CN103553654A - 一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料及其制备方法，浇注料由矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、抗氧化剂、添加剂和结合剂原料制成，该浇注料解决了现有Al2O3-SiC-C质浇注料的抗氧化性能差、抗铁水侵蚀和抗渣侵蚀差的问题，利用氧氮化硅具有很好的抗氧化性能和抗熔融有色金属和盐的侵蚀性能的特点，同时利用熔融的SiO2和硅酸盐以及熔融的A1和Cu等非铁金属对氧氮化硅陶瓷不浸润的原理，该浇注料制得的高炉出沟铁耐火衬料熔损速率较低，能明显提高出铁沟的通铁量，使出铁沟的使用寿命更长。

Description

一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火浇注料技术领域，具体涉及一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料及其制备方法。 
背景技术
在冶金行业早期，出铁沟工作衬用耐火材料以焦油作结合剂，以粘土、焦粉、沥青等廉价材料为主，形成了Al2O3-C系铁沟料。这种材料强度较低，并含有大量的焦粉，且没有防氧化剂，使得其抗氧化性较差，焦粉、沥青氧化后放出大量烟气，环境污染严重。为适应高生产能力、大容积高炉的生产条件，从上个世纪60年代起，在出铁沟工作衬用耐火材料中引入SiC，开发了具有优异的耐剥落性和耐侵蚀的Al2O3-SiC-C质耐火材料。Al2O3-SiC-C质浇注料已经发展了半个世纪，整个体系已经得到很大改善，随着炼铁领域的技术进步，高炉向大型化、高压化方向发展，导致出铁速度增加，处理量增大，高炉的铁水、渣的温度上升，导致目前出铁沟用Al2O3-SiC-C质浇注料使用寿命受到严重影响。 
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种高炉出铁沟用Al2O3
-Si2N2O-C浇注料及其制备方法，使用该浇注料制得的高炉出沟铁耐火衬料熔损速率较低，能明显提高出铁沟的通铁量，使出铁沟的使用寿命更长。
本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，由下述重量百分比的原料制成：矾土45～65%、白刚玉18～30%、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%； 
所述的添加剂为三聚磷酸钠。
所述的抗氧化剂为金属铝粉。 
所述的结合剂为CA-80铝酸钙水泥。 
所述矾土的Al2O3含量≥88%，矾土包括8～5mm、5～3mm和3～1mm三种颗粒级配，8～5mm的矾土占原料总重量的10～15%，5～3mm的矾土占原料总重量的15～20%，3～1mm的矾土占原料总重量的20～30%。 
所述白刚玉的Al2O3含量≥99%，白刚玉包括1～0mm和200目两种颗粒级配，1～0mm的白刚玉占原料总重量的10～15%，200目的白刚玉占原料总重量的8～15%。 
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料的制备方法，包括以下步骤： 
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土10～15%、5～3mm的矾土15～20%、3～1mm的矾土20～30%、1～0mm的白刚玉10～15%、200目的白刚玉8～15%
d、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5～7%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。
有益效果
本发明的Al2O3-Si2N2O-C质浇注料解决了现有Al2O3-SiC-C质浇注料的抗氧化性能差、抗铁水侵蚀和抗渣侵蚀差的问题，本发明利用氧氮化硅（Si2N2O）具有很好的抗氧化性能和抗熔融有色金属和盐的侵蚀性能的特点，同时利用熔融的SiO2和硅酸盐以及熔融的A1和Cu等非铁金属对氧氮化硅陶瓷不浸润的原理，该浇注料制得的高炉出沟铁耐火衬料熔损速率较低，能明显提高出铁沟的通铁量，使出铁沟的使用寿命更长。
具体实施方式
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，由下述重量百分比的原料制成：矾土45～65%、白刚玉18～30%、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%； 
所述矾土的Al2O3含量≥88%，矾土包括8～5mm、5～3mm和3～1mm三种颗粒级配，8～5mm的矾土占原料总重量的10～15%，5～3mm的矾土占原料总重量的15～20%，3～1mm的矾土占原料总重量的20～30%。
所述白刚玉的Al2O3含量≥99%，白刚玉包括1～0mm和200目两种颗粒级配，1～0mm的白刚玉占原料总重量的10～15%，200目的白刚玉占原料总重量的8～15%。 
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料的制备方法，包括以下步骤： 
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；抗氧化剂、添加剂和结合剂为浇注料中常用到的试剂。
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用； 
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土10～15%、5～3mm的矾土15～20%、3～1mm的矾土20～30%、1～0mm的白刚玉10～15%、200目的白刚玉8～15%
、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5～7%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。
实施例1
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料的制备方法，包括以下步骤：
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、金属铝粉、三聚磷酸钠和CA-80铝酸钙水泥，备用；
所述矾土的Al2O3含量≥88%；所述白刚玉的Al2O3含量≥99%；氧氮化硅：Si2N2O≥89%，硅微粉：SiO2≥92%，金属硅粉，Si≥87%
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；α-Al2O3微粉粒度为3μm，硅微粉粒度为1μm，金属硅粉粒度为0.088mm。
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土10%、5～3mm的矾土20%、3～1mm的矾土30%、1～0mm的白刚玉10%、200目的白刚玉8%、氧氮化硅10%、α-Al2O3微粉5%、硅微粉1.92%、金属硅粉1%、球状沥青1%、金属铝粉0.08%、三聚磷酸钠1%和CA-80铝酸钙水泥2%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。 
将得到的浇注料磨具浇注成型；成型后的浇注料在110℃的温度下烘烤24~48小时。 
该浇注料的理化指标如下表所示： 
 
