CN102249655B - 热风炉管道用韧性莫来石砖及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热风炉管道用韧性莫来石砖，它是由原料烧结莫来石10～25份，电熔莫来石10～20份，烧结刚玉或/和电熔刚玉或矾土电熔刚玉10～30份，氧化铝4～7份；高岭土细粉3～5份；粘土细粉3～5份；锆英砂细粉1～4份、金属铝细粉10～35份、纸浆3～4份和清水2～3份配制而成；先将各原料制成所需颗粒料和细粉料，将其混炼成泥料后进行胀压成型、干燥，入梭式窑中烧制即得成品。本发明根据热风管道使用条件，选用结构为针状和柱状的莫来石为主要原料，有利于交织网络结构的形成，提高制品的高温强度和抗热震能力；成型砖具有耐高温、体积稳定性好、高温强度大、抗热震稳定性好、抗化学侵蚀性强、高温蠕变率低等优点。

Description

热风炉管道用韧性莫来石砖及其制造方法

技术领域

本发明涉及热风炉管道，尤其是涉及一种热风炉管道用韧性莫来石砖，本发明还涉及热风炉管道用韧性莫来石砖的制造方法。

背景技术

目前高炉炼铁是应用最广泛的炼铁方式之一。通常每座高炉都要匹配三到四座热风炉，热风炉的作用是为高炉冶炼储存和提供热风，高炉和热风炉之间由热风管道相连接。热风管道包括热风支管、热风主管、混风室或竖管、倒流休风管、热风围管、送风支管等组成，作用是将热风从热风炉输送和分配到高炉的各个风口装置。从热风炉出来的热风（1000-1280℃）先经过与每座热风炉相连接的热风支管汇入热风主管，再通过混风室或竖管进入环在高炉体外的热风围管，在热风围管内将热风分配到高炉周围的送风支管装置进入高炉风口。

热风管道内衬最早使用一般的高铝砖和粘土砖，后又研发出了低蠕变高铝砖，2000年以后许多厂家开始采用低蠕变砖和红柱石砖。在使用过程中发现，高炉建好投产使用的1-5年间，许多热风管道内的工作层砖和各孔口部位的组合砖陆续开始变形、开裂、剥落和掉转，出现管道管壳发红、变形等严重问题，迫使炼铁厂以淋水、减低风温和风压以应急，然后采用灌浆或局部打开管壳进行浇注，由于这些临时措施无法从根本上解决问题，这些问题就成了严重影响高炉正常生产的主要原因。

由于悬空设置的热风管道内衬始终处于加热和送风交替循环的工作状态，经常处于由于温差变化引起的热应力作用和在高风温、高风压下引起持续的机械震动作用，此为还要受燃煤、气流、烟尘、碱蒸汽等对内衬砖的冲刷、腐蚀作用，所以对于热风管道内衬工作层用的耐火材料而言，不仅需要具有优异的抗蠕变性，还要具有优良的抗热震性、抗煤、气流和碱蒸汽的侵蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温、体积稳定性好、高温强度大、抗热震稳定性好、抗化学侵蚀性强、高温蠕变率低的热风炉管道用韧性莫来石砖，本发明还提供了该砖的制造方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的热风炉管道用韧性莫来石砖，它是由原料烧结莫来石、电熔莫来石、烧结刚玉或/和电熔刚玉或矾土电熔刚玉、氧化铝、高岭土、粘土、锆英砂、金属铝、纸浆和清水按照下述重量份配比和方法制备而成：

烧结莫来石10～25份，其中5mm<粒度≤8mm的颗粒料5～10份，1mm≤粒度≤5mm的颗粒料5～15份；电熔莫来石10～20份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料5～10份，-200目细粉5～10份；烧结刚玉或/和电熔刚玉或矾土电熔刚玉10～30份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料10～15份，-200目细粉10～15份；-260目氧化铝细粉4～7份；-200目高岭土细粉3～5份；-200目粘土细粉3～5份；-200目锆英砂细粉1～4份、-260目金属铝细粉10～35份、纸浆3～4份和清水2～3份；

制造方法：

第一步，配、混料

按上述配比称取各原料，将其中的细粉原料共混后制成混合粉料待用；将其中的颗粒料倒入混料器中干混2-3分钟，然后将1/2纸浆和清水一起加入混料器中搅拌混合3-6分钟，最后加入制成的混合粉料和剩余的纸浆后混炼10-15分钟；混炼好的泥料醒24小时以上后再回碾混炼3-6分钟进行成型；

第二步，成型、干燥

将醒好的泥料放入模具内加压使泥料产生胀压成型，然后取出砖坯放入托板上自然干燥24-48小时后转入干燥器内进行烘干，干燥器入口温度45±5℃，出口温度110±5℃，干燥时间72小时以上，控制砖坯水分<1.0%即可准备装窑；

