CN102432309B

CN102432309B - 一种复相转晶砖及其生产方法

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Publication number: CN102432309B
Application number: CN 201110262750
Authority: CN
Inventors: 李满涛; 李良辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN102432309A

Abstract

本发明涉及一种耐火材料，特别是应用于非焦炼铁的一种复相转晶砖及其生产方法。该复相转晶砖由以下重量组份组成：粒度1-3mm的电熔刚玉为40-43%；粒度0-1mm的电熔刚玉为13-15%；粒度200目的电熔刚玉为13-14%；SiC微粉为14-15%；Si微粉为3-4%；粘土粉为5%；氧化铝粉为2-3%；泡化碱为6%；经原料混合、墒匀、成型，在还原气氛下高温烧结等工序，制成具有高温体积稳定性强、热膨胀系数小、抗氧化性强、抗熔融金属、碱金属侵蚀等性能指标优良的复相转晶砖。本发明解决了遂道窑熔炼钢铁这种新型技术向产业化推广的难题，也解决了氧化铁在熔炼过程中对耐火材料的氧化、侵蚀、渣性等问题。

Description

一种复相转晶砖及其生产方法

技术领域：

本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及应用于非焦炼铁的一种复相转晶砖及其生产方法。

背景技术：

在炼铁行业，高炉炼铁这项成熟的技术一直占据主导地位。但是高炉炼铁不但要消耗大量焦炭等资源还会造成详相当严重的环境污染。随着自然资源逐渐匮乏，寻找新的炼铁技术已经是刻不容缓的问题了。在提倡开发新能源，保护人类居住环境的号召下，熔融还原炼铁技术（即非焦炼铁技术）在近年也逐步得了到人们的重视。

随着熔融还原炼铁技术（即非焦炼铁技术）逐渐的应用，一种适合于熔融还原炼铁的生产的新型隧道窑，即明焰窑车式隧道窑也应运而生。熔融还原炼铁技术主要有两种比较成熟的方法：熔融炼铁和以固相反应为基础的海绵铁生产方法。海绵铁生产主要是用铁精矿、氧化铁皮等含氧化铁高的原料，在还原介质作用下还原成金属铁。这种生产方法多用窑具（匣钵）生产。在Fｅ₃Ｃ的催化作用下反应，使纤维状的炭沉积带来的体积膨胀导致耐火材料组织脆化、裂纹扩展，最终是使材料崩裂，甚至粉化。这样就大大降低了窑具的使用寿命。目前这些窑具材料多采用堇青石质、粘土质等铝硅系耐火材料制成，窑具的热导率较低，需要很长时间才能把热量传到窑具中心，从而造成保温时间过长、能耗过高、严重影响了生产效率，也增加了生产成本。因此，一种熔炼液体铁的生产新型隧道窑应运而生，但是这种明焰窑车式隧道窑对耐火材料的要求非常高。通过几年实验，用过十几种耐火材料，效果均都不理想。下面介绍几种使用情况：一是高铝砖：在炉子上试用，一次就全部氧化成“面包”；二是石墨坩埚：不沾渣，但是能用三次就会彻底被侵蚀；三是锆刚玉砖：使用三次就被冲刷穿孔；四是用捣打料捣打：严重氧化剥落，钢水里面混有杂质；五是镁炭砖：因急冷急热，对含碳耐火材料有氧化作用，熔渣和铁水在高温下容易形成腐蚀作用。

熔炼液体铁的生产新型隧道窑它最关键的技术在于耐火材料的抵抗能力，明焰窑车式隧道窑炼铁不但气氛对耐火材料的氧化、侵蚀非常严重，而且窑体还要经受急冷急热的考验。原来大多采用的单晶、双晶体材质，根本没有抗拒能力。因此要想满足这种明焰窑车式隧道窑炼铁，就必须从耐火材料方面有所突破。

发明内容：

综上所述，为了解决明焰窑车式隧道窑炼铁对耐火材料的要求，利用电熔刚玉作原料，再结合加入具有抗氧化、抗侵蚀、抗热震性、抗渣性、高荷软等性能的材料而研制出一种复相转晶型（多晶体转化、再结合）的耐火材料，该产品可以满足明焰窑车式隧道窑炼铁的严格要求。这种复相转晶砖以可成定型或者不定型耐火材料，满足不同场合的需要。

本发明是可以通过以下技术方案实现：

一种复相转晶砖，以重量百分比表示，它由以下原料组成：

粒度1-3mm的电熔刚玉为40- 43%；粒度0-1 mm的电熔刚玉为13-15%；粒度200目的电熔刚玉为13-14%；SiC微粉为14-15%；Si微粉为3-4%；粘土为5%；氧化铝粉为2-3%；泡化碱为6 %。

