[发明专利]一种含氧化铬的锆刚玉砖的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种含氧化铬的锆刚玉砖的制备方法。

背景技术

熔铸锆刚玉砖用于马蹄焰窑的小炉侧壁、小炉碹、小炉坡道、蓄热室墙体和无碱玻璃纤维池窑的烟道等部位。上述部位在使用过程中存在交替换火，要求砖具有良好的抗热冲击性能，能够承受住瞬间大量高速冷空气的冲击；同时经受住碱蒸汽、SO₂和硼酸钠等侵蚀。

熔铸锆刚玉砖在生产过程中首先将工业氧化铝粉、锆英砂，脱硅锆和少量纯碱等原料混合均匀，投入电弧炉内充分熔化均匀，浇注到准备好的模型中，铸件埋入保温材料内，或置入外部供热的退火窑中，消除其内部应力，使砖无内裂纹，然后进行切割或磨削，获得成品。该砖结构致密，显气孔率低至2%，因而抗热震性能差，无法承受小炉交替换火过程中的热冲击；砖抗碱或硼酸钠蒸汽性能差，用在马蹄焰窑的小炉等部位效果差，存在使用寿命短的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提出一种含氧化铬的锆刚玉砖的制备方法，利用α-Al₂O₃粉和氧化铬粉在适当烧成气氛的氧分压下实现低温烧成，避免高温烧成时熔铸锆刚玉颗粒中玻璃相渗出的缺陷。该制备方法制备的含氧化铬的锆刚玉砖具有显气孔率高，抗热震性能优，抗侵蚀性能强的特点，能够有效延长砖的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含氧化铬的锆刚玉砖的制备方法，含氧化铬的锆刚玉砖的原料组分及重量百分比为：粒度为0.1～4 mm的熔铸锆刚玉颗粒35～70%；粒度为0.1～2 mm的氧化铬颗粒0～35%；粒度＜0.088 mm的白刚玉细粉0～20%；粒度＜0.044 mm的α-Al₂O₃粉2～15%；粒度为0.044～0.088 mm的氧化铬细粉3～30%；粒度＜0.044 mm的氧化铬粉1～15%；其中熔铸锆刚玉颗粒按小于等于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筛选分级后，分别占一种含氧化铬的锆刚玉砖原料总重量的5～20%、10～30%、0～30%、0～25%；氧化铬颗粒按小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1 mm、大于0.1 mm筛选分级后，分别占一种含氧化铬的锆刚玉砖原料总重量的0～20%和 0～20%；结合剂为上述原料总重量的1～6%；将氧化铬细粉、氧化铬粉、α-Al₂O₃粉和白刚玉细粉放置在混料设备中进行混合，得到均匀混合的混合粉；将熔铸锆刚玉颗粒和氧化铬颗粒与结合剂充分搅拌均匀润湿后，再加入混合粉并混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时；将干燥后的坯体放置在氮气窑中，使烧成气氛的氧分压位于0.1～10 Pa之间，保证气体通入量，使氮气窑保持在微正压；经1380～1430℃保温6～10小时烧成即可获得；该砖具有14～18%的显气孔率；在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数至少在30次以上；制品中， Cr₂O₃ 的质量占制品总质量的14～60%。

本发明利用氮气窑烧成，氮气窑具有易于调整烧成气氛氧分压的操作特征，将烧成气氛的氧分压控制在0.1～10 Pa，此氧分压能将本发明所添加的α-Al₂O₃粉和氧化铬粉在小于等于1430℃下反应，形成铝铬固溶体，从而实现了含氧化铬的锆刚玉砖的低温烧成。本发明所添加的熔铸锆刚玉颗粒来自熔铸锆刚玉砖在生产过程中产生的边角料，而熔铸锆刚玉砖在原料中引入了工业氧化铝粉、锆英砂和少量纯碱等，纯碱、工业氧化铝粉和锆英砂中的二氧化硅在电弧炉中分解熔融，冷却后在熔铸锆刚玉砖内形成了数量较多的玻璃相，导致熔铸锆刚玉砖结构致密和显气孔率低至2%，在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数仅有1～3次，因而抗热冲击性能差；熔铸锆刚玉颗粒同样存在上述玻璃相，在烧成温度高于1430℃时，从颗粒内渗出进入砖的基质中，从而破坏了含氧化铬的锆刚玉砖结构，造成砖的显气孔率低，抗热震性能变差。本发明采用氮气窑，调整烧成气氛的氧分压，使α-Al₂O₃粉和氧化铬粉原料在小于等于1430℃下反应，克服所添加的熔铸锆刚玉颗粒在烧成温度高于1430℃时渗出所引起的显气孔率下降和结构破坏的缺陷；引入氧化铬原料也有效提高含氧化铬的锆刚玉砖的抗侵蚀性能。