CN103864440A

CN103864440A - 一种干熄焦炉用碳化硅砖及其制备方法

Info

Publication number: CN103864440A
Application number: CN201410040255.0A
Authority: CN
Inventors: 董良军; 程平平; 李亚伟; 桑绍柏
Original assignee: YIXING DINGSHAN FIREPROOF EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: YIXING DINGSHAN FIREPROOF EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明公开了一种干熄焦炉用碳化硅砖，包括以下成分：SiC颗粒占60～75%、SiC细粉占15～25%、SiC微粉占3～9%、单质Si粉占1～8%，糊精占1～2%，外加1～3%的硅溶胶和1～2%的聚乙烯醇溶液。本发明还公开了此种干熄焦炉用碳化硅砖的制备方法，包括以下步骤：材料预混合；进一步混合和混练，出料；困料后混练，压制素坯；烧制成成品。本发明提供的干熄焦炉用碳化硅不仅生产工艺简单，并且具有高强度和优良的耐磨性、热震稳定性及抗氧化性。

Description

一种干熄焦炉用碳化硅砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳化硅砖，特别是一种干熄焦炉用碳化硅砖及其制备方法。

背景技术

干熄焦是干法熄灭炽热焦炭的简称。该技术使用冷惰性气体在专有的容器内与炽热的红焦进行热交换，焦炭冷却后循环的惰性气体将焦炭热量带出并进行回收。节能、环保、高效是干熄焦的主要优势，干熄焦还可以改善焦炭质量，对钢铁生产节约成本、提高生产效率十分有利。近年来，干熄焦工艺得到迅速的推广，目前我国在建和投入使用干熄焦装置已超过百座。

然而，干熄焦装置斜道区耐火材料使用环境恶劣，对材料的强度、耐磨性及热震稳定性提出了很高的要求，其寿命明显低于其他部位。斜道区耐火材料一旦严重损坏无法有效修补，从斜道往上必须全部拆除更换新的耐火材料，这样不仅造成耐火材料的单耗上升，还造成干熄焦装置熄焦能力降低。因此，干熄焦斜道区耐火材料的损坏问题亟待解决。根据斜道区耐火材料损坏机理，除了优化转体形状、强化施工外，选用合适的耐火材料也十分关键。

“干熄焦装置关键部位用莫来石-红柱石制品及其制备方法”（CN102161590A）专利技术，制备出来的莫来石-红柱石砖热膨胀率小，抗热震稳定性良好，但是其强度较低，难以长时间支撑上部炉体的重量，导致其寿命较短。“干熄焦用莫来石-碳化硅材料及制备”（CN1854106A）专利技术，从一定程度上提高了强度，但使用寿命仍然不够理想。“一种用于干熄焦炉的高导热Sialon-SiC复相陶瓷耐火材料及其生产方法”（CN101891487A）生产的高导热高强度耐火材料由于氮化工艺较为复杂，容易出现氮化不透的问题，从而影响使用寿命。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的干熄焦装置斜道区耐火材料易损坏，使用寿命短的问题。

技术方案：本发明提供以下技术方案：一种干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于包括以下成分：SiC颗粒占60～75%、SiC细粉占15～25%、SiC微粉占3～9%、单质Si粉占1～8%，糊精占1～2%，外加1～3%的硅溶胶和1～2%的聚乙烯醇溶液。

作为优化，所述SiC颗粒为大结晶SiC，SiC含量大于98.5%，按照50～70%的1～3mm和30～50%的0～1mm的粒径分布。

作为优化，所述SiC微粉粒径<10μm，单质Si粉粒径<0.045mm。

作为优化，所述硅溶胶中包括15～20%的SiO₂。

作为优化，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5～8%。

一种制备权利要求1所述的产品的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）先将SiC细粉、SiC微粉、单质Si粉和糊精混合4～10分钟得到预混合粉；

2）再将SiC颗粒置于混碾机中混合3～5分钟，之后加入硅溶胶和聚乙烯醇溶液并混练5～7分钟，最后加入预混合粉并混练25～30分钟，出料；

3）困料24小时，再在混碾机内混练10～30分钟，在100～180MPa压力下压制成素坯；

4）在干燥窑内于100～200℃干燥24h后，在空气气氛下烧制，烧制温度1450～1550℃并保温3～5小时，得到成品。

作为优化，所述步骤4）中烧制过程的升温制度为：室温～800℃，5℃/min；800℃保温2～6小时；800～1200℃，3℃/min；1200～1550℃，2℃/min。

有益效果：本发明与现有技术相比：本发明采用非氧化物作为原料，并且采用氧化烧成工艺，使产品在烧成过程中表面形成薄致密层，不仅可以减少碳化硅的进一步氧化，而且该产品具有自修复功能，显著提升了产品的热稳定性（1100℃水冷热震稳定性超过50次以上），常温耐压强度大于170Mpa，高温抗折强度大于45Mpa，产品的耐磨性达到cm³≦4。

