CN101591179A

CN101591179A - 一种高炉主铁沟渣线用Al2O3-SiC-C浇注料的制备方法

Info

Publication number: CN101591179A
Application number: CNA200810110798XA
Authority: CN
Inventors: 冯运生; 李平; 王林俊; 高长贺; 王安杰; 王艳玲; 陈超群; 任颖丽
Original assignee: BEIJING TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: BEIJING TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明涉及一种大型高炉主铁沟渣线用Al₂O₃－SiC－C浇注料及其制备方法，该浇注料包括骨料、基质、结合剂、抗氧化剂和外加剂，骨料包括刚玉颗粒和碳化硅颗粒，基质包括球状沥青、鳞片石墨、刚玉细粉、a－Al₂O₃超微粉、硅微粉、碳化硅超细粉，结合剂为铝酸盐水泥，抗氧化剂由金属铝粉和金属硅粉复合而成，外加剂包括减水剂和防爆剂。通过将各种原料混合均匀后加水搅拌，再浇注成型、养护、干燥而制得。该浇注料抗熔渣侵蚀及冲刷能力强，抗高温性能、耐磨性能及热震性好、重烧变化小，使用寿命长。

Description

一种高炉主铁沟渣线用Al2O3-SiC-C浇注料的制备方法

技术领域

本发明涉及大型炼铁高炉主出铁沟渣线以上部位使用的一种浇注料，属于耐火材料领域。

背景技术

近年来，随着高炉向大型化、自动化、高效、高寿命方向发展，并采用高风温、高压炉顶、富氧、喷煤等新技术强化冶炼，因此，铁沟的工作条件日益苛刻，同时通铁量增加，通铁时间增长对出铁沟提出了新的要求。

目前，一般大中型高炉采用贮铁式主铁沟，利于渣铁分离，同时也有利于提高沟底浇注料的使用寿命，主沟内存在明显的铁线及渣线。工业上大、中型铁沟一般采用现场浇注刚玉-碳化硅-碳耐火材料构建工作层，通常情况下对铁线、渣线等不同的使用部位采用同一种材料，但是各部位侵蚀破坏机理不同，主铁沟铁线以下部位耐火材料损毁的主要因素是铁水冲刷、侵蚀，而铁线以上的渣线区域耐火材料损毁因素主要是渣液侵蚀、氧化、冲刷等等，由于渣液中含有大量的S、Si、P、Ca、Mg等元素，对浇注料化学侵蚀破坏极大，使渣线区域耐火材料的使用寿命明显低于其它部位材料的使用寿命，造成主沟各部位的使用寿命不同步，影响主沟整体使用寿命。

发明内容

本发明正是为了克服上述问题，提供一种抗侵蚀性强、耐冲刷、抗氧化性好的渣线专用Al₂O₃-SiC-C浇注料，延长主沟渣线耐火材料的使用时间，延长主沟的使用寿命，满足炼铁工艺的要求。

本发明的Al₂O₃-SiC-C浇注料包括骨料、基质、结合剂、抗氧化剂和外加剂，采用大结晶碳化硅与刚玉颗粒复合作为骨料，以刚玉细粉、a-Al₂O₃粉、碳化硅粉、硅微粉、球状沥青、鳞片石墨作为基质，以纯铝酸钙水泥为结合剂，加入抗氧化剂，并添加减水剂、防爆剂等外加剂。将各种原料混合均匀后，加水搅拌，浇注成型，养护，干燥即可制得，可快速烘烤。

本发明中，如无特殊说明，重量百分含量均以除外加剂以外的其它各组分的总重量为基准。本发明的浇注料中，各组分的重量百分含量为：骨料60～75％，其中刚玉颗粒18～50％、碳化硅颗粒25～50％；基质20～30％，其中碳化硅粉10～15％，球状沥青和鳞片石墨合计为1～5％，刚玉细粉、a-Al₂O₃粉和硅微粉合计为10～15％；结合剂1～5％；抗氧化剂1～5％；以上各组分重量之和为100％；外加剂的加入量为0.1～0.5％。

本发明的浇注料采用大结晶碳化硅为主骨料，碳化硅的临界尺寸达到了8mm。碳化硅骨料中SiC≥98wt％，体密≥3.15g/cm³。以前受冶炼工艺限制，大颗粒碳化硅内部结构疏松，主要为假性颗粒，碳化硅的气孔率、体积密度都远远低于理论值，所以大颗粒碳化硅无法应用到耐火材料体系中，其颗粒临界尺寸一般仅为3mm。随着冶炼工艺的进步，尤其是大功率长时间的冶炼和保温培育的特殊工艺，生产出的碳化硅结晶发育完全、晶体宽大、结构致密、化学纯度高。添加的大结晶致密的碳化硅大颗粒在提高材料的抗侵蚀性能的同时，还保证材料具有足够的强度，不降低材料的抗冲刷性能。