第三步，烧成

用65-75mm厚的平形砖铺窑车车底，上覆1-3mm厚的窑砂，以窑车中心线为准布置砖垛，将窑车送入高温梭式窑中，按照15-20℃/h将温度升至300℃后，转为20-30℃/h将温度升至600℃，然后按30-40℃/h将温度升至1200℃，按20-30℃/h将温度升至1450℃，按8-12℃/h将温度升至1600℃后保温10-12小时；然后按15-20℃/h将温度降为1200℃，继续按30-40℃/h将温度降为800℃，然后用冷风机强冷至200℃以下即可出窑；

第四步，出车、检选

从窑内出来的成品砖需要轻拿轻放，以免碰损边角，将废品挑出后按指定地点和砖种码垛、堆放整齐即可。

本发明的优点在于根据热风管道的使用条件和对耐火材料制品的要求，选用莫来石为主要原料，莫来石的晶体结构为针状和柱状，有利于交织网络结构的形成，可提高制品的高温强度和抗热震能力；选用刚玉来强化基质，可以提高制品的荷重软化温度和抗侵蚀性能，锆英砂、金属硅选用纯度高、润滑性和分散性好的精选原料，能够促进制品的烧结，提高制品的强度和抗热震性能。与其他产品相比，本发明的韧性莫来石砖具有耐高温、体积稳定性好、高温强度大、抗热震稳定性好、抗化学侵蚀性强、高温蠕变率低等优点，用于热风管道内衬工作层的工作砖，可有效延长热风管道内衬的使用寿命。

具体实施方式

本发明所用原料的名称、产地、物理性能和化学组成如下表：

实施例1:

本发明所述的热风炉管道用韧性莫来石砖，它是由原料烧结莫来石A、电熔莫来石、烧结刚玉、电熔刚玉、氧化铝、高岭土、粘土、金属铝、纸浆和清水按照下述重量份配比和方法制备而成：

配比：烧结莫来石A  20份，其中5mm<粒度≤8mm的颗粒料10份，1mm≤粒度≤5mm的颗粒料10份；电熔莫来石10份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料5份，-200目细粉5份；烧结刚玉15～20份，电熔刚玉5～10份，粒度0.1～1mm的颗粒料和-200目细粉各一半；-260目氧化铝细粉5～7份；-200目高岭土细粉3份；-200目粘土细粉3份；-200目锆英砂细粉2～4份、-260目金属铝细粉10～20份、纸浆3～4份和清水2～3份；

制造方法：

第一步，配、混料

混料前将现场和设备清扫干净，同时检查混料器的碾砣和碾底是否保持30—40mm的间隙，刮板与碾底距离是否保持在10-12mm以内；

按上述配比称取各原料，将其中的细粉原料共混后制成混合粉料待用；将其中的颗粒料倒入混料器中干混2-3分钟，然后将1/2纸浆和清水一起加入混料器中搅拌混合3-6分钟，最后加入制成的混合粉料和剩余的纸浆后混炼10-15分钟，要求无白料和团料方可出碾；混炼好的泥料醒24小时以上后再回碾混炼3-6分钟进行成型；

第二步，成型、干燥

装模时要先根据图纸尺寸核对模型；加料时要防止泥料颗粒偏析，操作时要四角扒料，加压时要遵循先轻后重原则，并勤擦底板以防粘模；

由于管道砖为异型砖，带有多个弧面、沟槽和凸台，采用模压法进行加压成型时，模具的弧面、活块和滑衬较多，加压时砖体会出现密实程度不均匀的现象，影响砖体质量，所以将模压和挤压成型方法结合起来，使醒好的泥料在模具里加压使泥料产生胀压成型，这样便可消除砖体密实不均匀的现象；当达到成型工艺要求后取出砖坯放入托板上自然干燥24-48小时后转入干燥器内进行烘干，干燥器入口温度45±5℃，出口温度110±5℃，总干燥时间72小时以上，控制砖坯水分<1.0%即可准备装窑；

第三步，烧成

用65-75mm厚的平形砖铺窑车车底，上覆1-3mm厚的窑砂，以窑车中心线为准布置砖垛，将窑车送入高温梭式窑中以后，按照15-20℃/h将温度升至300℃后，转为20-30℃/h将温度升至600℃，然后按30-40℃/h将温度升至1200℃，按20-30℃/h将温度升至1450℃，按8-12℃/h将温度升至1600℃后保温10-12小时，烧成气氛为弱氧化气氛；然后按15-20℃/h将温度降为1200℃，继续按30-40℃/h将温度降为800℃，然后用冷风机强冷至200℃以下即可出窑；

第四步，出车、检选

从窑内出来的成品砖需要轻拿轻放，以免碰损边角，将废品挑出后按指定地点和砖种码垛、堆放整齐即可。

烧结成型的砖体性能指标为：

气孔率%  16.4                   体积密度g/cm³ 2.76

常温耐压强度MPa  124            荷重软开始温度℃ >1700

热震稳定性（1100℃水冷/次） 30   重烧线变化率（1500℃×2h/%）+0.04

蠕变率（1450℃×50h/%）  0.64    Al₂O₃  76.46%

Fe₂O₃   0.54%

实施例2：

本发明所述的热风炉管道用韧性莫来石砖，它是由原料烧结莫来石A、电熔莫来石、电熔刚玉、氧化铝、高岭土、粘土、锆英砂、金属铝、纸浆和清水按照下述重量份配比和方法制造而成：

