CN105272284A - 一种大型高炉用td-ⅰ型陶瓷杯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯及其制备方法。TD-Ⅰ型陶瓷杯原料组成中含有电熔棕刚玉30～60%，白刚玉10～35%，碳化硅10～40%，金属硅3～10%和α-Al₂O₃？5～15%；另外加入占上述总原料重量3～5%的树脂。首先将粒度180目及以下的细粉共磨均匀，制得共磨细粉；然后将粒度大于180目的原料作为骨料混碾，混碾后加入树脂混碾；接着加入共磨细粉混碾，制得成型泥料；将所得泥料压制成砖坯干燥，干燥后烧成，烧成后冷却至室温出炉，得到产品。本发明陶瓷杯制品具有优良的抗渣、抗铁、抗碱侵蚀性能，更适合应用于经济料冶炼的高炉陶瓷杯中。

Description

一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种适用于经济料冶炼的高炉炉缸区域（包括高炉炉缸壁、风口、铁口、渣口）用TD-Ⅰ型陶瓷杯及其制备方法。

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。陶瓷杯具有的优点主要有：1）防止铁水渗透；2）减轻铁水环流冲刷；3）提高铁水温度和炉缸抗热震性。由于陶瓷杯具有这些主要优点，因此国内外许多新建或大修高炉都采用了这种新型结构。

在炉缸内衬采用陶瓷杯来保护碳砖的热面，使熔铁铁水与碳砖隔开，其次陶瓷材质可使炉壁绝热，因而降低热损失。所以，对陶瓷杯用的耐火材料要求具有如下性能：良好的抗铁水熔蚀性能，杯壁上部具有良好的抗渣侵蚀性能；良好的抗铁水、渣液冲刷性能；在高温状态下，残存线变为零或稍正；良好的抗CO侵蚀能力，良好的抗碱侵蚀能力，良好的在受压状态下由热膨胀引起的应力的适应能力，良好的抗热震能力。

目前，此类产品包括法国的陶瓷杯用砖及国内不少厂家生产的耐火砖，均由于近些年经济料的冶炼及煤粉喷吹技术等节能技术的应用，使得渣、碱侵蚀大为加强，使其使用寿命大为降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种具有优良抗渣、抗铁、抗碱侵蚀性能，同时具有塑性相及碳化硅复合结合的新型TD-Ⅰ型陶瓷杯制品及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提供一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，以重量百分含量表示，所述TD-Ⅰ型陶瓷杯原料组成中含有电熔棕刚玉30～60%，白刚玉10～35%，碳化硅10～40%，金属硅3～10%和α-Al₂O₃5～15%；另外，加入占上述总原料重量3～5%的树脂。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述电熔棕刚玉30～60%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉15～30%和3-1mm的电熔棕刚玉15～30%组成；所述电熔棕刚玉中氧化铝质量百分含量≥94.5%，体积密度≥3.8g/cm³。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述白刚玉10～35%是由1-0mm的白刚玉5～20%和粒度≤180目的白刚玉5～15%组成；所述白刚玉中氧化铝质量百分含量≥98%，体积密度≥3.8g/cm³。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述碳化硅10～40%是由粒度3-1mm的碳化硅0～10%、粒度1-0mm的碳化硅5～15%和粒度≤200目的碳化硅5～15%组成；所述碳化硅中碳化硅质量百分含量≥97%，体积密度≥3.12g/cm³。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述金属硅的粒度≤180目；所述金属硅中硅质量百分含量≥97%。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述α-Al₂O₃的粒度≤500目；所述α-Al₂O₃中氧化铝质量百分含量≥98.5%。

根据上述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，所述树脂为热固性酚醛树脂；所述热固性酚醛树脂在25℃条件下粘度为16000～19000cp，水分质量百分含量2～3%，固体成分质量百分含量77～83%，游离酚质量百分含量9.8～12%。

另外，提供一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、首先按照上述TD-Ⅰ型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料，将粒度180目及以下的白刚玉、碳化硅、金属硅和α-Al₂O₃细粉进行共磨均匀，制得共磨细粉；

b、然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾1～3min，混碾后加入树脂混碾5～8min；接着加入所得共磨细粉进行混碾5～10min，制得成型泥料；

c、将所得成型泥料在200～400MPa压力下压制成砖坯，控制砖坯的体积密度≥3.2g/cm³；

d、固化：将砖坯置于干燥窑中进行干燥，40～60℃条件下干燥20～30h，以10℃/h的速度升至100～120℃条件下干燥20～30h，然后以10℃/h的速度升至180～220℃条件下，固化干燥6～8h；

e、烧成：将干燥后的砖坯采用高温隧道窑或梭式窑进行烧成，烧成温度为1400～1550℃，烧成温度下保温10～20h，烧成后自然冷却至室温出窑。

本发明的积极有益效果：

1、本发明产品TD-Ⅰ型陶瓷杯制品与传统陶瓷制品相比气孔率更低，材料更致密，虽然气孔率大大降低，致密度大大提高，但是该制品却克服了由于致密度提高带来的热震稳定性降低这一氧化物陶瓷质材料固有的缺点，热震稳定性与传统陶瓷杯制品相比更为优良。

