一种转炉挡渣Al2O3-C外水口砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种转炉挡渣Al2O3‑C外水口砖及其制备方法，属于水口砖技术领域。该外水口砖包括骨料与基质，其中所述骨料与基质的比例为65:35，所述骨料的原料组分主要包含有电熔白刚玉颗粒，所述基质的原料组分主要包含有电熔白刚玉细粉和滑板磨制再生粉；外加占骨料与基质总质量为4.5wt％的热固性酚醛树脂以及0.5wt％的固体树脂。利用精加工磨制滑板板面产生的废弃粉料，通过均化、研磨、干燥，并添加复合助烧结剂制得再生细粉料，并以此制备转炉挡渣Al2O3‑C外水口砖，不仅有效解决滑板磨制产生废泥料的循环利用和环境污染问题，还使得转炉外水口砖生产成本大幅降低，具有较大的社会经济效益。

A kind of Al2O3-C outer water outlet brick for converter slag retaining and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种转炉挡渣Al2O3-C外水口砖及其制备方法
本专利技术属于水口砖
，更具体地说，涉及一种利用滑板磨制粉制备转炉挡渣Al2O3-C外水口砖及其制备方法。
技术介绍
转炉滑板挡渣技术作为转炉出钢挡渣系统，具有提高合金回收率，减少钢中杂质，减少回磷及提高钢液洁净度等优点，现广泛用于转炉冶炼。转炉滑板挡渣耐火材料包括有出钢口砖、内水口砖、上滑板、下滑板、外水口砖等五个耐火元件。钢水出钢过程中，外水口砖平均冶炼寿命13炉，在钢水、钢渣的反复冲刷、侵蚀作用下会扩孔损毁，甚至出现渗钢事故，这就要求外水口砖具备优良的抗热震性能和抗侵蚀性能；另外，外水口砖在出钢过程中钢水温度达1650℃以上，外水口砖在出钢时需要承受钢水的高压冲刷和高温侵蚀，使得外水口砖易因氧化而变得疏松多孔，强度下降并易出现纵向裂纹，甚至断裂和侵蚀扩孔，严重影响转炉挡渣外水口砖的使用的稳定性和安全性。目前，为保证钢包滑板、转炉挡渣滑板板面平整度要求(≤0.05mm)，使用数控磨床进行磨制，板面平均磨削量为在2～4mm，磨制工序磨去的质量约占成型半成品的5％。因此，每年产生大量的滑板磨制粉，目前一直得不到有效消化和回收利用。滑板磨制粉一方面造成不可再生资源浪费；另一方面无法处理的滑板废粉料对环境造成严重污染。为了解决滑板磨制粉难处理的问题，经检索，许承凤等人将经过干燥和碎化处理的滑板磨制粉少量取代或全部取代常用铝锆碳滑板生产配方中的预混粉(《滑板磨制粉泥在滑板中的利用研究》.2013/1.耐火材料)，用少量(质量分数1.9％～5.5％)的滑板磨制干粉泥部分取代滑板生产配方中的预混粉时，对滑板的性能影响较小；用其全部取代预混粉且加入铝粉和增强抗水化剂进行基质调节时，外水口砖的各项性能接近甚至超过滑板生产外水口砖的。分析上述的过程，滑板磨制粉干燥和碎化直接用于制备铝锆碳滑板，其中需要增加铝锆碳滑板进行调节。但是在磨制工艺过程中滑板要与水直接接触，磨削出大量滑板粉。滑板组分本身还有3％-6％左右的金属铝，在烧成过程中生成大量Al4C3，而Al4C3与水长期接触会反应会生成大量Al(OH)3，若磨制粉未经处理直接使用，生成的Al(OH)3很不稳定，很容易生成γ-Al2O3和H2O，该反应过程是一个伴随着体积膨胀，使得制品内部材料剧烈反应，为释放反应应力使制品产生大量裂纹，造成材料强度衰减和制品本身的组织结构的破坏，该反应过程及水化现象，水化现象会造成严重不利后果即产品报废。此外，本公司还提出了一个解决方案，具体见中国专利申请号为201810447533.2，公开日为2018年8月3日的专利申请文件公开了一种添加滑板再生细粉的铝碳耐火泥，其组成成分及重量百分比为：高铝矾土熟料15～25％，滑板再生细粉45～60％，氧化铝微粉10～15％，蓝晶石3～10％，广西白泥5～10％，鳞片石墨0.5～2％，沥青粉1～1.5％，总重量百分比为100％；外加剂为：三聚磷酸钠0～0.5％，黄糊精0.5～1％，聚丙烯酰胺0.01～0.05％，甘油0～2％，水14～20％。众所周知，铝碳耐火泥与外水口砖为两种不同性质的材料，且使用环境不同，对性能的要求存在较大差别。再如，其他公司也提出了一个类似的解决方案，具体见中国专利申请号为201810376225.5，公开日为2018年8月21日的专利申请文件公开了一种利用滑板磨削泥废料制成的下水口砖，原料为：粒度3～1mm的85矾土30～40％；粒度1～0mm的85矾土20～30％；粒度≤0.088mm的维罗泥3～6％；粒度≤0.045mm的94％金属硅粉2～5％；粒度≤0.045mm的回收滑板磨削泥20～35％；粒度≤2μm的α-Al2O3微粉3～5％；-194鳞片石墨1～5％；结合剂酚醛树脂3～7％。众所周知，未经处理好的滑板磨削泥的成分复杂，成分不稳定，将其直接作为原料生产出来的下水口产品质量不好控制，关键是钢包下水口冶炼浇注钢水时，与高达1650℃钢水浇钢时间30分钟到60分钟不等，长时间受钢水冲刷存在氧化、侵蚀、断裂的可能，一旦发生漏钢事故对冶炼生产带来非常严重后果，轻则造成生产停顿，重则造成设备与人员的严重损失。综上述，关于滑板磨制粉的综合应用，尤其是应用在外水口砖上，还有待进一步的研究和探讨。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有的滑板磨制粉难处理，未能被综合的问题，本专利技术提供一种转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，用滑板磨制粉作为原料来生产外水口砖，在保证外水口砖的性能的前提下，尽可能多的使用滑板磨制粉，使得滑板磨制粉可以充分被利用，减少排放，避免污染环境。本专利技术还提供了一种转炉挡渣Al2O3-C外水口砖的制备方法，步骤衔接有序，得到的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖质量高，完全满足使用性能要求。