CN101224986B - 干熄焦炉用常温高强耐火泥浆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干熄焦炉常温高强耐火泥浆，属于耐火泥浆技术领域。其主要原料的组成为：碳化硅10-70％，氮化硅6-30％或莫来石23-50％，致密刚玉5-40％，氧化铝微粉5-20％，耐火粘土1-15％；加入占泥浆总重量1-12％的复合外加剂，所述复合外加剂由三聚磷酸钠、糊精、羧甲基纤维素、硫酸铝、氧化铝微粉组成；在以上主要原料中还加入占泥浆总重量10-30％的比重为1.25±0.05g/cm³的铝硅溶胶作为结合剂。本发明泥浆施工后无需烘烤，常温下1天后的强度即可达到3MPa以上，随后强度仍持续增加，高温也能保持非常高的强度，能有效延长干熄焦炉炉衬寿命。

Description

干熄焦炉用常温高强耐火泥浆

技术领域

本发明属于耐火泥浆技术领域，尤其是一种干熄焦炉用常温高强的耐火泥浆。

背景技术

耐火材料是使用在耐高温砌体上的，它们都必须能够承受高温的考验。耐火泥浆是一种用于粘结耐火砌体的不定形耐火材料，它也必须能承受高温的考验。现有技术中，人们正是依据这种定势的看法，很重视耐火材料的高温强度、耐火度等性能指标，这些指标都有明确的规定数值，而对其常温强度等性能则没有要求，现有技术中的耐火泥浆的常温强度为零。这种情况长期以来没有引起人们的重视，其中存在的技术问题也长期地没有得到解决。

干熄焦炉主体设备干熄焦炉斜道区有36根支撑梁，它们支撑着上部隔墙及锥体部耐火材料的全部重量，是最易受到损害的耐火砌体，一般使用3个月即开始大面积掉砖。频繁的中修或大修对生产造成很大影响，无法正常生产，所造成的经济损失是很严重的。长期以来，冶金行业的筑炉工作者进行了大量的工作，认为这是由于构成支撑梁的耐火砌体长期承受高温，强气流，赤热焦炭撞击等原因产生的。因此，进一步地在耐火材料的高温性能上提高指标，以期使上述问题得到解决，但至今为止，现有技术中尚无切实的解决上述问题的技术方案。

本发明的发明人在长期的观察和研究后，发现引起干熄焦炉支撑梁损坏的原因是干熄焦炉斜道区耐火材料砌筑初期的状况和随后的使用环境共同引起的，前者是最主要的原因。支撑梁砌筑后在常温状态下就开始承受后续施工的耐火材料的重量，而现有技术的耐火泥浆常温强度几乎等于零，根本无法承受砌筑过程中逐渐增高的重量负荷，这直接导致支撑梁在烘烤前就已经出现内在损坏，从而在后序的使用过程中出现整环过梁砖普遍断裂，烟道部位支柱砖出现剥落，上部砌体发生塌落和拉裂等，使干熄焦炉不能再正常生产。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种干熄焦炉用常温高强耐火泥浆，它改变了现有技术中同类泥浆烘烤前无强度的状况，本发明泥浆具有较高的常温强度，能保证耐火砌体在砌筑过程中承受逐渐增高的重量负荷，使耐火砌体整体性得到很大的提高，使其不易受到损坏，提高干熄焦炉的使用寿命。

本发明的技术方案是：所述的干熄焦炉用常温高强耐火泥浆，含有耐火原料碳化硅、氮化硅、致密刚玉、莫来石、耐火粘土，其特别之处在于：所述的常温高强耐火泥浆主要原料的组成为(重量百分数)：

碳化硅10-70％，氮化硅6-30％或莫来石23-50％，致密刚玉5-40％，耐火粘土1-15％；

在以上主要原料中加入占泥浆总重量1-12％的复合外加剂，所述复合外加剂由三聚磷酸钠、糊精、羧甲基纤维素、硫酸铝、氧化铝微粉组成；

在以上主要原料中还加入占泥浆总重量10—30％的比重为1.25±0.05g/cm³的铝硅溶胶作为结合剂。

所述的复合外加剂中各组分占泥浆总重量的比例是(重量百分数)：

三聚磷酸钠0.1—5％，糊精0.5—10％，羧甲基纤维素0.1—5％，硫酸铝0.1—5％，氧化铝微粉0-7％。

所述的铝硅溶胶的组份及组成是(重量百分数)：

SiO₂0.1～75％，Al₂O₃0.1～50％，Na₂O0.05～10％，K₂O0.05～10％，MgO0.05～20％，水20～75％。

本发明的技术思想新颖独到，找到了技术难题的关键之所在，对症下药，所采用的方法简单易行，取得了显著的技术效果。在本发明的工业实验中，使用本发明泥浆的干熄焦炉的使用寿命较现有技术有很大的进步和提高。

具体实施方式

下面就与本发明有关的其它技术问题及实施例作进一步详细的描述。

现有技术中，设计院提出的干熄炉斜道区用耐火泥浆(砌筑莫来石-碳化硅砖)的技术指标见表1。

表1

根据设计院所提技术指标，现有技术中该部位支撑梁砌筑施工实际使用 的耐火泥浆(砌筑莫来石-碳化硅砖)的实际技术指标见表2。

表2

由上可见，设计指标及实际指标中都没有常温强度，而干熄炉斜道区支撑梁部位对耐火泥浆常温强度有较高要求，目前所使用的现有技术的耐火泥浆无法满足常温强度的要求。申请人对现有技术中泥浆的常温强度进行了实测(本发明中的所有检测数据均按照国家有关耐火泥浆的检测标准进行)，其结果见表3。

