CN104671803A

CN104671803A - 一种金属高铬砖及其制备方法

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Publication number: CN104671803A
Application number: CN201510023179.7A
Authority: CN
Inventors: 周益城; 周成; 周成平
Original assignee: CHANGXING ZHENGFA THERMOELECTRICITY REFRACTORY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGXING ZHENGFA THERMOELECTRICITY REFRACTORY MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: CN104671803B

Abstract

本发明提供一种金属高铬砖，由电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒、铬刚玉颗粒、氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉、金属钇微粉和结合剂组成。本发明同时提供一种金属高铬砖的制备方法，步骤包括预混、混料、塑形、干燥、烧制和拣选，检验，包装入库。本发明通过加入金属微粉和金属氧化物微粉，提高高铬砖的耐火度、稳定性和抗渣性，提高使用寿命。

Description

一种金属高铬砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种金属高铬砖及其制备方法。

背景技术

在CFB锅炉、气化炉、陶瓷和化工等行业，对耐火砖的的耐火和耐磨要求远高于普通耐火砖，在这些领域，常常用到高铬砖。高铬砖具有较高的耐火度和机械强度，较低的热膨胀系数，耐磨和抗渣性强，热震稳定性好等优点，是普通耐火砖无法比拟的，然而，在一些特种领域，对于耐火材料的耐火性要求更高，而高铬砖无法突破1900℃耐火度的瓶颈，主要原因在于高温条件下，结合剂失去作用，高铬砖失去原有的稳定性，从而丧失作用，因此，解决高温下结合剂的问题，是高铬砖能否承受更高温度的关键。

中国专利CN101648812B公开了一种高铬砖的制备方法，通过添加氧化钇和氧化锆粉来提高烧制过程中的稳定性，但是无法提高耐火砖的耐火度，且对烧制要求高，偶然性大，在生产过程中并不实际。中国专利CN101935229B公开了一种微孔高铬砖及其制备方法，通过在原料中增加碳化硅在烧制过程中生成氧化硅和一氧化碳气体，从而产生还原气氛，提高高铬砖的微孔化率，但是此方法的偶然性较大，且产品仅提高了抗渣性，没有对其其他高温性能有所改善。

发明内容

为了解决高铬砖在高温下无法保持稳定性的问题，我们提出了一种金属高铬砖及其制备方法，采用本发明可以有效提高高铬砖在高温下的稳定性，同时提高高铬砖的耐火度和使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为实现上述目的，本发明提供一种金属高铬砖，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：50-75％；烧结氧化铬颗粒：10-20％；铬刚玉颗粒：10-20％；氧化铝微粉：2-6％；氧化镁微粉：2-6％；氧化锆微粉：2-6％；氧化钇微粉：0.1-2％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.1-2％；金属铝微粉：0.1-2％；金属铬微粉：0.1-2％；金属锆微粉：0.1-2％；金属钇微粉：0.1-2％；结合剂：2-6％。其原料粒度如下：电熔氧化铬：1-0.5mm；烧结氧化铬颗粒：1-0.5mm；铬刚玉颗粒：1-0.5mm；氧化铝微粉：＜0.088mm；氧化镁微粉：＜0.088mm；氧化锆微粉：＜0.088mm；氧化钇微粉：d₅₀＝5μm；镧及镧系金属氧化物微粉：d₅₀＝5μm；金属铝微粉：d₅₀＝5μm；金属铬微粉：d₅₀＝5μm；金属锆微粉：d₅₀＝5μm；金属钇微粉：d₅₀＝5μm。所有材料皆使用粒度较小粉末和颗粒，在烧制过程中，仅有极少数的空气，因此能在砖内部制造还原气氛，与外部还原气氛一起，从外部降低显气孔率，在内部提高微孔化率，有效提高高铬砖的抗渣性。同时，细小粒度的金属粉末和金属氧化物具有多种晶体结构，活性很高，在烧制过程中使高铬砖内部形成各种晶体结构相互作用相互结合，提高高铬砖的稳定性。传统结合剂能稳定作用于1600℃以下的耐火砖，在1600℃以上部分失去作用，氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉在1600℃以上开始起到结合剂作用，有效结合高铬砖各原料，降低气孔率，提高材料的稳定性和耐磨度。

优选地，上述电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒纯度不低于99％，氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉纯度不低于99.9％。高纯原料的使用，大大减少了二氧化硅的引入，减少了二氧化硅与材料中氧化镁在高温下生成低熔物，有效控制使用过程中与杂质反应生成低熔物的可能，保证了良好的高温强度及荷重软化温度，增强了材料抗侵蚀能力，提高寿命。

优选地，上述结合剂由以下质量百分比的原料组成：磷酸二氢铝：10-20％；糊精：30-80％；木质素磺酸钠溶液：20-60％。结合剂作用于常温和低温状态下原料各组分之间的结合，保证了烧制过程中的稳定，以及辅助了烧制过程中各氧化物晶体结构之间的结合。

本发明同时提供一种金属高铬砖的制备方法，步骤如下：

(1)预混：将电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混5-10分钟；

(2)混料：将另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中混合5-10分钟，加入结合剂混合5-10分钟，再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉混合10-30分钟，将步骤(1)中预混的原料加入混砂机，混合10-30分钟，制成泥料；

(3)塑形：将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1～4T/cm2的压力下压制成型；

(4)干燥：将步骤(3)中压制成型的砖自然干燥24h，至水分不高于0.5％；

(5)烧制：送入隧道窑内，在还原气氛中，300-500℃预热20-40分钟，然后800-1000℃下焙烧1-2小时，之后控制温度1200-1450℃下焙烧1-2小时，最后控制温度1700-1800℃焙烧4-10小时；