烧结莫来石A  15～20份，其中5mm<粒度≤8mm的颗粒料7.5～10份，1mm≤粒度≤5mm的颗粒料7.5～10份；电熔莫来石15～20份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料7.5～10份，-200目细粉7.5～10份；电熔刚玉10～15份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料5～7.5份，-200目细粉5～7.5份；-260目氧化铝4～6份；-200目高岭土细粉3～5份；-200目粘土细粉5份；-200目锆英砂细粉1～3份、-260目金属铝细粉25～35份、纸浆3～4份和清水2～3份；

制造方法同实施例1。

烧结成型的砖体性能指标为：

气孔率%  15.6                  体积密度g/cm³ 2.62

常温耐压强度MPa  146            荷重软开始温度℃ 1680

热震稳定性（1100℃水冷/次） 30   重烧线变化率（1500℃×2h/%）+0.06

蠕变率（1450℃×50h/%）  0.47    Al₂O₃  67.34%

Fe₂O₃   0.76%

实施例3：

本发明所述的热风炉管道用韧性莫来石砖，它是由原料烧结莫来石B、电熔莫来石、矾土电熔刚玉、氧化铝、高岭土、粘土、锆英砂、金属铝、纸浆和清水按照下述重量份配比和方法制造而成：

配比：烧结莫来石B  20～30份，其中5mm<粒度≤8mm的颗粒料10～15份，1mm≤粒度≤5mm的颗粒料10～15份；电熔莫来石10～15份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料5～7.5份，-200目细粉5～7.5份；矾土电熔刚玉15份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料7.5份，-200目细粉7.5份；-260目氧化铝4～6份；-200目高岭土细粉3～5份；-200目粘土细粉5份；-200目锆英砂细粉1～3份、-260目金属铝细粉25～35份、纸浆3～4份和清水2～3份；

制造方法同实施例1。

烧结成型的砖体性能指标为：

气孔率%  16.7                  体积密度g/cm³ 2.64

常温耐压强度MPa  115            荷重软开始温度℃ 1635

热震稳定性（1100℃水冷/次） 30   重烧线变化率（1500℃×2h/%）+0.15

蠕变率（1450℃×50h/%）  0.43    Al₂O₃  72.72%

Fe₂O₃   1.37%。

Claims (2)

1.一种热风炉管道用韧性莫来石砖，其特征在于：它是由原料烧结莫来石、电熔莫来石、烧结刚玉或/和电熔刚玉或矾土电熔刚玉、氧化铝、高岭土、粘土、锆英砂、金属铝、纸浆和清水按照下述重量份配比配制而成：

烧结莫来石10～25份，其中5mm<粒度≤8mm的颗粒料5～10份，1mm≤粒度≤5mm的颗粒料5～15份；电熔莫来石10～20份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料5～10份，-200目细粉5～10份；烧结刚玉或/和电熔刚玉或矾土电熔刚玉10～30份，其中粒度0.1～1mm的颗粒料10～15份，-200目细粉10～15份；-260目氧化铝细粉4～7份；-200目高岭土细粉3～5份；-200目粘土细粉3～5份；-200目锆英砂细粉1～4份、-260目金属铝细粉10～35份、纸浆3～4份和清水2～3份。

2.根据权利要求1所述的热风炉管道用韧性莫来石砖的制造方法，其特征在于：它包括下述步骤：

第一步，配、混料

按上述配比称取各原料，将其中的细粉原料共混后制成混合粉料待用；将其中的颗粒料倒入混料器中干混2-3分钟，然后将1/2纸浆和清水一起加入混料器中搅拌混合3-6分钟，最后加入制成的混合粉料和剩余的纸浆后混炼10-15分钟；混炼好的泥料醒24小时以上后再回碾混炼3-6分钟进行成型；

第二步，成型、干燥

将醒好的泥料放入模具内加压使泥料产生胀压成型，然后取出砖坯放入托板上自然干燥24-48小时后转入干燥器内进行烘干，干燥器入口温度45±5℃，出口温度110±5℃，干燥时间72小时以上，控制砖坯水分<1.0%即可准备装窑；

第三步，烧成

用65-75mm厚的平形砖铺窑车车底，上覆1-3mm厚的窑砂，以窑车中心线为准布置砖垛，将窑车送入高温梭式窑中，按照15-20℃/h将温度升至300℃后，转为20-30℃/h将温度升至600℃，然后按30-40℃/h将温度升至1200℃，按20-30℃/h将温度升至1450℃，按8-12℃/h将温度升至1600℃后保温10-12小时；然后按15-20℃/h将温度降为1200℃，继续按30-40℃/h将温度降为800℃，然后用冷风机强冷至200℃以下即可出窑；

第四步，出车、检选

从窑内出来的成品砖需要轻拿轻放，以免碰损边角，将废品挑出后按指定地点和砖种码垛、堆放整齐即可。