2、该类新型陶瓷杯制品具有优良的抗渣、抗铁、抗碱侵蚀性能，更适合应用于经济料冶炼的高炉陶瓷杯中。

具体实施方式：

以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例：

本发明大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，以重量百分含量表示，实施例1～3TD-Ⅰ型陶瓷杯原料组成配比比例详见表1。

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本发明实施例1～3大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯的制备方法：

a、首先按照上述实施例1～3任一所述的TD-Ⅰ型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料，将粒度180目及以下的白刚玉、碳化硅、金属硅和α-Al₂O₃细粉进行共磨均匀，制得共磨细粉；

b、然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾3min，混碾后加入热固性酚醛树脂混碾6min；接着加入所得共磨细粉进行混碾10min，制得成型泥料；

c、将所得成型泥料在300MPa压力下压制成砖坯，控制体积密度≥3.2g/cm³；

d、固化：将砖坯置于干燥窑中进行干燥，首先在40～60℃条件下干燥24h，以10℃/h的速度升至100～120℃条件下干燥26h，最后以10℃/h的速度升至180～220℃条件下，固化干燥6h；

e、烧成：将干燥后的砖坯采用高温隧道窑进行烧成，烧成温度为1450℃，烧成温度下保温16h，烧成后自然冷却至室温出窑。

本发明实施例1～3所得产品TD-Ⅰ型陶瓷杯的性能技术指标，详见表2。

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Claims (8)

1.一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：以重量百分含量表示，所述TD-Ⅰ型陶瓷杯原料组成中含有电熔棕刚玉30～60%，白刚玉10～35%，碳化硅10～40%，金属硅3～10%和α-Al₂O₃5～15%；另外，加入占上述总原料重量3～5%的树脂。

2.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述电熔棕刚玉30～60%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉15～30%和3-1mm的电熔棕刚玉15～30%组成；所述电熔棕刚玉中氧化铝质量百分含量≥94.5%，体积密度≥3.8g/cm³。

3.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述白刚玉10～35%是由1-0mm的白刚玉5～20%和粒度≤180目的白刚玉5～15%组成；所述白刚玉中氧化铝质量百分含量≥98%，体积密度≥3.8g/cm³。

4.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述碳化硅10～40%是由粒度3-1mm的碳化硅0～10%、粒度1-0mm的碳化硅5～15%和粒度≤200目的碳化硅5～15%组成；所述碳化硅中碳化硅质量百分含量≥97%，体积密度≥3.12g/cm³。

5.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述金属硅的粒度≤180目；所述金属硅中硅质量百分含量≥97%。

6.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述α-Al₂O₃的粒度≤500目；所述α-Al₂O₃中氧化铝质量百分含量≥98.5%。

7.根据权利要求1所述的大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯，其特征在于：所述树脂为热固性酚醛树脂；所述热固性酚醛树脂在25℃条件下粘度为16000～19000cp，水分质量百分含量2～3%，固体成分质量百分含量77～83%，游离酚质量百分含量9.8～12%。

8.一种大型高炉用TD-Ⅰ型陶瓷杯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a、首先按照权利要求1所述TD-Ⅰ型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料，将粒度180目及以下的白刚玉、碳化硅、金属硅和α-Al₂O₃细粉进行共磨均匀，制得共磨细粉；

b、然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾1～3min，混碾后加入树脂混碾5～8min；接着加入所得共磨细粉进行混碾5～10min，制得成型泥料；

c、将所得成型泥料在200～400MPa压力下压制成砖坯，控制砖坯的体积密度≥3.2g/cm³；

d、固化：将砖坯置于干燥窑中进行干燥，40～60℃条件下干燥20～30h，以10℃/h的速度升至100～120℃条件下干燥20～30h，然后以10℃/h的速度升至180～220℃条件下，固化干燥6～8h；

e、烧成：将干燥后的砖坯采用高温隧道窑或梭式窑进行烧成，烧成温度为1400～1550℃，烧成温度下保温10～20h，烧成后自然冷却至室温出窑。