本发明还可以通过以下技术方案实现：

一种复相转晶砖，以重量百分比表示，它由以下原料组成：

粒度1-3mm的电熔刚玉为41-43%；粒度0-1 mm的电熔刚玉为14-15%；粒度200目的电熔刚玉为13-14%；SiC微粉为14-15%；Si微粉为3-4%；粘土为5%；氧化铝粉为2-3%；泡化碱为6%。

进一步，所述的Si微粉的细度为200目。

进一步，所述的粘土为广西粘土或鲁山粘土。

进一步，所述的粘土细度为180目。

本发明还可以通过以下技术方案实现：

一种复相转晶砖的生产方法，该方法包括以下步骤：

第一步、将各种原料按比例要求充分掺和、混合均匀；

第二步、将混合好的原料墒均2-4小时；

第三步、按设计砖型压制成型；

第四步，将成型的砖坯先在30-50℃条件下干燥3-5天；然后入窑，在还原气氛下烧制，温度先从室温经15小时缓慢升到200℃，排除砖坯里的水分，然后经过100小时升温至1600℃，保温3小时后逐渐降温至室温，既得本发明的复相转晶砖。

测定本发明的复相转晶砖的理化指标如下：

A1₂O₃ ，% 75—78；

SiC和Si₃N₄，% 14—18；

Fｅ₂0₃，% ＜1.0；

显气孔率，% ≤17；

体积密度，g/cm³2.9—3.05；

常温耐压强度，MPa 100—124；

0.2 MPa荷重开始软化温度，℃ 1680—1750；

耐火度，℃ 1790—1820；

导热系数（1000℃），w/m.k 6—4.86。

本发明的有益效果：

1、本发明解决了遂道窑熔炼钢铁这种新型技术向产业化推广的难题，也解决了氧化铁在熔炼过程中对耐火材料的氧化、侵蚀、渣性问题。

2、本发明的产品具有高温体积稳定性强、热膨胀系数小、抗氧化性强、抗熔融金属、碱金属侵蚀等特点。

3、本发明的产品不但在高温下可塑变形小，形成的液相粘度相当大，而且抗渣耐剥落，对抗渣有优异的抗侵蚀性能、抑制砖的氧化，结晶强度大，是常规的耐火材料无法比拟的。

4、本发明的产品也适合用于非焦冶炼、隧道窑熔炼钢铁的窑炉的窑车上和窑内衬容易接触和必须接触原料的部位。

5、本发明的复相转晶砖可用在在炉外精炼炉中间包可作涂抹料或喷涂料，此种涂料不会引起钢水二次氧化，保温性良好。

6、本发明的产品还适用锰铁合金炉，钢冶炼炉、铅冶炼炉、银冶炼炉、金冶炼炉、镍冶炼炉、锌冶炼炉、钼冶炼炉、娣冶炼炉。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一：

一种复相转晶砖及生产方法

本发明的复相转晶砖，以重量百分含量表示，原料中含有粒度1-3mm的电熔刚玉为43%，粒度0-1 mm的电熔刚玉为13%，粒度200目的电熔刚玉为13%， SiC微粉为14%，200目的Si微粉为 4%，180目的广西粘土为5%，其中Al₂O₃含量在30~35%，氧化铝粉为2%，泡化碱为6%。

将各种组分按照要求粉碎，筛选，混合均匀，将混合好的原料墒均3小时，压制成型。

根据砖的尺寸大小不同，采用400-1000吨的摩擦压砖机，按设计砖型冷模压制成型；压砖时注意排气，成型的砖坯尺寸公差小于lmm；按砖坯体积、密度要求控制成型质量，同时要求表面光洁平整，不能有麻点、坑凹、裂纹等。

成型的砖坯在30-50℃条件下干燥3~5天，使砖坯内80%水分排出，然后再还原气氛下高温烧成。

用实验炉来烧制：先将砖坯从室温经15小时缓慢升到200℃，排除砖坯里的水分，然后经过100小时升温至1600℃，保温3小时后逐渐降温至室温，既得本发明的复相转晶砖，测定理化指标。

本实施例一得到的复相转晶砖的理化指标，结果如下：

A1₂O₃ ， % 76；

SiC和Si₃N₄，% 17；

Fｅ₂0₃，%0.8；

显气孔率，% 17；

体积密度，g/cm³3.0；

常温耐压强度，MPa 124；

0.2 MPa荷重开始软化温度，℃ 1750；

耐火度，℃ 1820；

导热系数（1000℃），w/m.k 4.86。

实施例二

本发明的复相转晶砖，以重量百分含量表示，原料中含有粒度1-3mm的电熔刚玉为40%，粒度0-1 mm的电熔刚玉为15%，200目的电熔刚玉粒度为13%，SiC微粉为15%，200目的Si微粉为3%，180目的广西粘土为5%，其中Al₂O₃含量在30~35%；氧化铝粉为3%。泡化碱6%。其它与实施例一相同，不在叙述。

