发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足,提供一种不粘铜,抗高温冲刷性及热震稳定性好,使用寿命长的铜阳极炉用耐火浇注料。
本发明的另一目的在于提供一种强度更高,使用方便,可简化现场施工的铜阳极炉用流槽预制件。
本发明第一目的实现,主要改变材质,采用SiC作为主原料,并添加微粉、C、Si,以及水泥结合剂组成的浇注料。具体说,本发明铜阳极炉用耐火浇注料,其特征在于基本组成为:50-80wt%SiC,0-40wt%含Al2O3耐火原料,1-20wt%微粉,1-4wt%C,1-3wt%Si,0.5-5wt%水泥结合剂,混合后化学成分为:SiC48~78wt%,Al2O310~40wt%,SiO24~8wt%,C≤6wt%,CaO≤3wt%,Si≤3wt%。
本发明中
SiC为构成耐火浇注料的主要材料,采用SiC有利于提高耐火浇注料的抗热震稳定性,粒径为耐火浇注料通常用颗粒级配,一般为4~6个级配,例如:8~5mm、5~3mm、3~1mm、1~0mm、180目的细粉;
含Al2O3耐火原料,当SiC加入量较低时,作为一种辅助原料。它可以采用Al2O3含量85%以上的耐火原料,如特级高铝矾土,棕刚玉、白刚玉等,有利于提高浇注料的耐火度,及确保主原料足够量。
微粉,为浇注料通常基质,同时微粉还具有复合结合剂作用,可以提高浇注料成型后强度,以及提高耐火材料烧结性能,此外微粉填充基质孔隙,还可提高成型体致密度。可以采用通常耐火浇注料基质用微粉,试验表明,本发明中优选采用Al2O3微粉和/或SiO2微粉和/或莫来石微粉,具有常温、中温、高温强度好,不仅具有更好的抗热震稳定性,和优良的抗高温冲刷性能,而且还有较好的抗氧化作用。所说微粉,为耐火材料通用概念,指中位径D50不超过5μm的细粉。
C,对铜水具有不侵和性,可使组成耐火材料不粘铜水,可以采用通常耐火材料加入料如沥清、石墨、电极粉等物料。
Si,一种耐火材料抗氧化剂,同时在使用高温状态下,与材料中C结合生成SiC,有利于提高高温下抗冲刷性能;
水泥结合剂,为浇注料常用结合剂,可以采用各种耐火水泥;
试验表明,本发明浇注料中加入0.1-0.5wt%减水剂和/或0.5~2wt%的高温膨胀剂。加入减水剂,可以起到减水及分散作用,可以减少浇注成型时加水量,对提高强度有利的;加入高温膨胀剂,可以抵消在高温下耐火材料产生的收缩,对防止高温开裂是有利的,同时还可提高热震稳定性。所说减水剂,可以是耐火材料常用的各种减水剂,例如磷酸盐类:三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等;高温膨胀剂,可以是耐火浇注料常用高温膨胀剂,例如蓝晶石、硅线石。减水剂、高温膨胀剂可采用外加形式。
此外,为防止浇注料成型后烘烤炸裂,本发明中还可以外加一些防爆剂,如金属铝粉或防爆纤维。如果施工体较厚也可以不加。
本发明进一步优化组成为:70-75%wtSiC,2-5wt%Al2O3微粉,2-4wt%SiO2微粉,5-12wt%莫来石微粉,2-4wt%C,1-3wt%Si,0.5-5wt%水泥结合剂,0.1-0.5wt%减水剂,0.5~2wt%的高温膨胀剂,0.02~0.2wt%的防爆剂。
此外,本发明为降低现场施工劳动强度,缩短烘烤时间,提高浇注制品的强度,提高热震稳定性和抗高温冲刷性,较好采用预制件形式,即工厂将上述浇注料,按浇注料施工方式,制成预制件,运往现场即可使用。按照该构思,本发明铜阳极炉用流槽预制件,其特征在于由以下基本组成:50-80wt%SiC,0-40wt%含Al2O3耐火原料,1-20wt%耐火物料微粉,1-4wt%C,1-3wt%Si,0.5-5wt%水泥结合剂,加水混合,浇注成开口沟槽,烘烤后预制件的化学成分为:SiC48~78wt%,Al2O310~40wt%,SiO24~8wt%,C≤wt6%,CaO≤3wt%,Si≤3wt%。
此外,本发明预制件成型时,还外加有0.1-0.5wt%减水剂和/或0.5~2wt%高温膨胀剂。
本发明浇注料化学成份含量,为物料混合后自然状态下所测数据,或制成预制件烘烤定型后制品所测数据。
