CN102603318B - 大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，永久衬和工作衬分别通过基质纯净高强微孔轻质料和基质纯净的高强莫来石料浇注烘烤而成。本发明的内衬材料能够解决现有技术中的大中型热风炉管道内衬长期经受1200-1300℃的高温、频繁的温度波动以及高速含碱含碳介质的热风侵蚀而导致的内衬材料容易龟裂、塌陷和变形的技术问题。使用有本发明所述的永久衬和工作衬的热风炉管道，能够显著提高其使用寿命，并减少了修补停工的时间，大大提高了生产效率，具有巨大的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，具体地说，本发明涉及一种高炉管道内衬材料，尤其适用作大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料。
背景技术
高炉长寿，不仅是钢铁企业保持生产平稳的需要，同时也是降低成本、提高市场竞争力的需要，因而高炉的使用寿命是世界各国炼铁工作者最关心的问题之一。炼铁高炉热风管道是连接热风炉和高炉的热风通道，是高炉冶炼的关键设施。近年来，我们发现较多的大中型高炉在投产后不久就出现了热风主管道里面的耐火材料衬体开裂、剥落、甚至大面积脱落，引起了管道管壳发红、变形甚至发生事故等严重问题，迫使炼铁厂以淋水、减低风温和风压以应急，但这些都是临时的补救措施，无法从根本上解决问题，热风管道成了热风炉和高炉之间的定时炸弹，使高炉的正常冶炼面临严重的考验，严重威胁了钢铁的平稳生产。
热风炉管道内衬容易受到上升煤气流的摩擦和冲刷作用，碳素沉积，炉料中碱金属和其他有害金属的破坏。碳素沉积是指煤气沿着砌缝和炉衬自身的透气孔侵入内衬中，在适宜的温度下，分解成二氧化碳和析出碳，这种丝状的碳在适宜条件下无限扩展，致使内衬结构松散、强度下降、龟裂而破坏。如内衬中含有Fe2O3，则如同催化剂一样，使其方解和析出更严重。炉料中的碱金属氧化物会与内衬形成低熔点化合物，使之更易磨损，并且形成的固体碳会破坏内衬，另外，碱金属化合物会影响内衬强度。
通过对热风管道工作环境的仔细分析和热风管道内衬破坏过程的细致研究，大家认为合适的热风管道内衬材料在高温下需要具有一定韧性的和较高的耐磨性，同时还能够抵御碳气氛的渗透。耐火材料不仅要具有合理的蠕变率，还需要具有优异的高温热震性以抵抗管道的变形以及热应力的作用。管道材料由于承受频繁的温度波动，并且管道内的温度梯度较大，导致热应力分布不均易使内衬材料出现裂纹、开裂和剥落，从而使整个砌体损毁。因而为了提高管道砖衬寿命，需要大幅度提高内衬材料的热震稳定性。此外，热风管道内衬不仅要有较低的显气孔率、较高的耐压强度去抵抗煤气流、烟尘的冲刷，还要有低杂质(K2O+Na2O≤0.6)，以更好的抵抗碱蒸汽侵蚀的同时来降低内衬的剥落。
由此可见，热风管道的内衬必须抗热震性好、耐高温，抗碱性好，耐磨，抗氧化。
发明内容
为了解决现有技术中的大中型热风炉管道内衬长期经受1200-1300℃的高温、频繁的温度波动以及高速含碱含碳介质的热风侵蚀而导致的内衬材料容易龟裂、塌陷和变形的技术问题，本发明的目的在于提供一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料。本发明的内衬材料包括永久衬和工作衬，分别通过基质纯净高强微孔轻质料和基质纯净的高强莫来石料浇注烘烤而成。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，特征在于：所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料40-70wt％，0.2mm以下的聚丙烯球5-15wt％，0.074mm以下的一级矾土10-20wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3-6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉3-6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土3-10wt％，CA80水泥2-8wt％和三聚磷酸钠0-0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10-20wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10-20wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10-20wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5-10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石0-20wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石0-20wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石0-10wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石0-10wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5-10wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5-10wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石10-20wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3-6wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉3-6wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土3-10wt％；CA80水泥2-8wt％和三聚磷酸钠0-0.03wt％。
较佳地，所述的M70烧结莫来石和M70电熔莫来石中Al2O3的含量为70-77wt％，二氧化硅的含量为22-29wt％，Fe2O3的含量不高于0.2wt％，Na2O+K2O的含量不大于0.4wt％；所述的棕刚玉中Al2O3的含量不小于58wt％，Fe2O3的含量不高于1.0wt％，Na2O+K2O的含量不大于0.5wt％；所述的硅线石中Al2O3的含量不低于58wt％，Fe2O3的含量不高于1.0wt％，Na2O+K2O的含量不大于0.5wt％；所述的α-氧化铝中Al2O3的含量不低于99wt％，Fe2O3的含量不高于0.2wt％，Na2O+K2O的含量不高于0.15wt％；所述的硅微粉中SiO2含量不低于96wt％，Fe2O3的含量不高于1.0wt％，Na2O+K2O的含量不大于1.0wt％；所述的煅烧高岭土中Al2O3的含量不低于36wt％，Fe2O3的含量不高于0.50wt％。
较佳地，所述的微孔骨料为微孔轻质骨料，可以选择无定形耐火材料领域使用的常用微孔轻质骨料。
较佳地，本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料40wt％，0.2mm以下的聚丙烯球10wt％，0.074mm以下的一级矾土20wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土10wt％，CA80水泥8wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石10wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石10wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝5wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土5wt％；CA80水泥5wt％。
较佳地，本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料50wt％，0.2mm以下的聚丙烯球10wt％，0.074mm以下的一级矾土10wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土10wt％，CA80水泥7.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石15wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石5wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉3wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土3wt％；CA80水泥5.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
较佳地，本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料55wt％，0.2mm以下的聚丙烯球12wt％，0.074mm以下的一级矾土13wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％，CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1110-150℃烘烤而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石7wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石8wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉8wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉7wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％；CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
较佳地，本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬和工作衬在650-150℃烘烤25-100小时制成。
较佳地，本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬和工作衬在350-200℃烘烤40-75小时制成。
本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的永久衬的体积密度不高于1.3g/m3，Al2O3的含量不低于50wt％，Fe2O3的含量不高于1.2wt％，Na2O+K2O的含量不大于0.5wt％，CaO+MgO的含量不大于0.4wt％。
本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的工作衬的体积密度不低于2.6g/m3，Al2O3的含量不低于65wt％，Fe2O3的含量不高于1.2wt％，Na2O+K2O的含量不大于0.5wt％，CaO+MgO的含量不大于0.4wt％。
本发明的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料中，所述的工作衬的显气孔率不高于20％，耐火度不低于1790℃，荷重软化温度(0.2MPa)不低于1600℃，常温耐压强度不低于58MPa，1200℃的抗折强度不低于12.0MPa，1350℃的抗折强度不低于6.0MPa，1100℃水冷的热震稳定性不低于50次。本发明的内衬材料的技术指标具体参见表1。
