CN104163637A - 一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法，由原料石墨(C)金属Al、Si、SiC非氧化物之和，与刚玉、镁砂，vf-SiO2氧化物之和，1：1配制。硅溶胶加入10%经过混炼——成型——硬化处理——破碎，装袋即成成品，本发明的高铁炉铁水沟浇注料既保持了耐火材料的高温强度特点，耐冲刷，耐侵蚀，同时兼备了金属材料的一定韧性，在出铁使用过程中，受冷、热循环，温度激烈波动冲击，体积稳定，耐剥落，增大铁水沟使用周期。

Description

一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及浇注料领域，尤其是一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法。

背景技术

目前，炼铁高炉向3000M³ 、4000M³ 、5000M³级大型化发展也就成必然趋势，一座高炉日产7500－15000吨铁常态化，铁水沟是咽喉部位，它既是过铁通道又是渣铁分离器。沟衬耐火材料的耐用性决定着高炉能否顺产。

    大型高炉铁水沟,一般采用Ａl₂O_3- SiC-C质浇注料造衬，它是一种碳复合耐火材料，“C”源来之于沥青、焦炭、石墨、碳黑等。以鳞片状石墨为最好。

    碳素鳞片石墨是一种优良耐火材料，它耐高温、体积稳定、导热和润滑性好，不被酸碱高温熔渣浸润，化学稳定性也好，做铁水沟内衬材料极佳，但该材料憎水不能直接向产品中加入，因为加入后会增大浇注料加水量，造成气孔率增大，体积密度降低，抗压强度减小。影响使用效果，同时鳞片状石墨也有易于氧化的缺陷。因此受到制约。

   以金属Si、Al、SiC等非氧化物，做抗氧化剂和金属塑性相。与氧化物Al₂O_3 、SiO_2、MgO等无机材料复合，溶胶做结合剂，经过特殊工艺配制出一种新型碳复合材料，加入到Al₂O_3- SiC-C质铁水沟浇注料中。会使该产品既保持了耐火材料的高温强度特点，耐冲刷，耐侵蚀，同时兼备了金属材料的一定韧性。在出铁使用过程中，受冷、热循环，温度激烈波动冲击，体积稳定，耐剥落，增大铁水沟使用周期是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是发明一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法方法，其特征在于：采用以下技术方案：

物料选择

一、原材料选择  

(1)硅溶胶理化指标

a、化学成分 %

SiO₂ 30-40   Na₂O 0.3-0.4   PH值8.5-10

b、密度 g/cm³

1.1-1.2 (25℃)

(2）白刚玉理化指标

a、化学成分 %

Ａl₂O₃ ≥ 99    Na₂O≤0.35

2、体积密度g/cm³

 ≥3.9g/cm³  

（3）碳化硅理化指标

1、化学成分 %

SiC≥97    Fe₂O₃≤0.5

2、体积密度 g/cm³

 ≥3.12g/cm³

（4）石墨理化指标

1、化学成分 %

C ≥98    H₂O≤0.5

（5) 电熔镁砂、镁砂理化指标

1、化学成分 %

MgO≥98    SiO₂≤0.10

 (6) 金属硅理化指标

1、化学成分 %

Si≥98    Fe₂O₃≤0.8

b、粒度

≤180目

2、金属铝理化指标

1、化学成分 %

Al≥99.5 

2、 粒度

≤180目

3、硅微粉理化指标

1、化学成分 %

SiO₂≥96    Fe₂O₃≤0.5

二、产品配制

   石墨(C)金属Al、 Si、 SiC非氧化物之和，与刚玉、镁砂，vf-SiO2氧化物之和，1：1配制。硅溶胶加入10%（重量百分比）。

a、混炼

   石墨密度轻，混炼时易浮于混合料顶部，使之不完全与配料中的其他组分接触。采用强制搅拌机混料。注意物料加入次序和混料时间。

   次序为：刚玉、镁砂混合料→结合剂→石墨→硅微粉与添加剂混合粉。

   时间：掌握适中。时间短了包裹不好，不均匀；长了因溶剂挥发而发干，石墨与细粉脱落。保持在15-20min为宜。

b、成型

   制成230× 114× 65（mm）坯体。在压力机上成型。目的是促使石墨与其他物料最紧密堆积，溶胶充分渗透其中。坯体密度2.5g/cm³。

c、硬化处理

   成型后的坯体在250℃-300℃的温度下进行热处理，溶胶直接或间接硬化，坯体具有较高强度70MPa。处理时间45h-50h。

d、破碎

   将硬化处理后的坯体，在鄂式破碎机上加工，筛分，粒度选择在0-1mm，装袋即成成品。

   本发明的有益效果是：本发明的高铁炉铁水沟浇注料既保持了耐火材料的高温强度特点，耐冲刷，耐侵蚀，同时兼备了金属材料的一定韧性，在出铁使用过程中，受冷、热循环，温度激烈波动冲击，体积稳定，耐剥落，增大铁水沟使用周期。

