CN101219906A - 锆刚玉莫来石质耐火球 - Google Patents

Abstract

一种锆刚玉莫来石质耐火球，其特点是耐火球组分(重量百分比)包括熔融氧化铝60～80％、锆英石5～15％、合成莫来石3～15％、α－Al₂O₃微粉0～10％、粘土2～6％，外加2～5％的粘结剂。耐火球成品含Al₂O₃75～90％、ZrO₂3～8％，其余为原料中所含SiO₂及其它物质。其优点是抗热震性能好、强度高。抗热震性(1100℃，水冷)≥7次，耐压强度≥50KN/球，荷重软化温度(200N/球)≥1550℃。在使用过程中不会碎裂和粉化破损，满足所有高炉球式热风炉的技术要求，特别适用于高炉球式热风炉的高温段和中温段；体积密度高、热容量大。体积密度≥3.10g/cm³，显气孔率≤17％，可使进高炉热风温度达到1150℃以上；寿命长，可与炉龄同步，并可以重复使用。

Description

锆刚玉莫来石质耐火球

技术领域

本发明涉及冶金领域，属于耐火材料制品，特别是在冶金高炉的球式热风炉上使用的一种锆刚玉莫来石质耐火球。

背景技术

球式热风炉是20多年来推广应用的高炉生产新技术，与传统的热风炉相比，具有投资少、热效率高、节能节水的优点。球式热风炉使用的换热元件为耐火球，目前用于高炉球式热风炉高温段和中温段(上部和中部)的耐火球主要有刚玉质耐火球和镁铝质耐火球，这两类耐火球有一个共同的缺点，即抗热震性差，刚玉质耐火球抗热震性(1100℃，水冷)只有3～5次、镁铝质耐火球抗热震性(1100℃，水冷)只有1～3次，在使用过程中容易碎裂和粉化破损，耐用性差、寿命低，很难满足现代长寿高炉球式热风炉的技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述耐火球缺点的锆刚玉莫来石质耐火球，该耐火球具有抗热震性高、热容量大、强度高、抗化学侵蚀性强、寿命高等特性，能满足所有现代长寿高炉球式热风炉的技术要求，特别适用于高炉球式热风炉的高温段和中温段。

本发明目的通过下述技术方案实现：

耐火球组分(重量百分比)包括熔融氧化铝60～80％、锆英石5～15％、合成莫来石3～15％、α-Al₂O₃微粉0～10％、粘土2～6％，外加2～5％的粘结剂。耐火球成品含Al₂O₃ 75～90％、ZrO₂ 3～8％，其余为原料中所含SiO₂及其它物质。

各组分的成分要求(重量百分比)为：熔融氧化铝含Al₂O₃≥90％，锆英石含ZrO₂≥50％，合成莫来石含Al₂O₃ 50～78％，α-Al₂O₃微粉含Al₂O₃≥98％，粘土含Al₂O₃≥30％。

在上述技术方案中，熔融氧化铝是采用刚玉材料，包括白刚玉、棕刚玉、亚白刚玉等。

加入锆质材料目的是提高耐火球的抗热震性和热容量，莫来石是Al₂O-SiO₂系统中唯一稳定的化合物，化学稳定性高，与杂质反应性低(难与杂质反应)，加入莫来石材料目的是提高耐火球的抗热震性和抗化学侵蚀性，加入微粉可以提高锆刚玉莫来石质材料的烧结性和成品球的密度和强度，加入粘土目的是起结合剂和烧结剂作用，降低烧成温度、提高高温使用性能等。

本发明所述锆刚玉莫来石质耐火球的制作工艺为：将颗粒原料称重、配比、混匀成干混合料后，加入粘结剂湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料24～48小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1450℃～1550℃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)抗热震性能好、强度高。抗热震性(1100℃，水冷)≥7次，耐压强度≥50KN/球，荷重软化温度(200N/球)≥1550℃。在使用过程中不会碎裂和粉化破损，满足所有高炉球式热风炉的技术要求，特别适用于高炉球式热风炉的高温段和中温段；

(2)体积密度高、热容量大。体积密度≥3.10g/cm3，显气孔率≤17％，可使进高炉热风温度达到1150℃以上；

(3)寿命长，可与炉龄同步，并可以重复使用。

具体实施方式

本发明的耐火球组分(重量百分比)包括熔融氧化铝60～80％、锆英石5～15％、合成莫来石3～15％、α-Al₂O₃微粉0～10％、粘土2～6％，外加2～5％的粘结剂。耐火球成品含Al₂O₃75～90％、ZrO₂ 3～8％，其余为原料中所含SiO₂及其它物质。各组分的成分要求(重量百分比)为：熔融氧化铝含Al₂O₃≥90％，锆英石含ZrO₂≥50％，α-Al₂O₃微粉含Al₂O₃≥98％，粘土含Al₂O₃≥30％。

