CN106007741A - 铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和重量百分数为：高铝矾土：25～35％；红柱石：5～10％；叶腊石:10～20％；棕刚玉：25～35％；金属硅：1～3％；硼玻璃粉：1～3％；碳化硅超微粉：5～10％；树脂：3.5％，本发明还公开了一种铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法，本发明通过在碳砖原料配方中加入红柱石、叶腊石和碳化硅超微粉，其中红柱石用于产生一定的微膨胀，减小砖缝，避免铁水穿漏，且提高了产品的热震稳定性，彻底解决剥落现象；叶腊石用于形成釉面，阻隔铁水和渣对砖体的侵蚀，有效消除粘包现象，降低侵蚀速率；超微粉碳化硅用于提高抗氧化性和抗冲刷性，延长碳砖的使用寿命。

Description

铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法
技术领域
本发明属于含有或不含有黏土的整块耐火材料或耐火砂浆的技术领域，具体是涉及一种铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法。
背景技术
铝碳化硅碳砖由于具有优异的抗侵蚀性以及抗热震性，在炼铁系统的各类铁水器上作为炉衬材料被广泛使用，现有技术中的铝碳化硅碳砖中碳的质量分数通常在8％～16％，例如申请公开号为CN102329142A的发明公开了一种铝碳化硅碳砖，它是由以下重量份数的原料制成：粒度为200～300目的锌1～8、粒度为5～10mm的高铝料40～60、粒度为120～320mm的碳化硅10～15、粒度为120～180mm的高铝粉20～30、-199#的石墨10～15、粒度为120～200mm的粘土粉5～10、酚醛树脂3～5，所述高铝料中Al2O3的含量在88％以上，所述高铝粉中Al2O3的含量在88％以上。
又如申请公开号为CN102757245A的发明公开了一种添加碳化硅-金属硅复合粉体的铝碳化硅碳砖，按重量百分比计，它包含以下组分：矾土熟料40～75％，刚玉10～25％，石墨8～10％，碳化硅-金属硅复合粉体4～15％，碳化硅0～15％，金属硅0～4％，上述各组分的重量百分比之和为100％，另外还添加有外加结合剂，所述外加结合剂为前述组分总重量和的3～4％。
又如申请公开号为CN03588493 B的发明公开了一种低碳的铝碳化硅碳砖及其制备方法，按重量百分比计，它包含以下组分：氧化铝原料60～85％，碳化硅1～10％，碳素原料2～5％，结合剂3～5％，抗氧化剂1～5％，有机硅纤维0.01～0.5％，其中所述氧化铝原料中Al2O3的平均重量百分数为75～98％，其通过将铝碳化硅碳砖的碳含量降低至7％以下，能够有效降低铝碳化硅碳砖热导率，达到节能降耗的目的。
但是以上三种现有的铝碳化硅碳砖在使用过程中均存在一下问题和缺点：
1、有微量收缩，砖缝变大，间或发生铁水穿漏事故；
2、砖体出现不规则剥落，导致开裂甚至掉砖；
3、在KR强力搅拌脱硫的外力作用下，砖体抗冲刷能力差，特别是罐体中部的砖侵蚀较快；
4、铁水粘包严重；
5、抗氧化性较弱，使用初期脱碳层较厚；
6、使用寿命短，在采用KR全脱硫、钒钛矿配比不固定的条件下，使用寿命为450次。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法，该铁水罐用铝碳化硅碳砖通过在碳砖原料配方中加入红柱石、叶腊石和碳化硅超微粉，其中红柱石用于产生一定的微膨胀，减小砖缝，避免铁水穿漏，且提高了产品的热震稳定性，彻底解决剥落现象；叶腊石用于形成釉面，阻隔铁水和渣对砖体的侵蚀，有效消除粘包现象，降低侵蚀速率；超微粉碳化硅用于提高抗氧化性和抗冲刷性，延长铝碳化硅碳砖的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供了一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和重量百分数为：高铝矾土：25～35％；红柱石：5～10％；叶腊石:10～20％；棕刚玉：25～35％；金属硅：1～3％；硼玻璃粉：1～3％；碳化硅超微粉：5～10％；树脂：3.5％。
