CN101723691A

CN101723691A - 新型酸性炉衬耐火材料

Info

Publication number: CN101723691A
Application number: CN200910226631A
Authority: CN
Inventors: 张建奇
Original assignee: Changsha Huanyu Quartz Sand Co Ltd
Current assignee: Changsha Huanyu Quartz Sand Co Ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-09

Abstract

本发明公开了一种新型酸性炉衬耐火材料，各原料的质量百分含量为：3-5mm高纯微晶石英砂19-23％；1-2mm高纯微晶石英砂28-32％；0-1mm半烧结微晶石英砂20-24％；325目半烧结微晶石英砂24-28％；B₂O₃：0.8-1.1％；专用烧结剂XO为0.04-0.06％。本发明采用体积稳定、热膨胀小的预先烧结过的半烧结微晶石英砂粉为原料，同时加入了专用烧结剂，在高温时能形成固熔体结构，显著减少了炉衬使用过程中产生的体积膨胀，炉衬不容易形成裂纹，炉衬使用寿命大大延长。

Description

新型酸性炉衬耐火材料

技术领域

本发明涉及感应电炉用酸性耐火炉衬材料，具体涉及一种石英质感应电炉炉衬耐火材料。

背景技术

无芯感应电炉是目前发展迅速、用途广泛的一种熔化设备，广泛用于钢、铁及有色合金的铸造生产。如何提高感应电炉炉衬的使用寿命是目前铸造行业共同关心的课题。而影响电炉寿命的因素是一个系统工程。它包括炉衬材料性能、操作者的技术素质、筑炉工具、烘炉工艺、炉料的清洁以等，但炉衬材料性能才是影响炉衬寿命的首要因素，包括炉衬材料的体积密度、添加的烧结剂、水份含量以及颗粒级配和石英砂本身的质量等因素。

合格的炉衬材料须具备以下性能：1)具有良好的耐高温性，耐火度应大于1650～1700℃，软化温度应高于1650℃，因为内外壁温差较大，要求炉衬在热应力下有好的强度；2)具有足够的机械强度：因为炉衬壁较薄，却要承受很重的金属液，同时还要承受装料时的冲击载荷，并要考虑到炉料搭桥时，捅料时承受的机械冲击；3)炉衬需对液态金属及熔剂、溶渣等物具有稳定的物理化学性能，不应使与炉渣相反应剧烈，而加速对炉衬的浸蚀；4)导电和导热系数小，以保证在高温下有良好的电气绝缘性，保证安全生产；5)炉衬的热膨胀系数宜尽量小，热稳定性好，能抗急冷急热，以免产生龟裂和剥落。

当前世界上先进的感应电炉制造公司如德国JUNKER公司、美国INDUCTOTHERM公司、日本三菱公司及日本东芝感应炉制造厂都广泛使用瑞典生产的筑炉材料。随着我国进口感应电炉的逐渐增加，每年用于购买炉衬材料的费用居高不下。我国是世界上石英砂生产大国，石英砂的质量无论SiO₂的含量、石英砂晶型均属世界一流，如何利用现有资源优势，成为我们的研究课题。

发明内容

本发明目的在于针对传统型酸性炉衬耐火材料使用时体积膨胀大、容易形成裂纹、且对熔化设备有一定破坏性等不足，提供一种新型酸性炉衬耐火材料。

本发明的技术方案如下：

由于石英砂的粒度配比及结晶大小，对炉料密度、机械强度、耐火度、烧结性能、石英晶型转变和膨胀性能以及炉衬的矿物组成等有重要影响。本发明选取结晶粗大的石英砂为原料，通过现场试验汇集了大量数据，形成了独特的颗粒配比。各原料的质量百分含量为：①3-5mm高纯微晶石英砂19-23％；②1-2mm高纯微晶石英砂28-32％；③0-1mm半烧结微晶石英砂20-24％；④325目半烧结微晶石英砂24-28％；⑤硼酐(B₂O₃)0.8-1.1％；⑥专用烧结剂XO为0.04-0.06％。

为了达到最佳使用性能，本发明所述新型酸性炉衬耐火材料各原料的优选质量百分含量为：①3-5mm高纯微晶石英砂21％；②1-2mm高纯微晶石英砂30％；③0-1mm半烧结微晶石英砂22％；④325目半烧结微晶石英砂26％；⑤硼酐(B₂O₃)1％；⑥专用烧结剂XO为0.05％。

