CN103936431B

CN103936431B - 一种熔融还原炉出铁口用捣打料

Info

Publication number: CN103936431B
Application number: CN201310022284.XA
Authority: CN
Inventors: 甘菲芳; 夏欣鹏; 周海忠
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: CN103936431A

Abstract

本发明公开了一种熔融还原炉出铁口用捣打料，其为Al₂O₃-SiC-Si₃N₄质捣打料，其化学组分的质量百分含量为：矾土：10～18%；电熔刚玉：10～32%；红柱石：6～16%；碳化硅粉：21～30%；氮化硅粉：3～10%；氧化铝微粉：4～10%；膨润土：3～8%；碳化硼粉：1～3%；上述各化学组分由外加的无水结合剂结合在一起。本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料具有致密度高、强度高；具有良好的抗高温熔融渣，抗铁水冲刷，抗渣侵蚀性及抗氧化性等性能；可塑性和施工性能好；其可以提高熔融还原炉的使用寿命，提升熔融还原炉的安全生产，减少炉子修补停产时间，避免减少钢铁产量。

Description

一种熔融还原炉出铁口用捣打料

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种应用于熔融还原炉的耐火材料。

背景技术

目前，熔融还原炼铁技术是钢铁工业的几项前沿高新技术之一，是一种用煤和矿生产铁水的新工艺。由于该技术使炼铁摆脱了对冶金焦的依赖和提供了直接使用粉矿的可能性，其具有环境友好、能耗低、投资省、应变能力强等优点，因此受到世界各国钢铁领域的关注。但是由于该技术所涉及操炉工艺的特殊性，这类熔融还原炉炉缸出铁口区域冲刷侵蚀现象严重，铁水流出量大，出铁口区域容易变浅，极大地影响铁口的使用寿命。国外发生过类似熔融还原炉铁口烧穿而紧急停炉的事故，因此必须解决铁口使用寿命的问题才能保证熔融还原炉炉缸的安全生产。在现有技术中，例如铁水冶炼炉的高炉所涉及的捣打料通常使用在炉外的出铁沟区域，而在炉内使用的捣打料的情况并不多。

公开号为CN1673396A，公开日为2005年9月28日，名称为“免烘烤致密电熔刚玉出铁沟捣打料”的中国专利文献中所述的捣打料为出铁沟修补或重砌时用的Al₂O₃-SiC-C质材料，其组分按重量百分计：致密电熔刚玉65～80%，黑碳化硅5～10%，鳞片石墨1～5%，添加剂8～18%，酚醛树脂3～10%；其中添加剂为SiO₂微粉2%，α－Al₂O₃微粉3%，金属硅2%，炭黑3%，软质粘土2%。Al₂O₃-SiC-C质材料易于施工，便于拆除，寿命长。该捣打料的施工是在施工体积较大的出铁场，因此材料的临界粒度是8mm，通铁量为10万吨。另外，该捣打料是用于炉外的。

公布号为CN101823891A，公布日为2010年9月8日，名称为“一种用于高炉炉缸炉底间隙的捣打料”的中国专利文献中公开了一种捣打料，其化学成分的质量百分配比为：天然石墨：粒度1～3mm的23～28%，粒度＜0.074～1mm的为48～53%，粒度＜0.074的为22～27%，另外加入天然总质量的15～20%的热固性酚醛树脂为结合剂，通过该捣打料的应用有利于高炉炉缸炉底寿命的延长。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔融还原炉出铁口用捣打料，其具有施工性能好，强度高，抗氧化，抗铁水，渣侵蚀冲刷性能好等优点，适用于熔融还原炉炉缸内部受熔渣冲刷侵蚀最厉害的铁口部位，有利于延长还原炉炉缸的使用寿命，提高还原炉炉缸的通铁量，保证钢铁冶炼的安全生产。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种熔融还原炉出铁口用捣打料，其为Al₂O₃-SiC-Si₃N₄质捣打料，其化学组分的质量百分含量为：

