CN103936443A - 一种新型微孔刚玉砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不仅具有良好的抗碱、抗渣、抗铁侵蚀性，并具有很好的微孔化结构的新型微孔刚玉砖及其制备方法，其特征在于：所述的新型微孔刚玉砖是由下述重量比的原料制备而成的，其中，金属硅6~11%，碳化硅4~16%，三氧化铝3~7%，致密刚玉28~52%，莫来石6~11%，棕刚玉18~38%，树脂2~7%，本加工步骤中采用全自动2500T液压机侧面压制成型，烧制中采用新型的节能环保梭式窑，本发明的产品不仅可满足高炉长寿的要求，并可完全取代进口产品，用来作为高炉炉缸区域陶瓷杯，包括风口、铁扣、渣口组合砖，可以和模压小炭砖配合砌筑炉缸砖衬，也可以和大块微孔碳砖配合砌筑炉缸砖衬。

Description

一种新型微孔刚玉砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高炉炉缸用耐火材料，尤其涉及一种用于高炉炉缸的新型微孔刚玉砖以及该微孔刚玉砖的制备方法。

背景技术

刚玉砖主要用于炼铁高炉和高炉热风炉、炼钢炉外精炼炉、滑动水器、玻璃熔窑以及石油化工工业炉等，另外，其广泛用于石油化工和化肥工业的裂解、转化炉、冶金行业等各种高温窑炉内衬、及窑具。微孔刚玉砖因其具有良好的抗碱、抗渣、抗铁侵蚀性，被广泛应用在高炉炉缸作为陶瓷杯砖，但是目前国内的技术水平制造出来微孔刚玉砖的抗碱性和抗渣性都比较差，微孔效果不好，存在很多弊端。

炼铁高炉炉缸、炉底用耐火材料工况条件恶劣、寿命短是影响高炉整体使用寿命的薄弱环节之一。现有的高炉炉缸、炉底用的耐火材料和结构基本上分两大类 ：一是微孔和超微孔炭砖炉衬，二是氧化物陶瓷杯与炭砖复合炉衬。微孔和超微孔炭砖的优点是碳素材料难润湿，渣铁难渗透，热传导好（导热系数13-30W/m·k）。它能把渣铁共凝等温线（1150℃）推至炉内，即，在炭砖的表面与炉内铁水接触的地方形成一层固态保护膜层，这个膜层是渣铁在炭砖表面凝固形成渣皮，保护炭砖，达到高炉长寿的目的。但因高炉操作及出铁操作等原因，渣皮的稳定性较差，脆弱的渣皮一旦被破坏，炭砖就直接与铁水接触。炭砖的铁水熔蚀指数高达25%-30%；因炭砖的碳在铁水中的溶解度较高，导致了炭砖的化学侵蚀，炭砖的强度较低（常温耐压强度≤ 50MPa），抗高温铁水和熔渣的冲刷能力较差，特别是高炉出铁时，高温的铁水和熔渣形成环流，造成炉缸炭砖形成“马蹄形”冲蚀状态。炭砖的抗碱（K 和 Na）性较优，但是碱蒸气通过炭砖的气孔各裂纹深入炭砖内部某处（该处温度达到800℃-870℃），碱与碳的反应使炭砖脆化而开裂，导致炉缸炭砖砌体形成环形裂缝，降低了炭砖的热导率，不利于渣皮的形成，继而加速了炭砖的损坏。炭砖的抗氧化性较差，也加速了其损坏速度。

氧化物陶瓷杯材质主要为氧化物耐火材料（如刚玉—莫来石砖，低水泥刚玉质浇注料预制块，复合棕刚玉砖，塑性相结合刚玉砖和微孔刚玉砖）。其导热性差，保温性好，能将1150℃渣铁凝固线和800—870℃的碱化学侵蚀线推往炉内和留在陶瓷杯内，形成渣皮保护炭砖并减少碱对炭砖的侵蚀。氧化物陶瓷杯材料强度高（常温耐压强度≥100MPa），抗冲刷能力强；其铁水熔蚀指数很低，也不存在氧化问题。但是，陶瓷杯砖大多不是微孔或超微孔砖，渣铁和碱类物质通过气孔渗入砖体内部，降低了砖的耐火性能（熔点降低），受到化学侵蚀，砖的原有结构遭到破坏，强度大幅降低，抗冲刷能力也随之降低。实践证明，现有的陶瓷杯很难判定其准确的使用寿命。应用初期它对高炉炉缸、炉底炭砖起到了保护作用，但是，高炉的中、后期还是要靠炭砖维持，因此也难实现长寿。

现有的微孔刚玉砖的抗碱性和抗渣性不好，而且微孔化效果也不好，很多企业不倾向于使用国内的微孔刚玉砖，而且现有的产品成型原采用双盘摩擦压力机平面压制成型，产品尺寸不够精确，产品烧成原采用导焰窑，因窑内温度分布不均匀，不利于产品结构微孔化的形成。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种不仅具有良好的抗碱、抗渣、抗铁侵蚀性，并具有很好的微孔化结构的新型微孔刚玉砖及其制备方法，该方法得到的微孔刚玉砖特别适用于高炉炉缸区域，包括高炉炉底、炉壁、风口、铁口、渣口。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

