未成形耐火材料混合物制造技术

一种未成形耐火材料混合物，包括：（１）２０至７０重量％有ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］尖晶石相的尖晶石料及或含ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］尖晶石相和ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］刚玉相的ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］尖晶石－刚玉料，这两种材料均含有２至２０重量％镁土，（２）３至１２重量％颗粒直径为０．３ｍｍ或更小并且含有５５至８５重量％粒子粒度为７５ｍｍ或更小之颗粒的镁土料，而镁土的含量为９０重量％或以上，（３）３至１０重量％氧化钙含量小于２０重量％的矾土水泥，（４）０．３至１．５重量％含有有作为主要成分之硅石的超细粉末，以及（５）平衡量的矾土料。此未成形耐火材料混合物具有高耐热性而且展现出改进的耐蚀性以及耐炉渣穿透性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种未成形耐火材料混合物。更具体地，本专利技术涉及一种供作炉子衬里耐火材料用的未成形耐火材料混合物。
技术介绍
最近，作为“高温用炉衬里耐火材料”，诸如包括VOD勺的熔融钢勺、RH真空除气器、热操作漏斗、冶炼炉盖、灰渣溶化炉和水泥预热机，曾研究出结合有矾土原料和尖晶石原料的“矾土/尖晶石耐火混凝土”以及加镁土到矾土耐火混凝土中而得到的“矾土/镁土耐火混凝土”，并正在这些应用中加以使用。其中，“矾土/镁土耐火混凝土”由于减少炉渣穿透，作为勺衬里材料格外引人注目，并且被用来敷涂勺底和侧壁。附带地，在JP-A-63-218586、JP-A-2-208260、JP-A-5-185202和JP-A-7-25669中，作为“矾土/镁土耐火混凝土”对“包括矾土原料、镁土原料、矾土水泥和超细硅石粉末的未成形材料”加以了描述。较之此前使用的矾土耐火混凝土和矾土/尖晶石耐火混凝土，那些专利文件中所述的未成形材料在耐蚀性和不易受炉渣穿透方面占优势。但是，随着近来围绕钢铁工业情况的变化，对铸勺中熔融钢的处理正变得越发严格，以便改善钢的质量，因此用上述未成形材料可得到的改进已达极限。对钢铁工业“通过延长寿命降低耐火材料成本之持续需求”的措施也有限制。在那些情况下，本专利技术人在本专利技术申请前，曾提出“将尖晶石(MgO·Al2O3)和镁土作为主要原材料同作为粒料成分的尖晶石原料以及小量作为细粉末成分的矾土原料和镁土原料混合而得到的尖晶石/镁土耐火混凝土”(见Taikabutsu，Vol.54，No.1(2002年1月日本耐火材料技术协会出版)PP.23-24)。这种尖晶石/镁土耐火混凝土，像矾土/尖晶石耐火混凝土一样，由于也加入尖晶石作为粒料成分，不仅具有高的不易受穿透性和热应力消除特性，而且能在抑制穿透的同时改善耐蚀性。本专利技术涉及“尖晶石/镁土耐火混凝土”的改进。本专利技术的目的是提供一种未成形耐火材料混合物，特别是，它不仅有高耐热性，而且比此前使用的矾土、矾土/尖晶石或矾土/镁土耐火混凝土有高得多的耐蚀性和不易受炉渣穿透性。<
技术实现思路
> 为获得高耐蚀性和高不易受炉渣穿透性，本专利技术人进行了广泛的研究，同时将注意力对准原材料的组成以及待加入镁土的总量和颗粒粒度。结果，他们完成了本未成形耐火材料混合物的专利技术，“该混合物在1000℃和更高的高温范围产生一适当的液相并变得有能力通过三种配料间的反应来消除膨胀应力，即有MgO-Al2O3尖晶石相的一种原料或含有MgO-Al2O3尖晶石相的一种原料、一种矾土水泥和一种主要由硅石构成的超细粉末，因此它不仅具有不易于在高温区断裂的特性，而且还兼有高的耐炉渣腐蚀性和高的不易受炉渣穿透性”。即，根据本专利技术(权利要求1)的一种未成形耐火材料混合物，其特征包括·20至70重量％的含MgO-Al2O3尖晶石相并含有2至20重量％镁土的尖晶石原料，及/或含MgO-Al2O3尖晶石相和刚玉相并含有2至20重量％镁土的尖晶石/刚玉原料；·3至12重量％颗粒直径为0.3mm或更小的镁土原料，粒度75μm或更小颗粒的总含量为55至85重量％，并且镁土的含量为90重量％或更高；·3至10重量％氧化钙含量低于20重量％的矾土水泥；·0.3至1.5重量％主要由硅石构成的超细粉末；·其余的为矾土原料。于是，可形成此特定未成形耐火材料混合物。