矾土： 10～18%；

电熔刚玉： 10～32%；

红柱石： 6～16%；

碳化硅粉： 21～30%；

氮化硅粉： 3～10%；

氧化铝微粉： 4～10%；

膨润土： 3～8%；

碳化硼粉： 1～3%；

上述各化学组分由外加的无水结合剂结合在一起。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，矾土的粒度为5～1mm，所述矾土中Al₂O₃＞85wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，电熔刚玉的粒度为1～0mm，所述矾土中Al₂O₃＞85wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，红柱石的粒度为1～0mm，所述红柱石中Al₂O₃＞56wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，碳化硅粉的粒度为3～0mm，所述碳化硅粉中的SiC＞95wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，氮化硅粉的粒度为0.074～0mm，所述氮化硅粉中Si₃N₄＞90wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，氧化铝微粉的粒度为0.7～0μm，所述氧化铝微粉中Al₂O₃＞98wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，膨润土的粒度为0.074～0mm，所述膨润土中Al₂O₃＞12wt%，SiO₂＞60wt%。

进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，碳化硼粉的粒度为0.034～0mm，所述碳化硼粉中B₄C＞97wt%。

更进一步地，在所述熔融还原炉出铁口用捣打料中，无水结合剂为添加量为5～10wt%的热固性酚醛树脂。

需要说明的是，上述各组分的粒度的表示方法是本领域内的常见的表示方法，例如矾土的粒度为5～1mm表示矾土的粒度范围从1mm到5mm，膨润土的粒度为0.074～0mm，表示膨润土的粒度小于等于0.074mm。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料的主原料之一是矾土，其含量为10～18wt%。由于其作为骨料加入，需要考虑到修复部位和空间，其最大临界粒度为5mm，因此将其粒度范围控制为5～1mm。该矾土中Al₂O₃含量＞85wt％。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料的另一主原料之一是电熔刚玉，其可以加强材料的抗侵蚀和抗冲刷性能，并提高耐火性能。发明人经过大量试验发现电熔刚玉的含量为10～32wt%，粒度范围是1～0mm时，其具有最好的实施效果，电熔刚玉中Al₂O₃含量＞94wt%。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料中加入红柱石作为膨胀剂。在应用过程中高温作用下，红柱石转化为莫来石产生体积膨胀，并分解出SiO₂，可与配入的氧化铝反应生成二次莫来石，这正好可以抵消捣打料在烧结、应用过程中的收缩，增加捣打料的致密度、填充性和强度。在本技术方案中，红柱石的含量为6～16wt%，其粒度范围是1～0mm，红柱石中Al₂O₃＞56wt%。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料中加入碳化硅粉是因为SiC具有高熔点（＞2200℃），耐高温，耐侵蚀，高强度，高耐磨性能（莫氏硬度9.2），线膨胀系数较小，热导率高等优点，在耐火材料中是抗渣侵蚀、冲刷性能很好的原料。因此，在本技术方案中碳化硅粉的含量为21～30wt%，其粒度范围为3～0mm，碳化硅粉中SiC的含量＞95wt％。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料中，添加氮化硅粉的原因在于Si₃N₄相对于金属液体很稳定，不易受到腐蚀和浸润，抗侵蚀性能也非常优异，可迅速强化捣打料的抗侵蚀性能和抗高温熔融渣、铁冲刷性能。所以，在本技术方案中氮化硅粉的含量为3～10wt%，其粒度范围为0.074～0mm，氮化硅粉中Si₃N₄的含量＞90wt%。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料中的氧化铝微粉可以促进烧结，增加强度，还可在应用过程中与红柱石分解出的SiO₂及碳化硅氧化产生的SiO₂在高温下反应生成莫来石物相，进一步提高所述捣打料的强度和抗侵蚀性。

本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料中具有膨润土，是因为其具有粘结力强、可塑性高、透气性优、高温湿态条件下物理化学性能稳定等特点，比普通粘土具有更好的可塑性和粘性，使本发明所述的捣打料保持良好的施工性能。所以，在技术方案中膨润土的含量为3～8wt%，粒度范围是0.074～0mm，该膨润土中的Al₂O₃＞12wt%，SiO₂＞60wt%。本发明的熔融还原炉出铁口用捣打料中加入了碳化硼粉作为抗氧化剂。由于碳化硼的莫氏硬度9.36，在中低温时，它是含碳及含碳化硅耐火材料中优异的抗氧化剂，可以提高耐火材料的强度和耐侵蚀性。故在本技术方案中，碳化硼粉的含量为1.0～3.0wt%，粒度范围是0.034～0mm，碳化硼粉中B₄C＞97wt%。