进一步，其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：30％；红柱石：8％；叶腊石:15％；棕刚玉：30％；金属硅：2％；硼玻璃粉：2％；碳化硅超微粉：9.5％；树脂：3.5％。
进一步，其其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：32％；红柱石：6％；叶腊石:17％；棕刚玉：28％；金属硅：2.5％；硼玻璃粉：3％；碳化硅超微粉：8％；树脂：3.5％。
进一步，其所述碳化硅超微粉设置为粒径在100nm以下的碳化硅粉料。
本发明还公开了一种铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法，其步骤如下：
a、将高铝矾土粉碎成5-3mm颗粒，进除铁器除铁处理；
b、将占原料组分5％的5-3mm高铝矾土颗粒进管磨机磨成100目细粉料进除铁器除铁处理；
c、将100目的高铝矾土、400目的棕刚玉、325目的金属硅、800目硼玻璃粉和100nm以下的碳化硅超微粉按一定配比进预混器预混；
d、将剩余的5-3mm的特级矾土颗粒、3-1mm的叶腊石和小于1mm的红柱石按一定配比预混后进混泥设备混泥；
e、将预混好的粉料和颗粒料外加液体酚醛树脂按比例配料进行混炼，有效混炼时间20分钟；
f、将混炼好的泥料放入恒温装置中，恒温26℃困料12小时；
g、将困好的泥料导入成型料仓压砖机成型，成型的合格砖坯进电加热干燥窑；
h、成型后在200-220℃电加热窑炉中干燥16-20小时，出窑的碳砖进行外形尺寸检验和化学物理化验，合格产品入库。
进一步，所述高铝矾土为含铝85％-90％以上的特级矾土。
本发明的有益效果在于：
1、本发明铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法通过在碳砖原料配方中加入红柱石、叶腊石和碳化硅超微粉，其中红柱石用于产生一定的微膨胀，减小砖缝，避免铁水穿漏，且提高了产品的热震稳定性，彻底解决剥落现象；叶腊石用于形成釉面，阻隔铁水和渣对砖体的侵蚀，有效消除粘包现象，降低侵蚀速率；超微粉碳化硅用于提高抗氧化性和抗冲刷性，延长碳砖的使用寿命；
2、本发明铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法制备的铝碳化硅碳砖在重钢新区采用KR全脱硫、钒钛矿配比不固定的条件下，使用寿命一次性达到516-20次以上，516-20次使用后碳砖的内表面光滑、侵蚀均匀，无剥落开裂现象，残厚大于120mm，行业标准要求为残厚大于90mm。
3、本发明铁水罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法制备的铝碳化硅碳砖具有以下有点：
1)有0.5～1.0％的微膨胀性，使用过程中使减小砖缝，提高整体性，降低铁水穿漏的风险；
2)优良热震稳定性，使用过程中不剥落、不开裂；
3)优良的抗侵蚀性和抗氧化性，降低侵蚀速率，提高使用寿命；
4)良好的抗冲刷性，降低KR脱硫对铁水罐罐壁的冲刷。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例一
本发明一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：35％；红柱石：5％；叶腊石:10％；棕刚玉：32.5％；金属硅：1％；硼玻璃粉：3％；碳化硅超微粉：10％；树脂：3.5％。
实施例二
本发明一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：25％；红柱石：10％；叶腊石:20％；棕刚玉：25.5％；金属硅：3％；硼玻璃粉：3％；碳化硅超微粉：10％；树脂：3.5％。
实施例三
本发明一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：30％；红柱石：8％；叶腊石:15％；棕刚玉：30％；金属硅：2％；硼玻璃粉：2％；碳化硅超微粉：9.5％；树脂：3.5％。