    一种新型微孔刚玉砖，其特征在于：所述的新型微孔刚玉砖是由下述重量比的原料制备而成的，其中，金属硅6~11%，碳化硅4~16%，三氧化铝3~7%，致密刚玉28~52%，莫来石6~11%，棕刚玉18~38%，树脂2~7%。

    本发明所述的一种新型微孔刚玉砖的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下工艺步骤：

    a、原料粉碎：将致密刚玉粉碎成粒度0.1~3.2mm的总重量比18~33%、粒度小于320目的10~19%；棕刚玉粉碎成粒度为1~3.2mm的小颗粒，莫来石粉碎成粒度小于320目的细粉，金属硅粉碎成粒度小于320目的细粉，碳化硅粉碎成粒度小于200目的细粉，三氧化二铝粉碎成粒度小于600目的细粉；

    b、骨料混碾：将步骤a中的粒度大于0.1毫米的原料进行混合，作为骨料，然后再进行混碾2~4分钟，然后再加入重量比2~7%的树脂再次进行混碾3~6分钟；

    c、二次混碾：将步骤a中的所有粒度小于0.1毫米的材料进行共磨，即将步骤a中粒度小于0.1毫米的致密刚玉、莫来石、金属硅、碳化硅、三氧化二铝细粉进行共磨，然后将共磨后的细粉加入步骤b中的骨料中再次进行混碾6~10分钟；

    d、成型干燥：采用全自动2500T液压机对c步骤中的二次混碾料进行侧面压制成型，然后将成型后的胚料进行自然干燥；

     e、装窑烧制：将d步骤成型干燥后的砖坯装入节能环保梭式窑，装窑时，首先用焦炭粒将砖池底部铺平，之后再进行装窑，且砖与砖之间应留置8~12毫米左右用于填充焦炭粒的间隙，砖与砖池池壁之间留置40~60毫米用于填充焦炭粒的间隙，每个窑池装满之后，再在其上覆盖140~160毫米厚度的焦炭粒，最后再铺盖40~60毫米厚度的窑砂即可进行点火；

    f、保温冷却、出窑：当步骤e中烧制温度由常温升至1600℃±50℃后，进入保温过程，经35~55小时的保温后，自然冷却后即可出窑。

本发明的产品经检测，其性能指标已达到或者超过法国进口产品，见附表。

从附表中可以看出，本发明的新型微孔刚玉砖的抗渣侵蚀达到3.43~6.06％，远优于法国生产的陶瓷杯砖；其显气孔率、耐压强度也同样优于法国生产的陶瓷杯砖；而且其铁水溶蚀率、导热系数、抗碱性也均可与法国生产的陶瓷杯砖相媲美，同时也达到了较好的微气孔指标。

本发明的产品不仅可满足高炉长寿的要求，并可完全取代进口产品，用来作为高炉炉缸区域陶瓷杯，包括风口、铁扣、渣口组合砖。可以和模压小炭砖配合砌筑炉缸砖衬，也可以和大块微孔碳砖配合砌筑炉缸砖衬。

另外，本加工步骤中采用全自动2500T液压机侧面压制成型，提高产品体积密度和微孔化，产品尺寸更加精确，有效提高产品在使用过程当中的施工进度。而且该步骤中烧制中采用新型的节能环保梭式窑，烧成温度提高，产品烘干时间加长，窑内温度分布均匀，有效提高产品的体积密度和微孔化。

具体实施方式

下面结合实施例对发明进行进一步说明。

实施例1：

一种新型微孔刚玉砖，其特征在于：所述的新型微孔刚玉砖是由下述重量比的原料制备而成的，其中，金属硅7%，碳化硅8%，三氧化铝7%，致密刚玉44%，莫来石8%，棕刚玉32%，树脂4%。

本实施例通过以下配比及工艺步骤来实现的：

    a、原料粉碎：将致密刚玉粉碎成粒度0.1~3.2mm的总重量比32%、粒度小于320目的12%；棕刚玉粉碎成粒度为1~3.2mm的小颗粒，莫来石粉碎成粒度小于320目的细粉，金属硅粉碎成粒度小于320目的细粉，碳化硅粉碎成粒度小于200目的细粉，三氧化二铝粉碎成粒度小于600目的细粉；

    b、骨料混碾：将步骤a中的粒度大于0.1毫米的致密刚玉32％、棕刚玉32％进行混合，作为骨料，然后再进行混碾4分钟，然后再加入重量比4%的树脂再次进行混碾6分钟；

    c、二次混碾：将步骤a中的所有粒度小于0.1毫米的材料进行共磨，即将步骤a中粒度小于0.1毫米的致密刚玉12％、莫来石、金属硅、碳化硅、三氧化二铝细粉进行共磨，然后将共磨后的细粉加入步骤b中的骨料中再次进行混碾9分钟；