本实施例二得到的复相转晶砖的理化指标，结果如下，

A1₂O₃ ，% 78；

SiC和Si₃N₄，% 17；

Fｅ₂0₃，% 0.8；

显气孔率，% 17.5：

体积密度，g/cm³2.95；

常温耐压强度，MPa 120；

0.2 MPa荷重开始软化温度，℃ 1700；

耐火度，℃ 1800；

导热系数（1000℃），w/m.k 5.0。

实施例三

本发明的复相转晶砖，以重量百分含量表示，原料中含有粒度1-3mm的电熔刚玉为41%，粒度0-1 mm的电熔刚玉为14%，粒度200目的电熔刚玉为14%，SiC微粉为14%，200目的Si微粉为3%，180目的鲁山粘土为5%，其中Al₂O₃含量在30~35%，氧化铝粉为3%；泡化碱6%。其它与实施例一相同，不在叙述。

本实施例三得到的复相转晶砖的理化指标，结果如下，

A1₂O₃ ，% 77；

SiC和Si₃N₄，% 16；

Fｅ₂0_{3 ，%} 0.7；

显气孔率，% 17；

体积密度，g/cm³3.0；

常温耐压强度，MPa 118；

0.2 MPa荷重开始软化温度，℃ 1700；

耐火度，℃ 1810；

导热系数（1000℃），w/m.k 5.0。

实施例四

本发明的复相转晶砖，以重量百分含量表示，原料中含有粒度1-3mm的电熔刚玉为42%，粒度0-1 mm的电熔刚玉为15%，粒度200目的电熔刚玉为13%，SiC微粉为14%，粒度200目的Si微粉为3%，粒度180目广西粘土为5%，其中Al₂O₃含量在30~35%，氧化铝粉为2%；泡化碱的加入量为6%。其它与实施例一相同，不在叙述。

本实施例四得到的复相转晶砖的理化指标，结果如下，

A1₂O₃ ，% 76；

SiC和Si₃N₄，% 18；

Fｅ₂0₃，% 0.9；

显气孔率，% 17；

体积密度，g/cm³3.0；

常温耐压强度，MPa 120；

0.2 MPa荷重开始软化温度，℃ 1720；

耐火度，℃ 1800；

导热系数（1000℃），w/m.k 5.2。

本发明的复相转晶砖在隧道窑窑车式熔炼液体钢铁的生产作为耐火材料运用。通过在这种炉子上使用，现以用40多次，而且还在继续使用，表明本发明的复相转晶砖达到抵抗熔炼过程中产生的氧化、侵蚀、冲刷等作用，性能优良。

Claims

1.一种复相转晶砖，其特征在于，以重量百分比表示，它由以下原料组成：粒度1-3mm的电熔刚玉为40- 43%；粒度0-1 mm的电熔刚玉为13-15%；粒度200目的电熔刚玉为13-14%；SiC微粉为14-15%；Si微粉为3-4%；广西粘土或鲁山粘土为5%；氧化铝粉为2-3%；泡化碱为6 %。

2.根据权利要求1所述的一种复相转晶砖，其特征在于，以重量百分比表示，它由以下原料组成：粒度1-3mm的电熔刚玉为41-43%；粒度0-1 mm的电熔刚玉为14-15%；粒度200目的电熔刚玉为13-14%；SiC微粉为14-15%；Si微粉为3-4%；广西粘土或鲁山粘土为5%；氧化铝粉为2-3%；泡化碱为6%。

3.根据权利要求1或2所述的一种复相转晶砖，其特征在于：所述的Si微粉的细度为200目。

4.根据权利要求1或2所述的一种复相转晶砖，其特征在于：所述的粘土的细度为180目。

5.一种如权利要求1或2所述的一种复相转晶砖的生产方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步、将各种原料按比例要求充分掺和、混碾；

第二步、将混合好的原料墒均2-4小时；

第三步、按设计砖型压制成型；

第四步、将成型的砖坯先在30-50℃条件下干燥3-5天，然后入窑，在还原气氛下烧制，温度先从室温经15小时缓慢升到200℃，排除砖坯里的水分，再经过100小时升温至1600℃，保温3小时后逐渐降温至室温，既得复相转晶砖。