根据本专利技术(权利要求2)的另一种未成形耐火材料混合物，其特征包括·20至70重量％的含MgO-Al2O3尖晶石相、含有2至20重量％镁土并具有1.0mm或更大颗粒粒度的尖晶石原料，及/或含MgO-Al2O3尖晶石相和刚玉相、含有2至20重量％镁土并具有1.0mm或更大颗粒粒度的尖晶石/刚玉原料； ·3至12重量％颗粒直径为0.3mm或更小的镁土原料，粒度75μm或更小颗粒总含量为55至85重量％，并且镁土的含量为90重量％或更高；·3至10重量％的氧化钙含量低于20重量％的矾土水泥；·0.3至1.5重量％主要由硅石构成的超细粉末；·其余的为矾土原料。于是，可以同样地形成该特定未成形耐火材料混合物。此外，本专利技术的那些未成形耐火材料混合物可通过同水混合后在浇注或喷浆敷涂中的应用来表征(权利要求3)。<实施本专利技术的最佳方式> 实施本专利技术的最好方法将在下面加以解释。首先，对供本专利技术未成形耐火材料混合物用的原料(本专利技术中规定的原料)连同它们的效用和优点详细地加以说明。本专利技术中使用的有MgO-Al2O3尖晶石相的尖晶石原料以及有MgO-Al2O3尖晶石相和刚玉相的尖晶石/刚玉原料可以是在烧结生产中作为副产物产生的一种或多种材料，电熔融产物或合金。优选原料的镁土含量为2至20重量％以及矾土含量为78至96重量％。如果使用具有镁土含量高于20重量％之化学组成的尖晶石原料，那么这一组成就产生一种耐火材料，它虽然热性和耐蚀性优越，却遭到相当大的炉渣穿透并在加热一冷却过程中易于剥离以及经受所谓的结构剥落。如果使用具有镁土含量低于2重量％之化学组成的尖晶石原料，那么尽管获得相同的耐热性，但是观察不到耐蚀性或不易受炉渣穿透性有改善。将使用的尖晶石原料和尖晶石/刚玉原料的总量为20至70重量％，最好为20至60重量％。这些原料的加入总量小于20重量％是不合乎需要的，因为改善耐蚀性和不易受炉渣穿透性的效果差。其总量大于70重量％也不希望有，因为通过把镁土原料转化为尖晶石所消耗的自由矾土配料总量便减少，这将在稍后加以叙述，因此甚至在高温使用过程中镁土仍然未起反应。从而，所得到的耐火材料虽然耐热性和耐蚀性优异，但是不易受炉渣穿透性却下降并倾向于经受结构剥落。从不抑制镁土同矾土的反应性的观点看，使用的尖晶石原料和尖晶石/刚玉原料，最好含大至中等的粒度为1.0mm或更大的颗粒。其次，本专利技术中使用的镁土原料可以是一种天然存在的镁砂、其焙烧产物、自海水中得到的海水镁土和通过电熔融而得到的电熔融镁土，或是其两种或多种的混合物，它们每种均为细粉末或超细粉末，具有0.3mm或更小的颗粒粒度，粒度75μm或更小之颗粒总含量为55至85重量％，并且镁土的含量为90重量％或更高。如果镁土原料具有大于0.3mm的颗粒粒度或粒度75μm或更小颗粒的总含量小于55重量％，那么通过镁土同矾土反应产生尖晶石是低速的，并且这样产生的尖晶石量不大，使得不可能通过该反应获得结合力以及通过反应产物扩散达到结构致密化。另一方面，如果粒度75μm或更小颗粒的总量大于85重量％，那么镁土在扩散并同矾土反应而产生尖晶石后留下来的闭合空隙总量便少。结果，应力消除特性就变差，因此使耐热冲击性减弱，导致在加热-冷却过程中的剥离和损坏以及所谓的热剥落。于是，这样过高的细颗粒含量是不符合需要的。使用镁土含量为90重量％或更高的高纯度镁土作为此镁土原料。镁土纯度低于90重量％的镁土原料是不符合需要的，因为这些原料含有大量杂质，像硅石、石灰和氧化铁之类，从而引起耐蚀性降低和残余膨胀系数变小，使之不能获得足够的寿命。将加入的镁土原料总量为3至12重量％(最好为5至9重量％)。如果此镁土原料的加入总量小于3重量％，那么通过镁土用矾土反应生成的尖晶石总量是少的，使之不可能通过该反应获得结合力以及通过反应产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种未成形耐火材料混合物，包括：２０至７０重量％的含ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］尖晶石相并含２至２０重量％镁土的尖晶石原料，及／或含ＭｇＯ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］尖晶石相和刚玉相并含２至２０重量％镁土的尖晶石／刚玉原料；３ 至１２重量％的镁土原料，其含有０．３ｍｍ或更小的颗粒直径，７５μｍ或更小粒度颗粒含量为５５至８５重量％，并且镁土的含量为９０重量％或更高；３至１０重量％的氧化钙含量低于２０重量％的矾土水泥；０．３至１．５重量％主要由硅石构成 的超细粉末；以及其余为矾土原料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金重利彦，佐佐木久晴，田渊幸春，
申请(专利权)人：品川白炼瓦株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]