具体实施方式

所述实施例中SiC颗粒均为大结晶SiC，SiC含量大于98.5%，按照50～70%的1～3mm和30～50%的0～1mm的粒径分布；并且SiC微粉粒径<10μm，单质Si粉粒径<0.045mm。硅溶胶中包括15～20%的SiO₂。聚乙烯醇溶液的浓度为5～8%。

实施例1

一种干熄焦炉用碳化硅砖的制备方法，其原料及其配比为：SiC颗粒占60%、SiC细粉占15%、SiC微粉占3%、单质Si粉占1%，糊精占1%，外加1%的硅溶胶和1%的聚乙烯醇溶液。

1）先将SiC细粉、SiC微粉、单质Si粉和糊精混合4分钟得到预混合粉；

2）再将SiC颗粒置于混碾机中混合3分钟，之后加入硅溶胶和聚乙烯醇溶液并混练5分钟，最后加入预混合粉并混练25分钟，出料；

3）困料24小时，再在混碾机内混练10分钟，在100MPa压力下压制成素坯；

4）在干燥窑内于100℃干燥24h后，在空气气氛下烧制，烧制温度1450℃并保温3小时，得到成品。

本实施例所制得的干熄焦炉用碳化硅砖的显气孔率为11.5～12%，体积密度为2.73～2.75cm³，常温抗折强度为43～48Mpa，高温抗折强度为37～42Mpa，耐压强度为181～193Mpa，热震稳定性水冷50次不开裂。

实施例2

一种干熄焦炉用碳化硅砖的制备方法，其原料及其配比为：SiC颗粒占65%、SiC细粉占22.5%、SiC微粉占7.5%、单质Si粉占3%，糊精占1.5%，外加2%的硅溶胶和1.5%的聚乙烯醇溶液。

1）先将SiC细粉、SiC微粉、单质Si粉和糊精混合7分钟得到预混合粉；

2）再将SiC颗粒置于混碾机中混合4分钟，之后加入硅溶胶和聚乙烯醇溶液并混练6分钟，最后加入预混合粉并混练27分钟，出料；

3）困料24小时，再在混碾机内混练20分钟，在140MPa压力下压制成素坯；

4）在干燥窑内于150℃干燥24h后，在空气气氛下烧制，烧制温度1500℃并保温4小时，得到成品。

本实施例所制得的干熄焦炉用碳化硅砖的显气孔率为12～12.5%，体积密度为2.75～2.77cm³，常温抗折强度为45～50Mpa，高温抗折强度为38～43Mpa，耐压强度为187～198Mpa，热震稳定性水冷50次不开裂。

实施例3

一种干熄焦炉用碳化硅砖的制备方法，其原料及其配比为：SiC颗粒占75%、SiC细粉占25%、SiC微粉占9%、单质Si粉占8%，糊精占2%，外加3%的硅溶胶和2%的聚乙烯醇溶液。

1）先将SiC细粉、SiC微粉、单质Si粉和糊精混合10分钟得到预混合粉；

2）再将SiC颗粒置于混碾机中混合5分钟，之后加入硅溶胶和聚乙烯醇溶液并混练7分钟，最后加入预混合粉并混练30分钟，出料；

3）困料24小时，再在混碾机内混练30分钟，在180MPa压力下压制成素坯；

4）在干燥窑内于200℃干燥24h后，在空气气氛下烧制，烧制温度1550℃并保温5小时，得到成品。

本实施例所制得的干熄焦炉用碳化硅砖的显气孔率为11～11.5%，体积密度为2.73～2.75cm³，常温抗折强度为41～46Mpa，高温抗折强度为39～44Mpa，耐压强度为179～188Mpa，热震稳定性水冷50次不开裂。

Claims

1.一种干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于包括以下成分：SiC颗粒占60～75%、SiC细粉占15～25%、SiC微粉占3～9%、单质Si粉占1～8%，糊精占1～2%，外加1～3%的硅溶胶和1～2%的聚乙烯醇溶液。

2.根据权利要求1所述的干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于所述SiC颗粒为大结晶SiC，SiC含量大于98.5%，按照50～70%的1～3mm和30～50%的0～1mm的粒径分布。

3.根据权利要求1所述的干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于所述SiC微粉粒径<10μm，单质Si粉粒径<0.045mm。

4.根据权利要求1所述的干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于所述硅溶胶中包括15～20%的SiO₂。

5.根据权利要求1所述的干熄焦炉用碳化硅砖，其特征在于所述聚乙烯醇溶液的浓度为5～8%。

6.一种制备权利要求1所述的产品的方法，其特征在于包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备干熄焦炉用碳化硅砖的方法，其特征在于所述步骤4）中烧制过程的升温制度为：室温～800℃，5℃/min；800℃保温2～6小时；800～1200℃，3℃/min；1200～1550℃，2℃/min。