CN101693624A - 一种高炉出铁口用耐火材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铁沟捣打料技术领域，特别涉及一种高炉出铁沟用捣打料。本发明的高炉出铁沟用捣打料是由以下原料按重量份制成，矾土50～78份，增塑剂3～7份，膨胀剂3～6份，碳化硅8～12份，棕刚玉4～12份，石墨4～8份，金属硅2～4份，酚醛树脂6～10份。本发明的高炉出铁沟用捣打料经高炉出铁沟试用，一次通铁量达16万吨以上，使用效果优于现有技术中的预制件或浇注料。

Description

一种高炉出铁口用耐火材料
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种高炉出铁口用耐火材料。
背景技术
铁矿石的冶炼一般采用高炉流程，高炉炼铁具有成本低、产量高的特点，高炉的长寿与否是决定高炉冶炼成本的重要因素。高炉长寿的的关键是炉缸，而出铁口又是炉缸最薄弱的部分之一，高炉铁口受到铁水和炉渣的高温、机械冲刷和化学侵蚀。每天要从铁口流出大量的铁水与炉渣，很容易被冲击、侵蚀而破坏，所以要求铁口坚固。
以往，高炉出铁口使用粘土砖或硅线石砖，在对炉役期满的高炉进行拆除研究中发现，砖几乎不存在，蚀损部分被炮泥及炉渣所代替，并且存在出铁口漏气的问题，影响到高炉寿命的提高。
为了提高出铁口的使用寿命，迫切需要根据出铁口的操作特点及损毁特点，开发出一种寿命较长的出铁口耐火材料，以进一步提高高炉的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种寿命长的高炉出铁口用耐火材料。
所述高炉出铁口用耐火材料是由以下原料按重量份制成，耐火骨料55～65份，耐火粉料25～30份，碳化硅10～15份、磷酸10～14份、铝酸钙水泥0.5～3份。
其中，所述耐火骨料为矾土，粒度≤10mm；所述耐火粉料为矾土，粒度＜0.088mm。矾土优选为Al2O3含量大于85％的特级矾土。
即所述高炉出铁口用耐火材料是由以下原料按重量份制成，粒度≤10mm的矾土55～65份，粒度＜0.088mm的矾土25～30份，碳化硅10～15份、磷酸10～14份、铝酸钙水泥0.5～3份。
其中粒度为5～10mm的矾土占耐火骨料总重量的41～50％。
优选的，所述高炉出铁口用耐火材料是由以下原料按重量份制成，粒度5～10mm的矾土25份，粒度0～5mm的矾土30份，粒度＜0.088mm的矾土30份，碳化硅15份、磷酸14份、铝酸钙水泥2份。
或者所述高炉出铁口用耐火材料是由以下原料按重量份制成，粒度5～10mm的矾土25份，粒度0～5mm的矾土35份，粒度＜0.088mm的矾土30份，碳化硅10份、磷酸14份、铝酸钙水泥2份。
由于高炉渣的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3，偏酸性，根据高炉渣的渣性特点选择特级矾土作主原料，特级矾土具有铝含量高、杂质含量低的特点，具有较好抗渣侵蚀性能。根据出铁口的砌筑体的大小，选择特级矾土最大粒度为10mm，级配选择2～3级，如颗粒级配选择3级，则特级矾土的颗粒级配可以设计为：5～10mm、0～5mm、＜0.088mm。颗粒级配选择2级，则特级矾土的颗粒级配可以设计为：0～10mm、＜0.088mm。级配越多，所配制的浇注料越密实，性能越好。
所述磷酸的重量百分比浓度为40％～60％。
高炉出铁口处要求封闭性要好，因此，本发明的耐火材料以浇注料的形式进行整体浇注，可有效解决高炉后期耐火材料被铁水和炉渣侵蚀、冲刷变薄后的漏气问题。
本发明的耐火材料中配入重量比10％～15％的碳化硅，碳化硅具有高熔点、高硬度、高强度和高抗侵蚀性，可以进一步提高耐火材料的抗渣侵蚀性能。碳化硅以细粉的形式引入，碳化硅的粒度＜0.088mm。
为了提高浇注料的抗冲刷性能，选择磷酸作为结合剂，随着使用温度的提高，磷酸发生聚合、多缩聚合以及胶结粘附作用，同时形成陶瓷结合，使耐火材料获得抗冲刷、抗侵蚀性能。
促凝剂选择铝酸钙水泥，磷酸根离子夺取铝酸钙水泥中的金属阳离子，形成具有良好胶凝性的磷酸盐、含水磷酸盐并形成沉淀，促使磷酸耐火浇注料硬化。
本发明的耐火材料在高炉使用后期，出铁口整体性完好，侵蚀均匀，使用效果优于现有技术中使用的粘土砖或硅线石砖。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
本发明耐火材料的配方范围见表1：
表1
其中，特级矾土(以下均为重量百分比)：Al2O3≥85％，Fe2O3≤1.8％，TiO2≤4.0％，体积密度≥3.10g/cm3，CaO+MgO≤0.4％，K2O+Na2O≤0.4％，吸水率≤4％。
碳化硅：SiC≥96％，Fe2O3≤1.35％。
铝酸钙水泥：
Figure G2009103086605D0000032
本发明的耐火材料将各个原料混匀制成浇注料倒入模具即可成型，脱模后的浇注体，经空气养护、烘烤后，即得耐火材料成品。
各个原料混匀时，先将矾土、碳化硅和一半用量的磷酸混匀放置24h以上，再加入铝酸盐水泥和剩余磷酸搅匀制成浇注料。
所述空气养护时间为3～7天。
