐材或是1700℃左右高温烧成的烧成耐火制品，能耗高且不易使砖体组织充分烧结，或是镁尖晶石砖中加入石墨、氧化钛、氧化锆和稀土氧化物等配料组分，材料综合性价比镁铬砖低，因此，实践中难以得到广泛推广。

发明内容

本发明的目的是开发一种在RH真空设备槽衬使用效果与镁铬砖相当的镁尖晶石质无铬耐材，实现RH真空冶炼设备内衬无铬化，消除含铬耐材炉衬造成的环保隐患，并使高性能耐材的制造技术得到发展。

本发明的镁尖晶石无铬耐材，利用富铝尖晶石超微粉在坯体中的结合作用和高温使用过程中的烧结活性，制作不需超高温烧成即具有良好强度的镁尖晶石不烧砖，并通过真空槽衬高温使用过程中不烧砖坯体内的烧结，使镁尖晶石无铬耐材组织发生良好烧结和发育，成为使用性能优良的高纯高性能耐火材料工作衬。采用高性能的富铝尖晶石超微粉作结合剂，避免了以降低耐火性能的无机化工结合剂作结合剂，提高无铬砖的高温性能，使能够达到镁铬砖的使用效果。该镁尖晶石无铬耐材的制造工艺省去了常规镁尖晶石耐材的超高温烧成工艺，同时具有显著的节能意义。

本发明的技术方案是：一种RH真空槽槽衬用镁尖晶石无铬不烧砖，其特征在于原料组成的质量百分比为：

镁砂                          55～97%

富铝尖晶石超微粉   3～45%

以上组份为100%，以此为基准外加：

纸浆废液结合剂       0.5～5％。

所述的纸浆废液结合剂为耐火材料行业制造耐火砖坯体常用的结合剂，主要成份为木质素磺酸钙，该有机结合剂仅在制作过程中和使用前提供耐火砖坯体所需强度，而在RH真空设备槽衬使用前的烘烤中分解挥发。所述纸浆废液结合剂中的有机纤维直径<0.05mm，长度为4～6mm。

本发明中的富铝尖晶石超微粉的Al2O3≥80%、MgO 7-20%、中位径D50≤2μm。富铝尖晶石超微粉的加入量若低于3%时，镁尖晶石无铬不烧砖不能具有砌筑需要的强度，高于45%时，砖体的密度下降、气孔率上升，最终将影响无铬砖的使用效果。