CN100582056C

CN100582056C - 一种耐急冷急热烧嘴砖及其制备方法

Info

Publication number: CN100582056C
Application number: CN200710158734A
Authority: CN
Inventors: 杨大正; 徐大勇; 刘常鹏; 邓伟; 张宇; 高峰
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: CN101182222A

Abstract

本发明涉及一种耐急冷急热烧嘴砖及其制备方法，原料组分为：铝粉24%～30%，高铝矾土骨料和矾土细粉14%～31%，氧化铬粉45%～56%，外加氟化钠粉1%～2%及与原料比例为10g∶0.6～1.4ml的粘结剂。将原料混合均匀后，在60～100MPa压力下制成压坯；在200～300℃的温度下烘干2h；用通电钨丝点燃点火剂使压坯自烧结；自烧结后的压坯冷却后加工成烧嘴砖。经检验常温耐压强度达30～50MPa，导热系数0.9～1.1W/m·℃，耐火度1790～1800℃；800℃水冷条件下，热震稳定性大于50次，避免了因炉温急剧变化而剥落的问题，使用中不产生低熔物，使用寿命达到半年以上，且制备工艺简单，易于操作和控制。

Description

一种耐急冷急热烧嘴砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域。具体地说是一种用于各种冶金炉烧嘴，具有较高热震稳定性的烧嘴砖及其制备方法。

背景技术

加热炉与均热炉是轧钢或锻钢时用于加热钢坯或钢锭的热工设备，而烧嘴砖则是用于烧嘴部位的耐火制品，起喷射燃料和组织火焰的作用。烧嘴砖的工作温度一般在1400～1500℃，烧嘴砖不仅需要较好的耐火性能和抗热震性能，而且还应具备良好的抗高温气流冲刷与烟尘侵蚀的能力。

多年来，加热炉、均热炉所使用的烧嘴砖一直采用矾土水泥结合高铝质耐火浇注料制成，烧嘴砖使用寿命较短，一般仅有3～6个月。其损坏的主要原因：一是矾土水泥中的CaO使烧嘴砖在高温使用时形成低熔物，从而使砖的耐火性能降低，烧嘴砖使用后期严重变形，导致炉内温度场发生改变，影响钢坯的加热质量，用户不得不更换烧嘴砖；二是以矾土水泥作结合剂的浇注料烧嘴砖热震稳定性一般，耐剥落性能和抵抗温度骤变能力差，因此引起烧嘴砖的剥落损毁。

最近，有人研制了无水泥高铝质浇注料烧嘴砖，改善烧嘴砖的高温使用性能并提高其热震稳定性，可满足加热炉、均热炉使用要求。但浇注料烧嘴砖制备周期长，需要养护近一周左右；而且烧嘴砖初次使用时需要严格控制升温制度，而现场操作条件有时难以保障，仍会出现因急剧升温而剥落的问题。

中国专利公开号CN1172145A提供了一种《焦炉用新型复合不烧烧嘴砖及其制造方法》，Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂含量分别为50～75％、60～90％、55～75％，该不烧烧嘴砖由高铝质、锆质、硅质耐火材料和酸式复盐结合剂、有机弱酸性添加剂按一定配比和加料顺序制成，其热震稳定性达到50次，能一定程度上延长焦炉寿命和改善劳动条件。但实践证明，其使用过程中产生低熔物，不能长期使用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，旨在提供一种具有耐高温，强度高，耐急冷急热性好，制备工艺简单和使用可靠，可确保炉内温度场不发生改变的烧嘴砖及其制备方法。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

本发明耐急冷急热烧嘴砖，其原料组分与重量百分比含量为：

铝粉 24％～30％

高铝矾土骨料和矾土细粉 14％～31％

氧化铬粉 45％～56％

氟化钠粉(外加) 1％～2％

粘结剂，上述原料的混合料与粘结剂的比例为：10g∶0.6～1.4ml。

上述原料中，铝粉的纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm；氧化铬粉的纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm；氟化钠粉为化学纯。

高铝矾土骨料和矾土细粉的化学成分为：Al₂O₃91％、TiO₂3％、Fe₂O₃2％，其它4％；高铝矾土骨料粒度3～1mm、1～0mm与矾土细粉粒度0～0.088mm三者比例为7∶1∶2。