所述烘烤温度为常温(室温)～450℃，优选的，烘烤方法为从常温以8～12℃/h的升温速度升温至140～160℃，保温35～45h，再以8～12℃/h的升温速度升温至340～360℃，保温35～45h，再以13～17℃/h的升温速度升温至450℃。
实施例1
一、原料种类及配比见表2：
表2
二、原料的配制
1、磷酸的调制
将工业浓磷酸倒入盛有水的耐酸容器中充分搅拌，稀释到重量百分比浓度40％～60％，在调制过程中，不得有杂物混入。
2、称量物料
按表2中的配比称量各个原料。
3、困料
将矾土和碳化硅共100公斤放入强制式搅拌机中搅拌均匀后，加入7公斤步骤1配制的磷酸，搅拌10分钟以上出料，送困料场进行困料。困料24小时以上，困料时要将物料中的泥球打细，再用麻袋将物料盖严，防止风干或淋水。
三、制作模具
根据高炉出铁口的形状要求，制作模具，制作的模具应不漏浆，方便施工及拆模。
四、施工
将困好的料，加入2公斤的铝酸盐水泥搅拌均匀后，再加7公斤步骤1配制的磷酸，用振动棒振动搅拌2～3分钟，振动要充分，待气体完全排出表面泛浆为止。搅拌好的浇注料倒入模具即可成型，浇注料放置时间最长不能超过20分钟。
四、脱模及养护
脱模时间，可根据季节、气候、浇注体大小来决定，一般为3～4小时。脱模时，对模型要轻敲，振动松后，轻轻拆模，受力要均匀，慢拆、轻放，保证边角整齐。脱模后的浇注体，经空气养护3～7天，严防碰损，不准淋水。
五、烘烤
养护后的浇注体，按表3所述的烘烤制度进行烘烤后，即得耐火材料成品。
表3 烘烤制度
温度范围℃   升温速度(℃/h)   需要时间(h)   累计时间(h)
  常温～150℃150℃150～350℃350℃350～450℃   10保温10保温15   1340204010   135373113123
实际生产过程中，于150℃、350℃保温时，温度分别在140～160℃、340～360℃范围内波动。
本发明的耐火材料经高炉试用，在高炉使用后期，出铁口整体性完好，侵蚀均匀，使用效果优于原使用的粘土砖或硅线石砖。
实施例2
一、原料种类及配比见表4：
表4
Figure G2009103086605D0000051
二、原料的配制
1、磷酸的调制
将工业浓磷酸倒入盛有水的耐酸容器中充分搅拌，稀释到重量百分比浓度40％～60％，在调制过程中，不得有杂物混入。
2、称量物料
按表4中的配比称量各个原料。
3、困料
将特级矾土和碳化硅共100公斤放入强制式搅拌机中搅拌均匀后，加入7公斤步骤1配制的磷酸，搅拌10分钟以上出料，送困料场进行困料。困料24小时以上，困料时要将物料中的泥球打细，再用麻袋将物料盖严，防止风干或淋水。
三、制作模具
根据高炉出铁口的形状要求，制作模具，制作的模具应不漏浆，方便施工及拆模。
四、施工
将困好的料，加入2公斤的铝酸盐水泥搅拌均匀后，再加7公斤步骤1配制的磷酸，用振动棒振动搅拌2～3分钟振动要充分，待气体完全排出表面泛浆为止。搅拌好的浇注料倒入模具即可成型，浇注料放置时间最长不能超过20分钟。
五、脱模及养护
脱模时间，可根据季节、气候、浇注体大小来决定，一般为3～4小时。脱模时，对模型要轻敲，振动松后，轻轻拆模，受力要均匀，慢拆、轻放，保证边角整齐。脱模后的浇注体，经空气养护3～7天，严防碰损，不准淋水。
五、烘烤
养护后的浇注体，按表3所述的烘烤制度进行烘烤后，即得耐火材料成品。
本发明的耐火材料经高炉试用，在高炉使用后期，出铁口整体性完好，侵蚀均匀，使用效果优于原使用的粘土砖或硅线石砖。

Claims (7)

1.高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：它是由以下原料按重量份制成，耐火骨料55～65份，耐火粉料25～30份，碳化硅10～15份、磷酸10～14份、铝酸钙水泥0.5～3份。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：所述耐火骨料为矾土，粒度≤10mm；所述耐火粉料为矾土，粒度＜0.088mm。
3.根据权利要求2所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：耐火骨料中粒度为5～10mm的矾土占总重量的41～50％。
4.根据权利要求3所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：它是由以下原料按重量份制成，粒度5～10mm的矾土25份，粒度0～5mm的矾土30份，粒度＜0.088mm的矾土30份，碳化硅15份、磷酸14份、铝酸钙水泥2份。
5.根据权利要求3所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：它是由以下原料按重量份制成，粒度5～10mm的矾土25份，粒度0～5mm的矾土35份，粒度＜0.088mm的矾土30份，碳化硅10份、磷酸14份、铝酸钙水泥2份。
6.根据权利要求1～5任一项所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：所述磷酸的重量百分比浓度为40％～60％。
7.根据权利要求1～5任一项所述的高炉出铁口用耐火材料，其特征在于：碳化硅的粒度＜0.088mm。
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