表3

^*表中数值是对多种泥浆实测的结果。

本发明泥浆施工后无需烘烤，常温下1天后的强度即可达到3MPa以上，并且，在随后的施工过程中强度仍持续增加，高温使用状态下也能保持非常高的强度。同时，本发明的泥浆具有优良的施工性能，配制工艺简单，现场使用方便，能有效延长干熄焦炉炉衬寿命。

本申请人在工业应用实验中，使用本发明的干熄焦炉用常温高强耐火泥浆应用于武钢第1号干熄焦炉，至今已使用11个月，经停炉观察检测后，预计还可使用48个月，比现有技术的平均寿命提高了4年半。

使用溶胶作为结合剂是本发明泥浆常温高强的重要手段，虽然溶胶在耐火材料中有一定的运用，都是使用在耐火浇注料、喷涂料产品中，而在耐火 泥浆产品中是没有使用过的，本领域无人提出泥浆应有常温强度，无人提出过在泥浆中使用溶胶的主张，这就是本发明的创新点所在。

我们认为加溶胶的作用机理可能是：溶胶结合剂可以在泥浆细颗粒间形成稳定的结合相，由于是液相结合，结合相能渗透到材料颗粒的所有表面，从而提高结合效率，增加了常温下泥浆的强度；溶胶还能与逐渐溶解的外加剂颗粒持续发生反应，继续生成结合相，保证了泥浆在施工后强度的持续稳定增加；同时在高温下由于溶胶纯净度高，粒子粒度小(接近纳米级)，能迅速反应生成高温结合的莫来石相，随着温度的升高能生成稳定的高温结合相，又持续提高了高温强度。

本发明的特点在于不需烘烤，泥浆在常温下即具有较高强度，在随后的施工过程中强度仍持续增加，高温使用状态下也能保持非常高的强度；而且耐火泥浆的施工性能得到了有效调整，硬化时间适中，保证了施工时间，施工时间适中，保证了砌筑质量。

下面着重讲述两个实施例，其中实施例1是用于砌筑氮化硅结合碳化硅砖的常温高强耐火泥浆，实施例2是用于砌筑莫来石碳化硅砖的常温高强耐火泥浆，它们的组成见表4。

表4

表中实施例的复合外加剂为：氧化铝微粉5，硫酸铝2，糊精1，羧甲基纤维素0.5，三聚磷酸钠0.5。

按上述实施例配比所配制的常温高强耐火泥浆的性能指标检测结果见表5。

表5

本申请人将铝硅溶胶用于耐火材料作为粘合剂，并选择了其比重对泥浆抗折粘结强度的影响。对比实验结果如表6。

表6

^*表中常温以外的数据为还原气氛下焙烧且保温3小时测得

在SiC材料中加入Si₃N₄材料也是本发明的特色之一，一般均认为在SiC材料中加入Si₃N₄材料是不合适的，但我们在实验中证实了这种搭配的合理性，我们猜测其机理是：在材料中SiC可以有效避免组分中少量的Si₃N₄被氧化，提高Si₃N₄的应用效果；其次在材料中存在Al₂O₃的情况下，在还原气氛条件下，可发生下列反应：2Si₃N₄+3Al₂O₃+2CO+N₂＝2Si₃Al₃O₃N₅+2CO₂。试样在高温下 因为Si₃N₄与Al₂O₃反应形成赛隆(Sialon)相，提高了强度，保证了高温下的性能得到提高。真正的机理还有待进一步的理论研究来证实。

下面是其它几个实施例的简单介绍：

表7

注：表内溶胶比例为调制100份干泥浆的加入量。

本发明所述的干熄焦炉常温高强耐火泥浆产品：各组分按配比称重，经机械搅拌混合成干状均匀集料，现场使用时以溶胶作为结合剂搅拌均匀后使用。

Claims (3)

1.一种干熄焦炉用常温高强耐火泥浆，含有耐火原料碳化硅、氮化硅、致密刚玉、莫来石、耐火粘土，其特征在于：

所述的常温高强耐火泥浆主要原料的组成为(重量百分数)：

碳化硅10-70％，氮化硅6-30％或莫来石23-50％，致密刚玉5-40％，耐火粘土1-15％；

在以上主要原料中加入占泥浆总重量1-12％的复合外加剂，所述复合外加剂由三聚磷酸钠、糊精、羧甲基纤维素、硫酸铝、氧化铝微粉组成；

在以上主要原料中还加入占泥浆总重量10-30％的比重为1.25±0.05g/cm³的铝硅溶胶作为结合剂。

2.根据权利要求1所述的干熄焦炉用常温高强耐火泥浆，其特征在于：所述的复合外加剂中各组分占泥浆总重量的比例是(重量百分数)：

三聚磷酸钠0.1-5％，糊精0.5-10％，羧甲基纤维素0.1-5％，硫酸铝0.1-5％，氧化铝微粉0-7％。

3.根据权利要求1所述的干熄焦炉用常温高强耐火泥浆，其特征在于：所述的铝硅溶胶的组份及组成是(重量百分数)：

SiO₂ 0.1～75％，Al₂O₃ 0.1～50％，Na₂O 0.05～10％，K₂O 0.05～10％，MgO 0.05～20％，水20～75％。