所述的粘结剂为纸浆溶液或磷酸盐溶液，纸浆溶液的密度为1.2g/cm³。

原料组分中，铝粉是作为氧化剂，氧化铬作为还原剂，二者反应放热使矾土细粉熔化产生液相；氟化钠粉是助烧结剂；高铝矾土骨料可以提高产品的强度和避免压制时产生层裂现象。

本发明耐急冷急热烧嘴砖的制备方法，其主要工艺包括：配料、成型、烘干、烧结及加工；具体步骤为：

配料，将含有铝粉24％～30％、高铝矾土骨料和矾土细粉14％～31％、氧化铬粉45％～56％及外加氟化钠粉1％～2％的原料干混均匀后，再向混合料中按10g∶0.6～1.4ml的比例加入粘结剂，并混合均匀；

成型，将混合均匀后的原料放入成型机，在60～100MPa压力下压制成压坯；

烘干，将成型后的压坯放入烘干窑，在200～300℃的温度下烘干2h；

烧结，在烘干后的压坯表面撒上点火剂，用通电钨丝点燃点火剂及压坯，使压坯自烧结；

加工，待烧结坯冷却后，将其加工成成品烧嘴砖。

制备方法中，所述的点火剂组成为：CrO₃与Al之间的摩尔比为1∶3，CrO₃和Al的粒度均为0～0.147mm。

上述原料组分及配比，可使其反应体系放出适当的热量，确保产品具有较好的成分、结构和性能。成型工序得到烧嘴砖的形状，烘干使压坯中的水分蒸发并使其具有一定的预热温度，以利于点燃压坯；点火是为激活反应体系，使压坯靠自身放热达到自烧结，从而加工成烧嘴砖。

实施本发明所获得的烧嘴砖，其各项性能指标均达到了较理想的程度。其中：烧嘴砖的常温耐压强度达25～35MPa；在800℃水冷条件下，热震稳定性大于50次；导热系数为0.9～1.1W/(m·℃)，耐火度为1790～1800℃。由于热震稳定性的提高，使烧嘴砖避免了因炉温急剧变化而剥落的问题。且使用过程中不产生低熔物，具有较高的强度，所以本发明烧嘴砖的使用寿命可达到半年以上。同时，本发明制备工艺简单迅速，易于操作和控制。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

首先是原料准备。纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm的铝粉；含Al₂O₃91％、TiO₂3％、Fe₂O₃2％的高铝矾土骨料和矾土细粉，高铝矾土骨料粒度3～1mm、1～0mm与矾土细粉粒度0～0.088mm三者比例为7∶1∶2；纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm的氧化铬粉；化学纯氟化钠粉；密度为1.2g/cm³的纸浆溶液或磷酸盐溶液，作为制备烧嘴砖的原料待用。

实施例1：

将上述制备好的待用原料按重量百分比分别称量：

铝粉：30wt％，

高铝矾土骨料和矾土细粉：14wt％，

氧化铬粉：56wt％，

氟化钠粉(外加)：1.5wt％，

以及与上述混合料比例为10g∶1.4ml的纸浆溶液。

其制备工艺为：

将按上述比例备好的铝粉、高铝矾土骨料和矾土细粉、氧化铬粉及外加氟化钠粉混合均匀，再按10g∶1.4ml的比例加入纸浆溶液，并充分混合搅拌均匀。将混合均匀后的原料放入成型机，在100MPa压力下压制成压坯。把压坯放入烘干窑，在200℃的温度下烘干2h。在烘干后的压坯上表面撒点火剂(点火剂的配制工艺：CrO₃与Al按1∶3摩尔比混合均匀，CrO₃和Al的粒度均小于0.14mm)，用通电钨丝点燃点火剂使压坯自烧结。最后将冷却后的烧结坯加工成烧嘴砖。