具体实施方式

下面通过具体实施例：

对本发明做进一步说明采用以下技术方案：

物料配制，石墨(C)金属Al、 Si、 SiC非氧化物之和，与刚玉、镁砂，vf-SiO2氧化物之和，1：1配制。硅溶胶加入10%（重量百分比）。

a、混炼

   石墨密度轻，混炼时易浮于混合料顶部，使之不完全与配料中的其他组分接触。采用强制搅拌机混料。注意物料加入次序和混料时间。

   次序为：刚玉、镁砂混合料→结合剂→石墨→硅微粉与添加剂混合粉。

   时间：掌握适中。时间短了包裹不好，不均匀；长了因溶剂挥发而发干，石墨与细粉脱落。保持在15-20min为宜。

b、成型

   制成230× 114× 65（mm）坯体。在压力机上成型。目的是促使石墨与其他物料最紧密堆积，溶胶充分渗透其中。坯体密度2.5g/cm³。

c、硬化处理

   成型后的坯体在250℃-300℃的温度下进行热处理，溶胶直接或间接硬化，坯体具有较高强度70MPa。处理时间45h-50h。

d、破碎

   将硬化处理后的坯体，在鄂式破碎机上加工，筛分，粒度选择在0-1mm，装袋即成成品。

使用效果评价

经在湖南涟源钢铁公司3200M³ 高炉、湖北武汉钢铁公司3200 M³、3800M³ 高炉，河北邯郸钢铁公司3200M³高炉铁水沟浇注料中使用，提高通铁量25-30%。年创造经济效益600万以上。并外销耐火材料行业如河南、巩义、河北邯郸等地区，促进了耐火材料产业技术进步，产品更新。

Claims (2)

1.一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法，其特征在于：物料选择

(1)硅溶胶理化指标

化学成分 %

SiO₂ 30-40   Na₂O 0.3-0.4   PH值8.5-10

密度 g/cm³

1.1-1.2 (25℃)

白刚玉理化指标

化学成分 %

Ａl₂O₃ ≥ 99    Na₂O≤0.35

2、体积密度g/cm³

 ≥3.9g/cm³  

（3）碳化硅理化指标

a、化学成分 %

SiC≥97    Fe₂O₃≤0.5

b、体积密度 g/cm³

 ≥3.12g/cm³

石墨理化指标

a、化学成分 %

C ≥98    H₂O≤0.5

（5) 电熔镁砂、镁砂理化指标

a、化学成分 %

MgO≥98    SiO₂≤0.10

 (6) 金属硅理化指标

a、化学成分 %

Si≥98    Fe₂O₃≤0.8

粒度≤180目

(7)金属铝理化指标

a、化学成分 %

Al≥99.5 

b、 粒度≤180目

(8)硅微粉理化指标

a、化学成分 %

SiO₂≥96    Fe₂O₃≤0.5。

2.根据权利要求1所述的一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法，特征在于：石墨(C)金属Al、 Si、 SiC非氧化物之和，与刚玉、镁砂，vf-SiO2氧化物之和，1：1配制，硅溶胶加入10%（重量百分比）制备一种用于高炉铁水沟的碳复合耐火材料及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：

混炼

   石墨密度轻，混炼时易浮于混合料顶部，使之不完全与配料中的其他组分接触，采用强制搅拌机混料，注意物料加入次序和混料时间，  次序为：刚玉、镁砂混合料→结合剂→石墨→硅微粉与添加剂混合粉， 时间：掌握适中，时间短了包裹不好，不均匀；长了因溶剂挥发而发干，石墨与细粉脱落，保持在15-20min为宜；

成型

   制成230× 114× 65（mm）坯体

在压力机上成型，目的是促使石墨与其他物料最紧密堆积，溶胶充分渗透其中，坯体密度2.5g/cm³，硬化处理，成型后的坯体在250℃-300℃的温度下进行热处理，溶胶直接或间接硬化，坯体具有较高强度70MPa，处理时间45h-50h；

破碎

   将硬化处理后的坯体，在鄂式破碎机上加工，筛分，粒度选择在0-1mm，装袋即成成品。