CN101423409A

CN101423409A - 脱硫铁水罐用铝碳衬砖及其生产工艺

Info

Publication number: CN101423409A
Application number: CNA2008101979269A
Authority: CN
Inventors: 田先明; 洪学勤; 郭敬娜; 刘超文; 李建辉
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: CN101423409B

Abstract

本发明公开了一种脱硫铁水罐用铝碳衬砖及其生产工艺，解决了现有脱硫铁水罐用耐火砖成本高、生产工艺复杂、污染环境的问题。技术方案包括由下述重量份数的原料制成，所述原料为特级矾土35～60份、棕刚玉26～50份、鳞片石墨5～10份、特殊碳1～4份、金属添加剂1～3份、酚醛树脂3～4份。上述原料采用混合搅拌、机压成型、入窑干燥的生产工艺制成。本发明产品环保经济、成本低、抗热震、抗冲刷、抗氧化抗渣侵蚀和抗剥落性能好，使用寿命长、生产工艺简单。

Description

脱硫铁水罐用铝碳衬砖及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种耐火砖及其生产工艺，具体的说是脱硫铁水罐用铝碳衬砖以及其生产工艺。

背景技术

随着市场对钢品质要求越来越高的发展趋势促使炼钢工艺的精细化。对铁水进行深脱硫处理已成为冶炼高品种钢的一个关键环节。脱硫铁水罐就是铁水进行脱硫处理的重要设备之一。最初，脱硫铁水罐采用粘土、高铝砖砌筑，使用寿命为300-400次。但是随着冶炼品种钢产量的增加和质量要求的提高，对铁水脱硫率和脱硫效果提出新要求：铁水要进行全深脱硫生产工艺。在深脱硫工艺中，由于铁水对耐火砖接缝、气孔的侵入；渣的侵入、变质；由于铁水流动产生摩擦和耐火砖向渣中的溶解，特别是由于结构急冷急热产生剥落，使接缝处选择性熔损而变薄等问题的存在，这就进一步提高了对脱硫用耐火材料的性能要求。针对上述情况，研制开发了烧成焦油浸渍高铝(粘土)砖用于脱硫罐工作衬，使脱硫铁水罐的抗铁水侵蚀性和耐渣侵蚀性得到了改善，平均使用寿命大幅度提高，满足了用户的要求。但是，烧成焦油浸渍砖在使用初期有难以处理的有害物挥发，对环境造成污染并对人体有较大危害，但是随着国家对环保要求的提高，浸渍砖的使用逐渐被取消，开始向脱硫用耐火材质向Al₂O₃-SiC-C类方向发展，出现了不同档次的Al₂O₃-SiC-C系列产品和Al₂O₃-SiC系列产品，满足了环保的需求，而且使脱硫铁水罐的寿命又得到了进一步发展，如中国申请号200710053834.9“脱硫铁水罐衬砖”就是Al₂O₃-SiC-C系列的脱硫用耐火制品。从使用条件、制造技术来说，Al₂O₃-SiC-C类耐火制品是最佳的脱硫用耐火材料，但是也存在新问题——生产成本过高。由于SiC(碳化硅)原料价格高，增大了钢厂的采购费用，使得Al₂O₃-SiC-C类耐火制品的生产成本大幅提高(一般约在6000元/吨～8000元/吨)，影响了钢厂的经营效益。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种使用寿命长、生产成本低、经济环保的脱硫铁水罐用铝碳衬砖。

本发明还提供上述脱硫铁水罐用铝碳衬砖的生产工艺，可进一步降低生产成本。

技术方案为由下述重量份数的原料经脱硫铁水罐用衬砖制作工艺制成，所述原料为特级矾土35～60份、棕刚玉26～50份、鳞片石墨5～10份、特殊碳1～4份、金属添加剂1～3份、酚醛树脂3～4份。优选为特级矾土60份，棕刚玉26份，鳞片石墨10份，特殊碳2份，金属添加剂2份，外加结合剂酚醛树脂3.5份。

发明人分析了目前国内外实际生产应用的脱硫铁水罐内衬的损毁机理及目前所用耐火材料的构成、理化指标与使用性能要求。铁水的温度一般在1300～1450℃，当盛铁水时，包衬受到高温铁水的冲击而产生冲刷磨损和强烈的热震而产生很大的热应力；在盛铁水期间受到铁水和渣的化学侵蚀以及空气的氧化；铁水罐倒空后，温度急剧下降而使包衬急冷，同时也使包衬暴露在空气中而氧化。在这样的反复过程中，包衬反复经受急冷急热和渣铁的侵蚀以及空气的氧化和铁水的冲刷。另外脱硫铁水罐在进行脱硫处理过程中，炉渣的碱度变化较大，在喷粉过程中，铁水被搅动而冲刷包衬耐火材料，这些因素都会导致耐火材料包衬的快速损毁。因此，对于脱硫用耐火材料应选用抗热震、抗冲刷、抗氧化抗渣侵蚀和抗剥落性能好的耐火材料。针对脱硫铁水罐的使用情况，本发明采用特级矾土和棕刚玉为主要原料。因为氧化铝质耐火材料化学性能相对稳定，对酸和碱均有较好的抵抗能力，可以明显提高产品的抗侵蚀性能。所述矾土最好采用Al₂O₃重量百分比含量≥88％的特级矾土，其最大临界粒度设为≤8mm，这样可以提高制品的抗冲刷性能，进一步的，特别优选的粒度范围在8～5mm的占14～24％、5～3mm的占26～45％、3～1mm的占9～27％、1～0.088mm的占13～23％、<0.088mm的占0～20％(所述百分比为重量百分比)。

