CN103896606B - 一种高炉陶瓷杯用耐火材料 - Google Patents

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Abstract

一种高炉陶瓷杯用耐火材料，由下述重量百分比的原料，总量100%组成：棕刚玉72～85%，碳化硅0～10%，工业废料5～15%，α-氧化铝粉0～10%，结合粘土2～6%；外加占上述原料总重量3～4%的木质素溶液；制备步骤为：（1）混炼（2）成型（3）干燥（4）烧成；引入一种含碳化硅和金属硅的工业废弃料部分替代或全部替代碳化硅的使用，既能保证高炉陶瓷杯用耐火材料的理化指标符合应用要求又解决耐火材料企业面对的生产成本困境。

Description

一种高炉陶瓷杯用耐火材料
技术领域
    本发明属于冶金高炉用耐火材料领域，特别是涉及一种高炉陶瓷杯耐火材料。
背景技术
20世纪80年代初，法国Sovaie耐火材料公司在德国蒂森钢公司高炉上开发并安装了一种新型复合式耐火材料炉衬，即称之为“陶瓷杯”。随后这一新技术在世界各国得到了广泛应用。陶瓷杯的主要特点是用低导热的陶瓷耐火材料，将1150℃等温线阻滞在陶瓷层中，使碳砖避开800～1100℃的脆性断裂区，由于陶瓷杯的存在使铁水不直接与碳砖接触，从结构设计上缓解了铁水及碱金属对碳砖的渗透、冲刷破坏；同时所用的莫来石、棕刚玉等都是低导热的陶瓷耐火材料，具有较高的抗渗透性和抗冲刷性。
耐火原料、燃料等资源的涨价及人工、运费等成本的增加，钢铁以及相关高温工业的持续下行，给我国耐火材料行业以及耐火材料生产企业带来前所未有的挑战，耐火材料行业面临的形势十分严峻。碳化硅是生产高炉陶瓷杯耐火材料的重要原料，近年来碳化硅价格的不断攀涨和质量品级的下降给耐火材料企业带来了很大的困扰。为贯彻落实十八大关于实施创新驱动发展战略和大力推进生态文明建设，认真开展十二五规划中耐火材料围绕高温工业的需要，重点做好节能减排的工作。所以，开发研究资源再利用的耐火材料是十分必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服上述现有碳化硅原料的现状，引入一种含碳化硅和金属硅的工业废弃料部分替代或全部替代碳化硅的使用，既能保证高炉陶瓷杯用耐火材料的理化指标符合应用要求又解决耐火材料企业面对的生产成本困境。
本发明解决的技术方案是：
一种高炉陶瓷杯用耐火材料，由下述重量百分比的原料，总量100%组成：棕刚玉72～85%，碳化硅0～10%，工业废料5～15%，α-氧化铝粉0～10%，结合粘土2～6%；外加占上述原料总重量3～4%的木质素溶液；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混2-4分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌1-3分钟，最后将α-氧化铝粉、工业废料、结合粘土倒入，再混炼10-14分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料1～2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥16-20小时，干燥窑入车口温度小于70℃，干燥温度为110～150℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1300～1450℃，在此温度下保温4～8小时；
所述的木质素溶液的浓度为1.15-1.2g/cm3，是由木质素加水混合而成；所述工业废料中SiC和Si二者总的质量百分含量为≥90%，工业废料的粒度为≤0.088mm；所述工业废料由安阳市万源冶金耐材有限责任公司提供；结合粘土为苏州土或广西白泥；所述的压制成型用的成型压机吨位大于等于400T。
所述的棕刚玉的粒度 ≤5mm，其中Al2O3含量≥94.5%；碳化硅的粒度 ≤5mm，其中SiC含量≥90%；α-氧化铝粉的粒度≤0.088mm ，其中 Al2O3的含量≥99% ；结合粘土的粒度≤0.088mm，其中 Al2O3的含量≥30%。
本发明要解决了现有碳化硅原料的现状，引入一种含碳化硅和金属硅的工业废弃料部分替代或全部替代碳化硅的使用，既能保证高炉陶瓷杯用耐火材料的理化指标符合应用要求又解决耐火材料企业面对的生产成本困境，且可以废物利用，有效降低生产成本。
具体实施方式                          
实施例一：
本发明由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉85%，碳化硅6%，工业废料5%，结合粘土4%，外加占上述原料总重量3%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.15g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混3分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌2分钟，最后将工业废料、结合粘土倒入，再混炼12分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥16小时，干燥窑入车口温度60℃，干燥温度为120℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1400℃，在此温度下保温6小时。
表1
实施例二：
本发明由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉80%，碳化硅3%，工业废料8%，α-氧化铝粉5%，结合粘土4%，外加占上述原料总重量3.5%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.18g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混4分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌3分钟，最后将工业废料、α-氧化铝粉、结合粘土倒入，再混炼14分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥20小时，干燥窑入车口温度50℃，干燥温度为150℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1450℃，在此温度下保温8小时。
实施例2的高炉陶瓷杯用耐火材料的实验检测数据见表2：
表2
实施例三：
本发明由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉75%，工业废料12%，α-氧化铝粉10%，结合粘土3%，外加占上述原料总重量4%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.2g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉倒入混料机干混2分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌1分钟，最后将工业废料、α-氧化铝粉、结合粘土倒入，再混炼10分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料1小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥18小时，干燥窑入车口温度40℃，干燥温度为110℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1300℃，在此温度下保温4小时。
实施例3的高炉陶瓷杯用耐火材料的实验检测数据见表3：
表3