    d、成型干燥：采用全自动2500T液压机对c步骤中的二次混碾料进行侧面压制成型，然后将成型后的胚料进行自然干燥；

     e、装窑烧制：将d步骤成型干燥后的砖坯装入节能环保梭式窑，装窑时，首先用焦炭粒将砖池底部铺平，之后再进行装窑，且砖与砖之间应留置10毫米左右用于填充焦炭粒的间隙，砖与砖池池壁之间留置55毫米用于填充焦炭粒的间隙，每个窑池装满之后，再在其上覆盖150毫米厚度的焦炭粒，最后再铺盖50毫米厚度的窑砂即可进行点火；

    f、保温冷却、出窑：当步骤e中烧制温度由常温升至1650℃后，进入保温过程，经48小时的保温后，自然冷却后即可出窑。

实施例2：

一种新型微孔刚玉砖，其特征在于：所述的新型微孔刚玉砖是由下述重量比的原料制备而成的，其中，金属硅8%，碳化硅5%，三氧化铝4%，致密刚玉40%，莫来石9%，棕刚玉30%，树脂3%。

本实施例通过以下配比及工艺步骤来实现的：

    a、原料粉碎：将致密刚玉粉碎成粒度0.1~3.2mm的总重量比27%、粒度小于320目的13%；棕刚玉粉碎成粒度为1~3.2mm的小颗粒，莫来石粉碎成粒度小于320目的细粉，金属硅粉碎成粒度小于320目的细粉，碳化硅粉碎成粒度小于200目的细粉，三氧化二铝粉碎成粒度小于600目的细粉；

    b、骨料混碾：将步骤a中的粒度大于0.1毫米的致密刚玉27％、棕刚玉30％进行混合，作为骨料，然后再进行混碾5分钟，然后再加入重量比3%的树脂再次进行混碾5分钟；

    c、二次混碾：将步骤a中的所有粒度小于0.1毫米的材料进行共磨，即将步骤a中粒度小于0.1毫米的致密刚玉13％、莫来石、金属硅、碳化硅、三氧化二铝细粉进行共磨，然后将共磨后的细粉加入步骤b中的骨料中再次进行混碾10分钟；

    d、成型干燥：采用全自动2500T液压机对c步骤中的二次混碾料进行侧面压制成型，然后将成型后的胚料进行自然干燥；

     e、装窑烧制：将d步骤成型干燥后的砖坯装入节能环保梭式窑，装窑时，首先用焦炭粒将砖池底部铺平，之后再进行装窑，且砖与砖之间应留置10毫米左右用于填充焦炭粒的间隙，砖与砖池池壁之间留置55毫米用于填充焦炭粒的间隙，每个窑池装满之后，再在其上覆盖150毫米厚度的焦炭粒，最后再铺盖50毫米厚度的窑砂即可进行点火；

    f、保温冷却、出窑：当步骤e中烧制温度由常温升至1600℃后，进入保温过程，经50小时的保温后，自然冷却后即可出窑。

法国陶瓷杯砖与新型微孔刚玉砖性能对比

Claims (2)

1.一种新型微孔刚玉砖，其特征在于：所述的新型微孔刚玉砖是由下述重量比的原料制备而成的，其中，金属硅6~11%，碳化硅4~16%，三氧化铝3~7%，致密刚玉28~52%，莫来石6~11%，棕刚玉18~38%，树脂2~7%。

2.根据权利1所述的一种新型微孔刚玉砖的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下工艺步骤：

      a、原料粉碎：将致密刚玉粉碎成粒度0.1~3.2mm的总重量比18~33%、粒度小于320目的10~19%；棕刚玉粉碎成粒度为1~3.2mm的小颗粒，莫来石粉碎成粒度小于320目的细粉，金属硅粉碎成粒度小于320目的细粉，碳化硅粉碎成粒度小于200目的细粉，三氧化二铝粉碎成粒度小于600目的细粉；

      b、骨料混碾：将步骤a中的粒度大于0.1毫米的原料进行混合，作为骨料，然后再进行混碾2~4分钟，然后再加入重量比2~7%的树脂再次进行混碾3~6分钟；

      c、二次混碾：将步骤a中的所有粒度小于0.1毫米的材料进行共磨，即将步骤a中粒度小于0.1毫米的致密刚玉、莫来石、金属硅、碳化硅、三氧化二铝细粉进行共磨，然后将共磨后的细粉加入步骤b中的骨料中再次进行混碾6~10分钟；

      d、成型干燥：采用全自动2500T液压机对c步骤中的二次混碾料进行侧面压制成型，然后将成型后的胚料进行自然干燥；

       e、装窑烧制：将d步骤成型干燥后的砖坯装入节能环保梭式窑，装窑时，首先用焦炭粒将砖池底部铺平，之后再进行装窑，且砖与砖之间应留置8~12毫米左右用于填充焦炭粒的间隙，砖与砖池池壁之间留置40~60毫米用于填充焦炭粒的间隙，每个窑池装满之后，再在其上覆盖140~160毫米厚度的焦炭粒，最后再铺盖40~60毫米厚度的窑砂即可进行点火；

      f、保温冷却、出窑：当步骤e中烧制温度由常温升至1600℃±50℃后，进入保温过程，经35~55小时的保温后，自然冷却后即可出窑。