表1：本发明的内衬材料的技术指标数据
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的内衬材料，综合了热风炉用低蠕变砖、红柱石砖、莫来石砖等的优良性能，具有良好的韧性和膨胀稳定性以及热震稳定性，高温下良好的耐磨性和抗侵蚀性、低杂质等优良性能于一体，同时对煤气等气氛的侵蚀性也具有优异的抵抗能力，满足大中型高炉热风管道长寿的要求；使用有本发明所述的永久衬和工作衬的热风炉管道，能够显著提高其使用寿命，并减少了修补停工的时间，大大提高了生产效率，具有巨大的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在150℃的烘烤100小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料40wt％，0.2mm以下的聚丙烯球10wt％，0.074mm以下的一级矾土20wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土10wt％，CA80水泥8wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在150℃烘烤100小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石10wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石10wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝5wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土5wt％；CA80水泥5wt％。
实施例2
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1150℃的烘烤15小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料50wt％，0.2mm以下的聚丙烯球10wt％，0.074mm以下的一级矾土10wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土10wt％，CA80水泥7.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1150℃烘烤15小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石15wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石5wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉3wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土3wt％；CA80水泥5.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
实施例3
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在150℃的烘烤100小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料55wt％，0.2mm以下的聚丙烯球12wt％，0.074mm以下的一级矾土13wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％，CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在150℃烘烤100小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石7wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石8wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉8wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉7wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％；CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
实施例4
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在650℃的烘烤25小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料55wt％，0.2mm以下的聚丙烯球12wt％，0.074mm以下的一级矾土13wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％，CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在650℃烘烤25小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石7wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石8wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉8wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉7wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％；CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
实施例5
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在350℃的烘烤40小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料55wt％，0.2mm以下的聚丙烯球12wt％，0.074mm以下的一级矾土13wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％，CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在350℃烘烤40小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石7wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石8wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉8wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉7wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％；CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
实施例6
一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在200℃的烘烤75小时而成，所述的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料55wt％，0.2mm以下的聚丙烯球12wt％，0.074mm以下的一级矾土13wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％，CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在200℃烘烤75小时而成，所述的基料中含有8-5mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为5-3mm的M70烧结电熔莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结电熔莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石7wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石8wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉8wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉7wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉5wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土7wt％；CA80水泥4.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
对实施例1-6所制备的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料的各技术指标进行测试。
表2和表3分别实施例1-6所制备的大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料的制备工艺条件和各技术指标。
表2
表3
Claims (1)
1.一种大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料，其特征在于，包括永久衬和工作衬，所述的永久衬由以下组分和含量的基料浇注并在1150℃烘烤15小时而成，所述的永久衬的基料中含有粒度为5mm以下的微孔骨料50wt％，粒度为0.2mm以下的聚丙烯球10wt％，粒度为0.074mm以下的一级矾土10wt％，粒度为0.001mm以下的α-氧化铝6wt％，粒度为0.001mm以下的硅微粉6wt％，粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土10wt％，CA80水泥7.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％；
所述的工作衬由以下组分和含量的基料浇注并在1150℃烘烤15小时而成，所述的工作衬的基料中含有粒度为8-5mm的M70烧结莫来石15wt％，粒度为5-3mm的M70烧结莫来石10wt％，粒度为3-1mm的M70烧结莫来石10wt％；粒度为8-5mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为3-1mm的M70电熔莫来石10wt％，粒度为1-0.1mm的M70电熔莫来石5wt％，粒度为0.074mm以下的M70电熔莫来石5wt％；粒度为5-3mm的棕刚玉5wt％，粒度为3-1mm的棕刚玉5wt％；粒度为0.02mm以下的硅线石15wt％；粒度为0.001mm以下的α-氧化铝3wt％；粒度为0.001mm以下的硅微粉3wt％；粒度为0.074mm以下的煅烧高岭土3wt％；CA80水泥5.97wt％和三聚磷酸钠0.03wt％。
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| CN201210063580.XA CN102603318B (zh) | 2012-03-13 | 2012-03-13 | 大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料 |
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