Claims (5)

1.一种高炉陶瓷杯用耐火材料，其特征在于，由下述重量百分比的原料，总量100%组成：棕刚玉72～85%，碳化硅0～10%，工业废料5～15%，α-氧化铝粉0～10%，结合粘土2～6%；外加占上述原料总重量3～4%的木质素溶液；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混2-4分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌1-3分钟，最后将α-氧化铝粉、工业废料、结合粘土倒入，再混炼10-14分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料1～2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥16-20小时，干燥窑入车口温度小于70℃，干燥温度为110～150℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1300～1450℃，在此温度下保温4～8小时；
所述的木质素溶液的浓度为1.15-1.2g/cm3，是由木质素加水混合而成；所述工业废料中SiC和Si二者总的质量百分含量为≥90%，工业废料的粒度为≤0.088mm；所述工业废料由安阳市万源冶金耐材有限责任公司提供；结合粘土为苏州土或广西白泥；所述的压制成型用的成型压机吨位大于等于400T。
2.根据权利要求1所述的高炉陶瓷杯用耐火材料，其特征在于，所述的棕刚玉的粒度≤5mm，其中Al2O3含量≥94.5%；碳化硅的粒度 ≤5mm，其中SiC含量≥90%；；α-氧化铝粉的粒度≤0.088mm ，其中 Al2O3的含量≥99% ；结合粘土的粒度≤0.088mm，其中Al2O3的含量≥30%。
3.根据权利要求1或2所述的高炉陶瓷杯用耐火材料，其特征在于，由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉85%，碳化硅6%，工业废料5%，结合粘土4%，外加占上述原料总重量3%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.15g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混3分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌2分钟，最后将工业废料、结合粘土倒入，再混炼12分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥16小时，干燥窑入车口温度60℃，干燥温度为120℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1400℃，在此温度下保温6小时。
4.根据权利要求1或2所述的高炉陶瓷杯用耐火材料，其特征在于，由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉80%，碳化硅3%，工业废料8%，α-氧化铝粉5%，结合粘土4%，外加占上述原料总重量3.5%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.18g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉、碳化硅倒入混料机干混4分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌3分钟，最后将工业废料、α-氧化铝粉、结合粘土倒入，再混炼14分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料2小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥20小时，干燥窑入车口温度50℃，干燥温度为150℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1450℃，在此温度下保温8小时。
5.根据权利要求1或2所述的高炉陶瓷杯用耐火材料，其特征在于，由下述重量百分比的原料组成：棕刚玉75%，工业废料12%，α-氧化铝粉10%，结合粘土3%，外加占上述原料总重量4%的木质素溶液，木质素溶液的浓度为1.2g/cm3；制备步骤为：（1）、混炼：先将棕刚玉倒入混料机干混2分钟，而后倒入木质素溶液，搅拌1分钟，最后将工业废料、α-氧化铝粉、结合粘土倒入，再混炼10分钟，得混炼均匀的湿料；
（2）、成型：湿料困料1小时压制成型；
（3）、干燥：将步骤（2）压制成型的湿料在干燥窑干燥18小时，干燥窑入车口温度40℃，干燥温度为110℃；
（4）、烧成：在高温隧道窑或梭式窑上烧成，烧成温度1300℃，在此温度下保温4小时。
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