合成莫来石(包括电熔莫来石和烧结莫来石)的成分要求Al₂O₃含量50～78％、体积密度≥2.75g/cm³；较佳的成分要求Al₂O₃含量65～78％、体积密度≥2.85g/cm³。合成莫来石粒径为1mm～325目。

熔融氧化铝含有颗粒料和细粉料。

所述的熔融氧化铝是采用刚玉材料，包括白刚玉、棕刚玉、亚白刚玉等。

锆英石粒径为200～500目。

粘结剂为亚硫酸纸浆废液，其比重≥1.20。也可采用其他种类的粘结剂。

将颗粒原料称重、配比、混匀成干混合料后，加入粘结剂亚硫酸纸浆废液湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料24～48小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1450℃～1550℃。

实施例1：

某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75锆刚玉莫来石质耐火球，由熔融氧化铝73％、锆英石8％，合成莫来石10％、α-Al₂O₃微粉5％，粘土4％。颗粒原料经称重、配比、混匀成干混合料后，加入比重为1.24的亚硫酸纸浆废液3％湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料36小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1480℃～1530℃。耐火球成品含Al₂O₃83.51％、ZrO₂5.15％。耐火球成品的体积密度为3.17g/cm³，耐压强度为56KN/球，显气孔率为15％，抗热震性(1100℃，水冷)7次，荷重软化温度(200N/球)1580℃。

实施例2：

某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75锆刚玉莫来石质耐火球，由熔融氧化铝78％、锆英石9％，合成莫来石4％、α-Al₂O₃微粉5％，粘土4％。颗粒原料经称重、配比、混匀成干混合料后，加入比重为1.24的亚硫酸纸浆废液3％湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料36小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1480℃～1530℃。耐火球成品含Al₂O₃85.19％、ZrO₂5.76％。耐火球成品的体积密度为3.22g/cm³，耐压强度为63KN/球，显气孔率为15％，抗热震性(1100℃，水冷)7次，荷重软化温度(200N/球)1608℃。

实施例3

某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75锆刚玉莫来石质耐火球，由熔融氧化铝68.5％、锆英石9.5％，合成莫来石13％、α-Al₂O₃微粉5％，粘土4％。颗粒原料经称重、配比、混匀成干混合料后，加入比重为1.24的亚硫酸纸浆废液3％湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料36小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1480℃～1530℃。耐火球成品含Al₂O₃ 81.20％、ZrO₂ 6.11％。耐火球成品的体积密度为3.13g/cm³，耐压强度为49KN/球，显气孔率为16％，抗热震性(1100℃，水冷)8次，荷重软化温度(200N/球)1568℃。

在上述三个实施例中，颗粒原料指熔融氧化铝含有的各种粒级的颗粒料、合成莫来石含有的颗粒料；粉料指熔融氧化铝含有的细粉料、合成莫来石含有的细粉料、锆英石、α-Al₂O₃微粉、粘土。

Claims (10)

1.一种锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：耐火球组分(重量百分比)包括熔融氧化铝60～80％、锆英石5～15％、合成莫来石3～15％、α-Al2O3微粉0～10％、粘土2～6％，外加2～5％的粘结剂。耐火球成品含Al2O375～90％、ZrO2 3～8％，其余为原料中所含SiO2及其它物质。

2.根据权利要求1所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：各组分的成分要求(重量百分比)为：熔融氧化铝含Al2O3≥90％，锆英石含ZrO2≥50％，α-Al2O3微粉含Al2O3≥98％，粘土含Al2O3≥30％。

3.根据权利要求1所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：合成莫来石的成分要求Al2O3含量50～78％、体积密度≥2.75g/cm3。

4.根据权利要求3所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：合成莫来石的成分要求Al2O3含量65～78％、体积密度≥2.85g/cm3。

5.根据权利要求2所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：熔融氧化铝含有颗粒料和细粉料。

6.根据权利要求1或2或5所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：所述的熔融氧化铝是采用刚玉。

7.根据权利要求1或3或4所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：合成莫来石粒径为1mm～325目。

8.根据权利要求1所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：锆英石粒径为200～500目。

9.根据权利要求1所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于：粘结剂为亚硫酸纸浆废液。

10.根据权利要求1或2或3所述的锆刚玉莫来石质耐火球，其特征在于将耐火球组分中的颗粒原料称重、配比、混匀成干混合料后，加入粘结剂湿碾搅拌均匀，再将粉料加入混碾均匀，困料24～48小时后，用半干法机压成型制成球坯，球坯经烘干后进高温窑烧成，烧成温度1450℃～1550℃。