将该浇注料的使用效果与出铁沟目前用Al2O3-SiC-C质浇注料的使用效果进行对比，结果如下表所示：
Figure 812215DEST_PATH_IMAGE002
 
高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C质浇注料在实验室试验过程中，熔损均匀，且无背部氧化现象，氧化失重率小，表现出良好的抗熔渣侵蚀性能和抗氧化性能。从该浇注料的试验使用效果看，高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C质浇注料在高炉出铁沟工作衬的使用可以有效的提高出铁沟的使用寿命和通铁量，降低耐材吨铁消耗。
实施例2
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料的制备方法，包括以下步骤：
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、金属铝粉、三聚磷酸钠和CA-80铝酸钙水泥，备用；
所述矾土的Al2O3含量≥88%；所述白刚玉的Al2O3含量≥99%；氧氮化硅：Si2N2O≥89%，硅微粉：SiO2≥92%，金属硅粉，Si≥87%
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；α-Al2O3微粉粒度为3μm，硅微粉粒度为1μm，金属硅粉粒度为0.088mm。
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土15%、5～3mm的矾土15%、3～1mm的矾土20%、1～0mm的白刚玉15%、200目的白刚玉10%、氧氮化硅20%、α-Al2O3微粉4%、硅微粉3%、金属硅粉2%、球状沥青4%、金属铝粉1%、三聚磷酸钠4%和CA-80铝酸钙水泥5%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。 
实施例3
一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料的制备方法，包括以下步骤：
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、金属铝粉、三聚磷酸钠和CA-80铝酸钙水泥，备用；
所述矾土的Al2O3含量≥88%；所述白刚玉的Al2O3含量≥99%；氧氮化硅：Si2N2O≥89%，硅微粉：SiO2≥92%，金属硅粉，Si≥87%
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；α-Al2O3微粉粒度为3μm，硅微粉粒度为1μm，金属硅粉粒度为0.088mm。
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土10%、5～3mm的矾土15%、3～1mm的矾土20%、1～0mm的白刚玉10%、200目的白刚玉8%、氧氮化硅20%、α-Al2O3微粉2%、硅微粉2%、金属硅粉2%、球状沥青2%、金属铝粉1%、三聚磷酸钠2%和CA-80铝酸钙水泥6%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。 

Claims (7)

1.一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：由下述重量百分比的原料制成：矾土45～65%、白刚玉18～30%、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%。
2.如权利要求1所述的一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：所述的添加剂为三聚磷酸钠。
3.如权利要求1所述的一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：所述的抗氧化剂为金属铝粉。
4.如权利要求1所述的一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：所述的结合剂为CA-80铝酸钙水泥。
5.如权利要求1所述的一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：所述矾土的Al2O3含量≥88%，矾土包括8～5mm、5～3mm和3～1mm三种颗粒级配，8～5mm的矾土占原料总重量的10～15%，5～3mm的矾土占原料总重量的15～20%，3～1mm的矾土占原料总重量的20～30%。
6.如权利要求1所述的一种高炉出铁沟用Al2O3-Si2N2O-C浇注料，其特征在于：所述白刚玉的Al2O3含量≥99%，白刚玉包括1～0mm和200目两种颗粒级配，1～0mm的白刚玉占原料总重量的10～15%，200目的白刚玉占原料总重量的8～15%。
7.如权利要求1所述浇注料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、取矾土、白刚玉、氧氮化硅、α-Al2O3微粉、硅微粉、金属硅粉、球状沥青、抗氧化剂、添加剂和结合剂，备用；
b、将矾土磨成细粉，分级成8～5mm、5～3mm和3～1mm三种不同粒度的颗粒原料，备用；将白刚玉磨成细粉，分级成1～0mm和200目两种不同粒度的颗粒原料，备用；将氧氮化硅磨成320目的细粉，备用；
c、按重量百分比取：8～5mm的矾土10～15%、5～3mm的矾土15～20%、3～1mm的矾土20～30%、1～0mm的白刚玉10～15%、200目的白刚玉8～15%、氧氮化硅2～20%、α-Al2O3微粉2～10%、硅微粉1～7%、金属硅粉1～8%、球状沥青1～8%、抗氧化剂0.08～2%、添加剂1～10%和结合剂2～8%，将上述原料加入搅拌机，搅拌3～5min后得到干混料，然后加入干混料重量百分比5～7%的水，然后搅拌5min，得到浇注料。
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