本发明中使用的大结晶碳化硅颗粒采用六级配比，8～5mm∶5～3mm∶3～1mm∶1～0mm∶325目∶≤5μ超细粉＝1.4～1.6∶1.1～1.3∶1∶1∶1∶1.2～1.4，各级别颗粒的重量百分含量均为5-15％。渣线附近区域，在出铁过程中，渣液面升高，温度达到1500℃，出铁结束后，液面下降，温度又降至800℃，所以渣线区域温度波动比较大，要求材料在具有抗侵蚀性、耐冲刷等特性外，要有良好的热震稳定性。在本发明中，碳化硅以各种粒度形式加入，保证碳化硅均匀分散到材料中，由于碳化硅具有良好的导热性能，所以碳化硅制品具有良好的热震稳定性，随碳化硅量的增加，材料的热震稳定性越好，抗侵蚀性能大大提高。

刚玉优选电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉或电熔致密刚玉中的一种或多种。电熔致密刚玉中Al₂O₃≥99.5wt％，电熔亚白刚玉中Al₂O₃≥97.5wt％，电熔棕刚玉≥95wt％。刚玉颗粒的粒度构成为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm、325目，其各级别颗粒重量百分含量分别为5～20％、5～15％、5～10％、3～10％、0～5％。

本发明的抗氧化剂优选金属硅粉与金属铝粉的混合物，硅粉和铝粉的重量比优选为2.5～3∶1。抗氧化剂在800℃以上温度优先与空气中的氧发生反应，生成致密的二氧化硅和三氧化二铝膜，阻止碳化硅进一步氧化，从而提高了材料的抗氧化性。

本发明的防爆剂优选为金属铝粉和有机纤维复合使用，其重量比优选为1∶1。由于金属铝粉活性比较高，在常温下与浇注料中的自由水发生化学反应放出氢气，此反应为放热过程，放出的氢气使浇注料具有微小的排气孔，使浇注料在快速烘烤下，水可以通过气孔排出。有机纤维燃点约300℃，燃烧后材料内部会留下微小的气孔通道，方便水气的排放。复合防爆剂的添加使浇注料既保证快速烘烤不爆裂又不影响施工性能和使用性能。

本发明的浇注料在增强了抗渣侵蚀能力、提高了材料的抗氧化性能的同时，不降低材料的高温强度和抗冲刷性能。在使用过程中，证明渣线专用浇注料寿命明显提高，能达到与其它部位的浇注料寿命同步。

具体实施方式

表1列出了根据本发明所制得的3种浇注料，分别为实施例1-实施例3。

表1

按上述配比的混合物加适当的水搅拌后浇注成型，然后经干燥、养护、烧成后测其性能，结果见表2。

表2实施例1-5的理化性能

Claims

1.一种大型高炉主沟渣线用Al₂O₃-SiC-C浇注料，包括骨料、基质、结合剂、抗氧化剂和外加剂，其特征在于骨料包括刚玉颗粒和碳化硅颗粒，基质包括球状沥青、鳞片石墨、碳化硅粉、刚玉细粉、a-Al₂O₃粉和硅微粉，结合剂为铝酸盐水泥，外加剂包括减水剂和防爆剂。

2.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，以除外加剂以外其它各组分的总重量为基准，各组分的重量百分含量为：骨料60～75％，其中刚玉颗粒18～50％、碳化硅颗粒25～50％；基质20～30％，其中碳化硅粉10～15％，球状沥青和鳞片石墨合计为1～5％，刚玉细粉、a-Al₂O₃粉和硅微粉合计为10～15％；结合剂1～5％；抗氧化剂1～5％；以上各组分重量之和为100％；外加剂的加入量为上述各组分总重量的0.1～0.5％。

3.根据权利要求1或2所述的浇注料，其特征在于所述刚玉选自电熔致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3所述的浇注料，其特征在于所述的电熔致密刚玉中Al₂O₃≥99.5wt％，电熔亚白刚玉中Al₂O₃≥97.5wt％，电熔棕刚玉中Al₂O₃≥95wt％。

5.根据权利要求1-4所述的浇注料，其特征在于所述刚玉颗粒的粒度构成为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm、325目，其各级别颗粒重量百分含量(基于除外加剂以外其它各组分的总重量)分别为5～20％、5～15％、5～10％、3～10％、0～5％。

6.根据权利要求1-5所述的Al₂O₃-SiC-C浇注料，其特征在于所述的碳化硅骨料中SiC≥98wt％，体密≥3.15g/cm³。

7.根据权利要求1-6所述的浇注料，其特征在于所述碳化硅颗粒的粒度构成为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm、325目、≤5μ，其各级别颗粒重量百分含量(基于除外加剂以外其它各组分的总重量)均为5～15％。

8.根据权利要求1-7所述的浇注料，其特征在于所述抗氧化剂为金属硅粉与金属铝粉的混合物。

9.一种如权利要求1-8所述的浇注料的制备方法，其特征在于将各种原料混合均匀后，加水搅拌，浇注成型，养护，干燥，可快速烘烤。