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，包括骨料与基质，其中所述骨料与基质的比例为65:35，所述骨料的原料组分主要包含有电熔白刚玉颗粒，所述基质的原料组分主要包含有电熔白刚玉细粉和滑板磨制再生粉；外加占骨料与基质总质量为4.5wt％的热固性酚醛树脂以及0.5wt％的固体树脂。所述的滑板磨制再生粉主要成分为200目的Al2O3以及少量的金属硅和金属锌。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述骨料的原料组分包含有：粒径5～3mm的电熔白刚玉颗粒15wt％、粒径3～1mm的电熔白刚玉颗粒30wt％、粒径≤1mm的电熔白刚玉颗粒20wt％。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述基质的原料组分包含有：电熔白刚玉细粉5wt％～15wt％、滑板磨制再生粉5wt％～15wt％、鳞片石墨1wt％～2wt％、SiC细粉2wt％～5wt％、α-Al2O3微粉+铝镁合金复合抗氧化剂12wt％～14wt％。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述的电熔白刚玉颗粒、电熔白刚玉细粉的化学组分的重量百分比均为：Al2O3≥99.1％，K2O+Na2O≤0.35％，所述电熔白刚玉细粉的粒径≤0.088mm。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述滑板磨制再生粉的粒径≤0.045mm，其碳含量为w(C)≥99％。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述鳞片石墨的粒径≤0.088mm；所述SiC细粉的粒径≤0.075mm。于本专利技术一种可能的实施方式中，所述α-Al2O3微粉：铝镁合金复合抗氧化剂的比值为3：1。本专利技术的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖的制备方法，包括以下具体步骤：步骤S101、制备滑板磨制再生粉1)将滑板磨制粉通过滤池沉淀反应，使其中Al4C3与水充分反应完全生成Al(OH)3，在滤池中充分反应的滑板磨制粉经过板式压滤机，初步收集滑板磨制泥，含水率控制在4％～6％；2)将收集来的滑板磨制泥送入隧道窑干燥，按照一定的温度曲线干燥；3)干燥后的滑板磨制粉，经过卧式干法刚玉球磨机球磨，球磨前添加占滑板磨制粉总质量2wt％的金属硅和金属锌的复合助烧结剂比例为1:1共同研磨，研磨出出粒度控制为200目；通过添加复合助烧结剂，改善产品的烧结性能、促进碳-碳网络的形成提高抗氧化性，产品的致密化，进而阻止氧气进入，减慢使用损毁的过程，延长产品使用寿命；步骤S102、按骨料与基质65：35的质量比进行配料，加入热固性酚醛树脂和固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉挡渣Al2O3‑C外水口砖，包括骨料与基质，其特征在于，其中所述骨料与基质的比例为65：35，所述骨料的原料组分主要包含有电熔白刚玉颗粒，所述基质的原料组分主要包含有电熔白刚玉细粉和滑板磨制再生粉；外加占骨料与基质总质量为4.5wt％的热固性酚醛树脂以及0.5wt％的固体树脂。

【技术特征摘要】
1.一种转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，包括骨料与基质，其特征在于，其中所述骨料与基质的比例为65：35，所述骨料的原料组分主要包含有电熔白刚玉颗粒，所述基质的原料组分主要包含有电熔白刚玉细粉和滑板磨制再生粉；外加占骨料与基质总质量为4.5wt％的热固性酚醛树脂以及0.5wt％的固体树脂。2.根据权利要求1所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述骨料的原料组分包含有：粒径5～3mm的电熔白刚玉颗粒15wt％、粒径3～1mm的电熔白刚玉颗粒30wt％、粒径≤1mm的电熔白刚玉颗粒20wt％。3.根据权利要求1所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述基质的原料组分包含有：电熔白刚玉细粉5wt％～15wt％、滑板磨制再生粉5wt％～15wt％、鳞片石墨1wt％～2wt％、SiC细粉2wt％～5wt％、α-Al2O3微粉+铝镁合金复合抗氧化剂12wt％～14wt％。4.根据权利要求1至3任一项所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述的电熔白刚玉颗粒、电熔白刚玉细粉的化学组分的重量百分比均为：Al2O3≥99.1％，K2O+Na2O≤0.35％，所述电熔白刚玉细粉的粒径≤0.088mm。5.根据权利要求4所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述滑板磨制再生粉的粒径≤0.045mm，其碳含量为w(C)≥99％。6.根据权利要求5所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述鳞片石墨的粒径≤0.088mm；所述SiC细粉的粒径≤0.075mm。7.根据权利要求3所述的转炉挡渣Al2O3-C外水口砖，其特征在于，所述α-Al2O3微粉：铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昆波，原慧，赵锋，狄书江，张远红，周亮，
申请(专利权)人：马鞍山利尔开元新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34