(6)冷却，拣选，检验，包装入库。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

提高高铬砖的耐火度、稳定性和抗渣性，提高使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围；且下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种金属高铬砖，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：60.2％；烧结氧化铬颗粒：15％；铬刚玉颗粒：15％；氧化铝微粉：2％；氧化镁微粉：2％；氧化锆微粉：2％；氧化钇微粉：0.1％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.1％；金属铝微粉：0.5％；金属铬微粉：0.5％；金属锆微粉：0.5％；金属钇微粉：0.1％；结合剂：2％。生产步骤如下：

(1)预混：将电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混8分钟；

(2)混料：将另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中混合8分钟，加入结合剂混合8分钟，再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉20分钟，将步骤(1)中预混的原料加入混砂机，混合20分钟，制成泥料；

(3)塑形：将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在2T/cm²的压力下压制成型；(4)干燥：将步骤(3)中压制成型的砖自然干燥24h，至水分不高于0.5％；

(5)烧制：送入隧道窑内，在还原气氛中，400℃预热30分钟，然后900℃下焙烧1.5小时，之后控制温度1300℃下焙烧1.5小时，最后控制温度1800℃焙烧8小时；

(6)冷却，拣选，检验，包装入库。

随机取样，检测各性能，结果如表1所示。

实施例2：

一种金属高铬砖，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：59％；烧结氧化铬颗粒：15％；铬刚玉颗粒：15％；氧化铝微粉：2％；氧化镁微粉：2％；氧化锆微粉：2％；氧化钇微粉：0.5％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.5％；金属铝微粉：0.5％；金属铬微粉：0.5％；金属锆微粉：0.5％；金属钇微粉：0.5％；结合剂：2％。

生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样进行高温性能测试，结果如表1所示。

实施例3：

一种金属高铬砖，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：57.5％；烧结氧化铬颗粒：15％；铬刚玉颗粒：15％；氧化铝微粉：2％；氧化镁微粉：2％；氧化锆微粉：2％；氧化钇微粉：1％；镧及镧系金属氧化物微粉：1％；金属铝微粉：0.5％；金属铬微粉：0.5％；金属锆微粉：0.5％；金属钇微粉：1％；结合剂：2％。

实施例4：

一种金属高铬砖，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：54.5％；烧结氧化铬颗粒：

15％；铬刚玉颗粒：15％；氧化铝微粉：2％；氧化镁微粉：2％；氧化锆微粉：2％；氧化钇微粉：2％；镧及镧系金属氧化物微粉：2％；金属铝微粉：0.5％；金属铬微粉：0.5％；金属锆微粉：0.5％；金属钇微粉：2％；结合剂：2％。

对比例：

市购普通高铬砖，随机取样进行高温性能测试，结果如表1所示。

表1：

从表1中可看出，使用本发明制造的金属高铬砖中杂质含量低，体积密度高，耐火度和荷重软化点显著高于市购高铬砖，且耐火度突破了2000℃，显气孔率也较市购高铬砖低，有较高的高温稳定性。而在常温和低温条件下，本发明和市购高铬砖无明显差异。

Claims

1.一种金属高铬砖，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：

电熔氧化铬：50-75%；

烧结氧化铬颗粒：10-20%；

铬刚玉颗粒：10-20%；

氧化铝微粉：2-6%；

氧化镁微粉：2-6%；

氧化锆微粉：2-6%；

氧化钇微粉：0.1-2%；

镧及镧系金属氧化物微粉：0.1-2%；

金属铝微粉：0.1-2%；

金属铬微粉：0.1-2%；

金属锆微粉：0.1-2%；

金属钇微粉：0.1-2%；

结合剂：2-6%；

其原料粒度如下：

电熔氧化铬：1-0.5mm；

烧结氧化铬颗粒：1-0.5mm；

铬刚玉颗粒：1-0.5mm；

氧化铝微粉：＜0.088mm；

氧化镁微粉：＜0.088mm；

氧化锆微粉：＜0.088mm；

氧化钇微粉：d₅₀=5μm；

镧及镧系金属氧化物微粉：d₅₀=5μm；

金属铝微粉：d₅₀=5μm；

金属铬微粉：d₅₀=5μm；

金属锆微粉：d₅₀=5μm；

金属钇微粉：d₅₀=5μm。

2.如权利要求1所述的一种金属高铬砖，其特征在于，所述电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒纯度不低于99%，氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉纯度不低于99.9%。

3.如权利要求1所述的一种金属高铬砖，其特征在于，所述结合剂由以下质量百分比的原料组成：

磷酸二氢铝：10-20%；

糊精：30-80%；

木质素磺酸钠溶液：20-60%。

4.一种金属高铬砖的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）预混：将电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混5-10分钟；

（2）混料：将另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中混合5-10分钟，加入结合剂混合5-10分钟，再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉混合10-30分钟，将步骤（1）中预混的原料加入混砂机，混合10-30分钟，制成泥料；

（3）塑形：将步骤（2）中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm²的压力下压制成型；

（4）干燥：将步骤（3）中压制成型的砖自然干燥24h，至水分不高于0.5%；

（5）烧制：送入隧道窑内，在还原气氛中，300-500℃预热20-40分钟，然后800-1000℃下焙烧1-2小时，之后控制温度1200-1450℃下焙烧1-2小时，最后控制温度1700-1800℃焙烧4-10小时；

（6）冷却，拣选，检验，包装入库。