经检验，按上述配比和工艺生产的烧嘴砖，其性能指标为：

体积密度2.3g/cm³，常温耐压强度35MPa；导热系数为1.1W/(m·℃)，耐火度为1790℃，在800℃水冷条件下热震稳定性大于50次。

实施例2：

将前述制备好的待用原料按重量百分比分别称量：

铝粉：26wt％，

高铝矾土骨料和矾土细粉：25wt％，

氧化铬粉：49wt％，

氟化钠粉(外加)：1.5wt％，

以及与上述混合料比例为10g∶0.6ml的磷酸盐溶液。

将按上述比例备好的铝粉、高铝矾土骨料和矾土细粉、氧化铬粉及外加氟化钠粉混匀后，加入磷酸盐溶液，并混合均匀；放入成型机，用60MPa压力制成压坯；放入烘干窑，在300℃的温度下烘干2h；在烘干后的压坯上表面撒点火剂(点火剂的配制工艺：CrO₃与Al按1∶3摩尔比混合均匀，CrO₃和Al的粒度均小于0.14mm)，用通电钨丝点燃点火剂使压坯自烧结。最后将冷却后的烧结坯加工成烧嘴砖。

其性能指标为：体积密度1.9g/cm³，常温耐压强度30MPa；导热系数为0.9W/m·℃，耐火度为1800℃，800℃水冷条件下热震稳定性大于50次。

实施例3：

将前述制备好的待用原料按重量百分比分别称量：

铝粉：24wt％，

高铝矾土骨料和矾土细粉：31wt％，

氧化铬粉：45wt％，

氟化钠粉(外加)：1.5wt％，

与上述混合料比例为10g∶1ml的纸浆溶液。

将备好的铝粉、高铝矾土骨料和矾土细粉、氧化铬粉及外加氟化钠粉混匀后，加入纸浆溶液并混合均匀；在成型机上用90MPa压力制成压坯；在烘干窑内以300℃的温度烘干2h；在烘干后的压坯上表面撒点火剂(点火剂的配制工艺：CrO₃与Al按1∶3摩尔比混合均匀，CrO₃和Al的粒度均小于0.14mm)，用通电钨丝点燃点火剂使压坯自烧结。最后将冷却后的烧结坯加工成烧嘴砖。

其性能指标为：体积密度1.8g/cm³，常温耐压强度27MPa；导热系数为1.0W/(m·℃)，耐火度为1790℃，800℃水冷条件下热震稳定性大于50次。

Claims

1、一种耐急冷急热烧嘴砖，其特征在于，其原料组分与重量百分比含量为：

铝粉 24％～30％

高铝矾土骨料和矾土细粉 14％～31％

氧化铬粉 45％～56％

在前三种原料含量和为100％的基础上，外加氟化钠粉1％～2％

2、根据权利要求1所述的耐急冷急热烧嘴砖，其特征在于，所述的铝粉的纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm；氧化铬粉的纯度为99wt％，粒度为0～0.147mm；氟化钠粉为化学纯。

3、根据权利要求1所述的耐急冷急热烧嘴砖，其特征在于，所述的高铝矾土骨料和矾土细粉的化学成分为：Al₂O₃91％、TiO₂3％、Fe₂O₃2％、其它4％；高铝矾土骨料粒度3～1mm、1～0mm与矾土细粉粒度0～0.088mm三者比例为7∶1∶2。

4、根据权利要求1所述的耐急冷急热烧嘴砖，其特征在于，所述的粘结剂为纸浆溶液或磷酸盐溶液，纸浆溶液的密度为1.2g/cm³。

5、一种如权利要求1所述耐急冷急热烧嘴砖的制备方法，其特征在于，主要工艺包括：配料、成型、烘干、烧结及加工；具体步骤为：

配料，按重量百分比将含有铝粉24％～30％、高铝矾土骨料和矾土细粉14％～31％、氧化铬粉45％～56％及外加氟化钠粉1％～2％的原料干混均匀后，再向混合料中按10g∶0.6～1.4ml的比例加入粘结剂，并混合均匀；

成型，将混合均匀后的原料放入成型机，在60～100MPa压力下制成压坯；

烧结，在烘干后的压坯上表面撒点火剂，用通电钨丝点燃点火剂及压坯；

加工，待烧结坯冷却后，将其加工成成品烧嘴砖。

6、根据权利要求5所述的耐急冷急热烧嘴砖的制备方法，其特征在于，所述的点火剂组成为：CrO₃与Al之间的摩尔比为1∶3，CrO₃和Al的粒度均为0～0.147mm。