[发明专利]抗渣侵耐火材料及其表面原位形成抗渣侵涂层的方法

说明书

本发明公开一种抗渣侵耐火材料及其表面原位形成抗渣侵涂层的方法，采用以下步骤：以氧化铝、二氧化硅、碳酸钙、氧化镁、氟化钙为原料，配成碱度为0.9~4.0的熔渣粉末，将混合粉末加热至1550~1650℃熔清；以耐火材为负极，以石墨为正极，分别浸入熔渣中5mm；将石墨和耐火材料通过钼棒为引线连接直流电源的正、负极，构成电化学回路。调整电压为6～12伏，通电一定时间（15～30分钟），即可在耐火材料表面原位形成抗渣侵蚀涂层，并能抵抗熔渣的进一步侵蚀。本发明原位合成的抗渣侵涂层大大延长镁碳砖的服役寿命，操作简单，具有较高的生产实用价值。

技术领域

本发明属于冶金耐火材料技术领域，具体涉及一种借助外电场的作用在耐火材料表面形成均匀、致密的抗渣侵涂层的方法，实现耐火材料的长寿化。

背景技术

镁碳砖耐火材料（MgO-C），具有优良的抗渣侵能力、高的抗热震性、良好的导热性及小的高温蠕变等优点，被广泛应用于钢铁冶金领域，如钢包内衬、转炉炉衬和钢包渣线等，在全世界许多国家迅速推广应用。但耐火材料作为冶金反应器的内衬材料，受到钢水的物理冲刷以及炉渣的化学侵蚀，使用寿命显著降低。高温熔渣对耐火材料的侵蚀包括两个过程：(1) 发生在耐火材料与熔渣界面的化学反应；(2)反应产物自界面向熔渣本体的扩散。由于钢铁生产过程中冶炼不同钢种对炉渣成分的要求也不同，所以单纯降低渣的粘度不能满足冶炼的工艺要求，应该从耐火材料自身体系出发，选择抗渣性更优的耐火材料种类比如选择与渣润湿差的含碳耐火材料。

相关技术人员尝试将TiN作为添加剂加入镁碳砖中，以提高镁碳砖的抗氧化性能与抗渣侵蚀性能；但是TiN与镁碳砖相容性差，需要加入一些粘接剂，此方法的副作用远大于带来的优点，工业应用受到限制。

为了提高耐火材料使用寿命，在高温使用过程中对耐火材料表面进行电沉积处理，形成高熔点的涂层可以提高耐火材料的抗渣侵蚀性能，是一种较为可行的方法。但由于晶格常数的差异，覆盖层产物形成时会产生体积膨胀效应 ，造成产物内部应力集中，很容易从基体脱落，另外当熔渣体系内存在强制对流时，孤立产物很难稳定附着在基体表面，极易被熔渣本体溶解吸收。因此，提高产物层在镁碳砖表面的附着能力至关重要。

发明内容

本发明旨在提供一种在耐火材料表面形成均匀、致密的高熔点涂层的方法，提高耐火材料抗炉渣侵蚀性能，实现了耐火材料长寿化。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：将无机粉末混合，配制成炉渣；将炉渣加热熔清，得到熔渣；以耐火材料为负极，以石墨为正极，分别接触熔渣；将耐火材料与石墨材料通过引线分别连接直流电源的负极、正级；启动电源，调整电压为6～12伏，通电15～30分钟，即可在耐火材料表面原位形成抗渣侵蚀涂层；所述无机粉末包括二氧化硅、碳酸钙、氧化铝。

上述技术方案中，为了保持熔渣具有足够的流动性，加热温度为1550～1650℃。

上述技术方案中，耐火材料为MgO-C砖或Al₂O₃-C砖，均具有导电性，并可以作为炼钢钢包衬用材料。

上述技术方案中，耐火材料通过钼棒作为引线连接到直流电源的负极。

上述技术方案中，石墨材料通过钼棒作为引线连接直流电源的正极。

石墨材料为阳极材料，可以为石墨棒、石墨片或者石墨块，如本发明实施例一记载，MgO-C砖、熔渣、石墨棒、直流电源之间形成电流回路，将MgO-C砖、石墨棒分别用钼棒连接牢固，缓慢浸入熔渣中，钼棒作为电极引线分别连接在直流电源的负极和正极；从而可以在连接负极的MgO-C砖表面原位形成抗渣侵蚀涂层。可以将耐火材料浸入熔渣中，也可以将熔渣注入耐火材料钢包中，达到耐火材料与熔渣的接触。