在本发明的优选技术方案中所采用的热固性酚醛树脂，其硬化速度快，可以快速烘烤，从而使捣打料的粘性和塑性均很好。该热固性酚醛树脂25℃的粘度为9500～11500mpa.s，残碳42～46wt%，PH值为6.8～7.5，固化温度＞100℃。

制造本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料时：首先将上述各种原料按照上述含量要求进行配料，然后将其均匀混合10min，接着加入无水结合剂将各化学组分结合在一起，再经过搅拌碾压15min，最后分块密封包装后进行应用。

同现有技术相比，本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，具有致密度高、强度高等优点；具有良好的抗高温熔融渣，抗铁水冲刷，抗渣侵蚀性及抗氧化性等性能；可塑性和施工性能好；其使用寿命是普通捣打料的5倍以上；尤其适合于熔融还原炼铁炉炉缸内严重受到侵蚀冲刷的出铁口和炉缸侧壁等区域，提高熔融还原炉的使用寿命，提升熔融还原炉的安全生产，减少炉子修补停产时间，避免减少钢铁产量。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对于本发明所述的技术方案作进一步解释和说明。

实施例1-5

按照表1所示的成分配比进行配料；均匀混合10min后，加入热固性酚醛树脂作为无水结合剂将各化学组分结合在一起；搅拌碾压15min；分块密封包装。

表1

将实施例1-5中的熔融还原炉出铁口用捣打料经1450℃×3h烧成后，进行技术参数测定，测试方法参照耐火材料相应的国标或行业标准。表2列出了实施例1-5中熔融还原炉出铁口用捣打料经测试后的物理性能技术参数。

表2

	比较例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							耐压强度，MPa	32.8	63.6	57.4	60.9	61.1	59.6
抗折强度，MPa	18	27.1	23.3	25.1	24.5	26.3
							体积密度，g/cm3	2.63	2.75	2.74	2.72	2.73	2.73
烧后线变化率，%	一1.1	＋0.1	＋0.4	＋0.6	＋0.5	+0.2
							抗氧化性	较差	优	优	优	优	优
抗渣侵蚀性指数%	27	100	96	97	98	95

从表2可以看出，本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，耐压强度＞57MPa，抗折强度＞23MPa，体积密度＞2.7g/cm³，烧后线变化率＞0%，抗渣侵蚀性指数＞95%，抗氧化性能良好。比较例为现有技术中的一种捣打料。

从表2可以看出，与现有的捣打料相比，本技术方案所涉及的捣打料各项技术参数均有显著地提高，其具有良好的强度，抗氧化性，致密性及抗渣侵蚀性。

采用本发明所述的熔融还原炉出铁口用捣打料有利于确保铁口维修后的应用效果，提高熔融还原炉的使用寿命，保证熔融还原炉的安全生产。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上具体实施例，随之有着许多的类似变化和变形。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形和变化，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，其为Al₂O₃-SiC-Si₃N₄质捣打料，其化学组分的质量百分含量为：

上述各化学组分由外加的热固性酚醛树脂结合在一起，其添加量为5～10wt％；

其中，所述矾土的粒度为5-1mm，所述矾土中Al₂O₃＞85wt％。

2.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述电熔刚玉的粒度为1－0mm，所述电熔刚玉中Al₂O₃＞94wt％。

3.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述红柱石的粒度为1－0mm，所述红柱石中Al₂O₃＞56wt％。

4.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述碳化硅粉的粒度为3－0mm，所述碳化硅粉中的SiC＞95wt％。

5.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述氮化硅粉的粒度为0.074－0mm，所述氮化硅粉中Si₃N₄＞90wt％。

6.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述氧化铝微粉的粒度为0.7－0μm，所述氧化铝微粉中Al₂O₃＞98wt％。

7.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述膨润土的粒度为0.074－0mm，所述膨润土中Al₂O₃＞12wt％，SiO₂＞60wt％。

8.如权利要求1所述的熔融还原炉出铁口用捣打料，其特征在于，所述碳化硼粉的粒度为0.034－0mm，所述碳化硼粉中B₄C＞97wt％。