本发明铜阳极炉用耐火浇注料及流槽预制件,较现有技术使用的镁铬质、高铝质捣打料、涂抹料,具有抗热震稳性优良,抗高温冲刷性好,不粘铜水及铜渣,方便清理、使用寿命长等特点。经试用,一次性使用寿命达到受铜20炉以上,而且施工简单、工人的劳动强度大幅度降低,只是第一次使用时进行一下快速烘烤,以后就不用烘烤,节约了烘烤成本,利于铜厂的生产周转。本发明与现有技术镁铬质、Al2O3-SiC质耐火材料,性能及经济效益比较,见表1、表2。
以下结合几个具体实施方式,进一步说明本发明。
具体实施方式
实施例1:铜阳极炉流槽用耐火浇注料,由75wt%SiC,3wt%Al2O3微粉,3wt%SiO2微粉,8wt%莫来石微粉,2wt%沥清,2wt%电极粉,3wt%Si,4wt%水泥结合剂,外加0.1wt%三聚磷酸钠组成,测得浇注料化学成份:SiC 73.5wt%,Al2O3 11.8wt%,SiO2 5.8wt%,C 3.5wt%,CaO 1.5wt%,以及其他杂质。
实施例2:铜阳极炉流槽用耐火浇注料,由64.5wt%SiC,18wt%刚玉,4wt%SiO2微粉,6wt%莫来石微粉,1wt%沥清,2.5wt%电极粉,2wt%Si,2wt%水泥结合剂,外加0.06wt%三聚磷酸钠,0.1wt%六偏磷酸钠组成,测得浇注料化学成份:SiC63.5wt%,Al2O3 24.8wt%,SiO2 6.5wt%,C 3wt%,CaO 0.8wt%,以及其他杂质。
实施例3:铜阳极炉流槽用耐火浇注料,50wt%SiC,20wt%特级高铝矾土,11wt%刚玉,5wt%Al2O3微粉,2wt%SiO2微粉,4wt%莫来石微粉,3wt%电极粉,2wt%Si,3wt%水泥结合剂,外加0.12wt%六偏磷酸钠组成,测得浇注料化学成份:SiC 48.5wt%,Al2O338wt%,SiO27.2wt%,C 2.5wt%,CaO 1.0wt%,以及其他杂质。
实施例4:铜阳极炉用流槽预制件,由74wt%SiC,2wt%Al2O3微粉,3wt%SiO2微粉,12wt%莫来石微粉,2wt%沥清,2wt%电极粉,3wt%Si,2wt%水泥结合剂,外加0.08wt%三聚磷酸钠,0.08wt%六偏磷酸钠,1.5wt%的蓝晶石,0.05wt%防爆纤维,加水4.8wt%混合,经振动成型,自然养护,脱模养护3天以上,经500℃烘烤72小时。化验预制件成份SiC 72wt%,Al2O311.8wt%,SiO26.8wt%,C 3.5wt%,CaO 0.8wt%,以及其他杂质。检测理化指标见表3,实际试用,阳极炉固定溜槽:23炉次(19天),固定溜槽裤裆叉后段:42炉次(17天),开始投用时只烘烤一次5小时,无冷铜发生。
表1实施例4预制件与现有技术耐火材料理化指标对照表
说明:比较说明,本发明浇注料预制件,常温、高温强度、烧后线变化率、热震稳定性、体积密度明显优于现有技术使用耐火材料。
表2本发明预制件试用经济效益对比表
项目 |
对比 |
本发明预制件溜槽 |
1、寿命 |
每次出铜后清理砌作 |
23炉次以上 |
2、耐火材料消耗及费用 |
1)每次高铝涂料150kg |
1)一次性1000kg |
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SIC75kg |
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火泥50kg |
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2)费用:865元 |
2)费用:约30000元 |
3、LPG消耗 |
1)95Nm3/炉 |
1)一次性220Nm3/23炉 |
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2)1045元/炉 |
2)一次性2420元/23炉 |
4、人工费 |
30元/次 |
一次性300元/23炉次 |
5、烘烤操作 |
每次均需烘烤 |
至少23次更换才烘烤一次 |
6、节约费用 |
1940元/炉,按23炉次同比44620元 |
1422元/炉,按23炉次全部更换32720元,每炉节约518元。每年节约45万元 |