所述棕刚玉采用Al₂O₃重量百分比含量≥95％的退火棕刚玉，其最大临界粒度为≤3mm，这样可以进一步增强制品的抗侵蚀性能。进一步的，优选的粒度范围在3～1mm的占60～68％、<0.088mm的占32～40％。

但是发明人又发现，高铝质耐火材料虽然抗侵蚀性强，但是抗剥落性能较差，因此为了提高抗热震、抗剥落和抗渣性能性，加入鳞片石墨和特殊碳。鳞片石墨具有对渣的不润湿性和能改善制品的柔韧性的特性，优选鳞片石墨粒度为180目；所述特殊碳可以选用例如石油焦、沥青、炭黑中的至少一种。另外，还通过添加金属添加剂来提高本发明产品的抗氧化性，所述金属添加剂可以选用如Si、Si-Al合金、Al中的至少一种，所述特殊碳、金属添加剂粒度为320目。

同时为了达到环保的要求，发明人经多次实验研究选用结合性能强的酚醛树脂作为结合剂，使得在本发明在生产工艺上可以采用不烧成工艺，成型后直接入窑干燥。

本发明的生产工艺包括将上述原料在搅拌器内混合后搅拌均匀、机压成型，再进行干燥处理后制得。所述机压成型采成型压力不小于6300KN的摩擦压砖机压成砖块。

所述干燥处理步骤为将成型的砖块入窑干燥，温度控制在90℃±10℃保温2h～3h，200℃±10℃保温10h～12h。

所述机压成型的砖块在入窑干燥前自然干燥23～25h。

脱硫铁水罐用衬砖生产工艺中通常采用混合搅拌、成型、烧制的方法，而采用本发明的原料，可以采用直接干燥处理的方法，省去了过去生产工艺中成型的砖块必须烧成这一环节，由于选用了性能优异的结合剂-酚醛树脂，且根据耐火材料致密堆积的原则，反复实验，得到最优的骨料颗粒配级及粉料配级，使本发明生产工艺无需烧成。在干燥处理步骤中，可将成型的砖块自然干燥23～25h后直接入窑干燥。

总之，本发明及其生产工艺具有以下优点：

1、采用本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖抗热震、抗冲刷、抗氧化抗渣侵蚀和抗剥落性能好，环保无污染、使用寿命长，采用本发明衬砖的脱硫铁水罐最高罐龄可达850次以上。

2、由于原料中未添加采购成本高的碳化硅，从而控制了生产成本，仅此项，生产成本可降低约2000元/吨。

3、由于特别选用了本发明的原料，因此生产工艺无需高温烧成，省时省力，节约了燃料及高温炉窑，进一步降低了生产成本，经济环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

原料：特级矾土60公斤、棕刚玉26公斤、鳞片石墨10公斤、高温沥青2公斤，金属Si2公斤、酚醛树脂3.5公斤。上述特级矾土Al₂O₃重量百分比含量≥88％，粒度≤8mm，粒度分别为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、<0.088mm五个级配构成，占特级矾土重量百分比分别为14％、26％、27％、13％、20％。所述棕刚玉的粒度为≤3mm，粒度分别为3～1mm、<0.088mm两个级配，占棕刚玉重量百分比分别为68％、32％。高温沥青及金属Si的粒度均为320目。鳞片石墨粒度为180目。

制备工艺：

将上述原料按配方称量，加入搅拌器内搅拌均匀得衬砖泥料，然后按照设计尺寸在摩擦压砖机上机压成型，将成型的砖块自然干燥24h，再入窑干燥，控制温度90℃±10℃保温2h，200℃±10℃保温12h。出窑后即得本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖。工业实验证明，采用该衬砖的脱硫铁水罐罐龄达850次以上。

实施例2

特级矾土35公斤、棕刚玉50公斤、鳞片石墨10公斤、石油焦2公斤，Si-Al合金3公斤、酚醛树脂3公斤。上述特级矾土Al₂O₃重量百分比含量≥88％，粒度≤8mm，粒度分别为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm四个级配构成，重量百分比分别为24％、45％、9％、22％。所述棕刚玉的粒度为≤3mm，粒度分别为3～1mm、<0.088mm两个级配，重量百分比分别为61％、39％。石油焦及Si-Al合金的粒度均为320目。鳞片石墨粒度为180目。

制备工艺：

将上述原料按配方称量，加入搅拌器内搅拌均匀得衬砖泥料，然后按照设计尺寸在摩擦压砖机上机压成型后入窑干燥，将成型的砖块自然干燥24h，再入窑干燥，控制温度90℃±10℃保温3h，200℃±10℃保温12h。出窑后即得本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖。工业实验证明，采用该衬砖的脱硫铁水罐罐龄达800次。