本发明的新型酸性炉衬耐火材料经选矿、粗破、洗料、细破、分筛、检测、烘干、检测、配料、混料、检验、包装等步骤制成。所述新型酸性炉衬耐火材料各主要化学成分的质量百分比为：SiO₂≥98.15％；Al₂O₃≤0.53％；Fe₂O₃≤0.30％；TiO₂≤0.05％；R₂O≤0.10％；H₂O≤0.50；CaO≤0.05％；NaOH≤0.17％。

经检测，新型酸性炉衬耐火材料的散料体积密度≥1.8g/m³；衬层体积密度≥2.05g/m³；粒度D_max≤5.1mm。

因此，本发明的优点在于：

1、由于采用体积稳定、热膨胀小的预先烧结过的半烧结微晶石英砂粉，同时加入了专用烧结剂XO，在高温时能形成固熔体结构，由此大大降低炉衬使用过程中产生的体积膨胀，炉衬不容易形成裂纹，从而提高炉衬使用寿命。

2、通过对产品颗粒及级配的优化研究，形成了独特的颗粒配比，合理的粒度分布改善了材料体积密度、抗折强度、抗压强度及气孔率，从而提高了耐火材料的炉料密度、机械强度、耐火度、抗渣和抗钢液的侵蚀能力等性能，显著延长了炉衬使用寿命，降低了使用成本。

3、本发明选用的石英砂原料具有结晶粗大的特点，由于结晶粗大的石英砂处于较低的能量位置，在晶型转变过程中要吸收较多的能量，即在较高的温度条件下才能发生晶型转变，而此时石英颗粒周围的细粉已有足够数量的液相出现，因此可以缓冲石英颗粒在晶型转变时所产生的较大的体积膨胀，并充填因颗粒崩裂而产生的裂缝和缝隙，从而提高了炉衬烧结的致密性。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按发明内容所述的任一方式实施。

实施例1：

选取结晶粗大的石英砂为原料，各原料的质量百分含量为：3-5mm高纯微晶石英砂21％；1-2mm高纯微晶石英砂30％；0-1mm半烧结微晶石英砂22％；325目半烧结微晶石英砂26％；硼酐(B₂O₃)为1％；专用烧结剂XO为0.05％。经选矿、粗破、洗料、细破、分筛、检测、烘干、检测、配料、混料、检验、包装等步骤制成。

经检测，本发明产品与德国JUNKER公司产品主要性能对比如下：

以上检测数据表明，本发明产品的热膨胀(1000℃)比德国JUNKER公司同类产品要低，因此使用过程中产生的体积膨胀减少，炉衬不容易形成裂纹；本发明产品SiO₂的含量较德国JUNKER公司同类产品要高，由于石英砂的耐火度主要取决于SiO₂的含量，因此本发明产品具有较高的耐火度；本发明产品中Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质含量比德国JUNKER公司同类产品低，由于该类碱金属氧化物能使炉衬产生熔洞，从而影响炉衬的使用寿命，因此本发明产品具有较长的使用寿命；同时，本发明产品的抗折强度、抗压强度等性能均优于德国JUNKER公司同类产品。

实施例2：

选取结晶粗大的石英砂为原料，各原料的质量百分含量为：3-5mm高纯微晶石英砂20％；1-2mm高纯微晶石英砂30％；0-1mm半烧结微晶石英砂23％；325目半烧结微晶石英砂26％；硼酐(B₂O₃)为1％；专用烧结剂XO为0.04％。经选矿、粗破、洗料、细破、分筛、检测、烘干、检测、配料、混料、检验、包装等步骤制成。

Claims

1.一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于，各原料的质量百分含量为：①3-5mm高纯微晶石英砂19-23％；②1-2mm高纯微晶石英砂28-32％；③0-1mm半烧结微晶石英砂20-24％；④325目半烧结微晶石英砂24-28％；⑤无水硼酸：0.8-1.1％；⑥XO：0.04-0.06％。

2.根据权利要求1所述的一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于，各原料的质量百分含量为：①3-5mm高纯微晶石英砂21％；②1-2mm高纯微晶石英砂30％；③0-1mm半烧结微晶石英砂22％；④325目半烧结微晶石英砂26％；⑤B₂O₃：1％；⑥XO：0.05％。

3.根据权利要求1所述的一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于，各主要化学成分的质量百分比为：SiO₂≥98.15％；Al₂O₃≤0.53％；Fe₂O₃≤0.30％；TiO₂≤0.05％；R₂O≤0.10％；H₂O≤0.50；CaO≤0.05％；NaOH≤0.17％。

4.根据权利要求1所述的一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于：所述散料体积密度≥1.8g/m³。

5.根据权利要求1所述的一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于：所述衬层体积密度≥2.05g/m³。

6.根据权利要求1所述的一种新型酸性炉衬耐火材料，其特征在于：所述粒度D_max≤5.1mm。