实施例3

特级矾土40公斤、棕刚玉47公斤、鳞片石墨10公斤，炭黑1公斤，金属Al2公斤、酚醛树脂4公斤。上述特级矾土Al₂O₃重量百分比含量≥88％，粒度≤8mm，粒度分别为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、<0.088mm五个级配构成，重量百分比分别为21％、39％、12％、20％、8％。所述棕刚玉的粒度为≤3mm，粒度分别为3-1mm、<0.088mm两个级配，重量百分比分别为60％、40％。炭黑及金属Al的粒度均为320目。鳞片石墨粒度为180目。

制备工艺：

将上述原料按配方称量，加入搅拌器内搅拌均匀得衬砖泥料，然后按照设计尺寸在摩擦压砖机上机压成型后入窑干燥，90℃±10℃保温2h，200℃±10℃保温10h。出窑后即得本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖。工业实验证明，采用该衬砖的脱硫铁水罐罐龄达800次。

实施例4

原料：特级矾土45公斤、棕刚玉45公斤、鳞片石墨5公斤、高温沥青2公斤，炭黑2公斤，Si-Al合金1公斤、酚醛树脂4公斤。上述特级矾土Al₂O₃重量百分比含量≥88％，粒度≤8mm，粒度分别为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、<0.088mm五个级配构成，重量百分比分别为19％、35％、11％、17％、18％。所述棕刚玉的粒度为≤3mm，粒度分别为3-1mm、<0.088mm两个级配，重量百分比分别为64％、36％。高温沥青、炭黑及Si-Al合金的粒度均为320目。鳞片石墨粒度为180目。

制备工艺：

将上述原料按配方称量，加入搅拌器内搅拌均匀得衬砖泥料，然后按照设计尺寸在摩擦压砖机上机压成型，将成型的砖块自然干燥23h～25h，再入窑干燥，90℃±10℃保温2h，200℃±10℃保温11h。出窑后即得本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖。工业实验证明，采用该衬砖的脱硫铁水罐罐龄达700次。

实施例5

原料：特级矾土45公斤、棕刚玉43公斤、鳞片石墨7公斤、炭黑1公斤、石油焦2公斤、Al0.5公斤、Si-Al合金1.5公斤、酚醛树脂4公斤。上述特级矾土Al₂O₃重量百分比含量≥88％，粒度≤8mm，粒度分别为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0.088mm、<0.088mm五个级配构成，重量百分比分别为19％、35％、11％、17％、18％。所述棕刚玉的粒度为≤3mm，粒度分别为3～1mm、<0.088mm两个级配，重量百分比分别为67％、33％。炭黑、石油焦、Al及Si-Al合金的粒度均为320目。鳞片石墨粒度为180目。

制备工艺：

将上述原料按配方称量，加入搅拌器内搅拌均匀得衬砖泥料，然后按照设计尺寸在摩擦压砖机上机压成型，将成型的砖块自然干燥23h～25h，再入窑干燥，90℃±10℃保温2h，升温至200℃±10℃保温12h。出窑后即得本发明脱硫铁水罐用铝碳衬砖。工业实验证明，采用该衬砖的脱硫铁水罐罐龄达750次。

Claims

1、一种脱硫铁水罐用铝碳衬砖，由下述重量份数的原料制成，其特征是：所述原料为特级矾土35～60份、棕刚玉26～50份、鳞片石墨5～10份、特殊碳1～4份、金属添加剂1～3份、酚醛树脂3～4份。

2、如权利要求1所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述特殊碳为石油焦、沥青、炭黑中的至少一种。

3、如权利要求1所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述金属添加剂为Si、Si-Al合金、Al中的至少一种。

4、如权利要求1所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述特级矾土中Al₂O₃重量百分比≥88％。

5、如权利要求1所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述的特级矾土粒度≤8mm，所述的棕刚玉粒度≤3mm，特殊碳和金属添加剂的粒度为320目，所述的鳞片石墨粒度为180目。

6、如权利要求5中所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述的粒度≤8mm的特级矾土中，其中，粒度范围在8～5mm的占14～24％、5～3mm的占26～45％、3～1mm的占9～27％、1～0.088mm的占13～23％、<0.088mm的占0～20％，所述百分比为重量百分比。

7、如权利要求5中所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖，其特征是：所述的粒度≤3mm的棕刚玉中，粒度范围在3～1mm的占60～68％、<0.088mm的占32～40％，所述百分比为重量百分比。

8、一种脱硫铁水罐用铝碳衬砖的生产工艺，其特征是：将权利要求1～7中任一项所述的原料在搅拌器内混合后搅拌均匀、机压成型，再进行干燥处理后制得。

9、如权利要求7所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖的生产工艺，其特征是：所述干燥处理步骤为将成型的砖块入窑干燥，90℃±10℃保温2h～3h，200℃±10℃保温10h～12h。

10、如权利要求8所述的脱硫铁水罐用铝碳衬砖的生产工艺，其特征是：所述机压成型的砖块在入窑干燥前自然干燥23h～25h。