实施例四
本发明一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：32％；红柱石：6％；叶腊石:17％；棕刚玉：28％；金属硅：2.5％；硼玻璃粉：3％；碳化硅超微粉：8％；树脂：3.5％。
如图1所示为本发明铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法的工艺流程图，本发明还公开了一种铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法，其步骤如下：
a、将高铝矾土粉碎成5-3mm颗粒，进除铁器除铁处理；
b、将占原料组分5％的5-3mm高铝矾土颗粒进管磨机磨成100目细粉料进除铁器除铁处理；
c、将100目的高铝矾土、400目的棕刚玉、325目的金属硅、800目硼玻璃粉和100nm以下的碳化硅超微粉按一定配比进预混器预混；
d、将剩余的5-3mm的特级矾土颗粒、3-1mm的叶腊石和小于1mm的红柱石按一定配比预混后进混泥设备混泥；
e、将预混好的粉料和颗粒料外加液体酚醛树脂按比例配料进行混炼，有效混炼时间20分钟；
f、将混炼好的泥料放入恒温装置中，恒温26℃困料12小时；
g、将困好的泥料导入成型料仓压砖机成型，成型的合格砖坯进电加热干燥窑；
h、成型后在200-220℃电加热窑炉中干燥16-20小时，出窑的碳砖进行外形尺寸检验和化学物理化验，合格产品入库。
进一步，所述高铝矾土为含铝85％-90％以上的特级矾土。
将以上四种实施例制备的铝碳化硅碳砖与未添加红柱石、叶腊石和碳化硅超微粉的铝碳化硅碳砖检验结果，在重钢新区采用KR全脱硫、钒钛矿配比不固定的条件下使用进行比较：
对比制备的铝碳化硅碳砖的各自性能指标：原碳砖中的碳和碳化硅含量为18.5％，线变化率-0.27％，显气孔率4.72％；对比例1中的碳和碳化硅含量为20.3％，线变化率0.16-20％，显气孔率5.02％；对比例2中的碳和碳化硅含量为19.8％，线变化率0.48％，显气孔率4.98％；对比例3中的碳和碳化硅含量为20.6％，线变化率0.52％，显气孔率5.03％；对比例4中的碳和碳化硅含量为20.2％，线变化率0.51％，显气孔率5.01％；从中可以知道实施例一至实施例四原料制备的碳砖在膨胀性能、热震稳定性、抗氧化性和抗冲刷性全面超过原碳砖中的技术参数，并且延长了碳砖的使用次数，提高了碳砖的经济效益。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种铁水罐用铝碳化硅碳砖，其特征在于：其原料组分和重量百分数为：高铝矾土：25～35％；红柱石：5～10％；叶腊石:10～20％；棕刚玉：25～35％；金属硅：1～3％；硼玻璃粉：1～3％；碳化硅超微粉：5～10％；树脂：3.5％。
2.如权利要求1所述的铁水罐用铝碳化硅碳砖，其特征在于：其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：30％；红柱石：8％；叶腊石:15％；棕刚玉：30％；金属硅：2％；硼玻璃粉：2％；碳化硅超微粉：9.5％；树脂：3.5％。
3.如权利要求1所述的铁水罐用铝碳化硅碳砖，其特征在于：其原料组分和具体重量百分数为：高铝矾土：32％；红柱石：6％；叶腊石:17％；棕刚玉：28％；金属硅：2.5％；硼玻璃粉：3％；碳化硅超微粉：8％；树脂：3.5％。
4.如权利要求1所述的铁水罐用铝碳化硅碳砖，其特征在于：所述碳化硅超微粉设置为粒径在100nm以下的碳化硅粉料。
5.一种制备权利要求1～4所述的铁水罐用铝碳化硅碳砖的方法，其特征在于，其步骤如下：
a、将高铝矾土粉碎成5-3mm颗粒，进除铁器除铁处理；
b、将占原料组分5％的5-3mm高铝矾土颗粒进管磨机磨成100目细粉料进除铁器除铁处理；
c、将100目的高铝矾土、400目的棕刚玉、325目的金属硅、800目硼玻璃粉和100nm以下的碳化硅超微粉按一定配比进预混器预混；
d、将剩余的5-3mm的特级矾土颗粒、3-1mm的叶腊石和小于1mm的红柱石按一定配比预混后进混泥设备混泥；
e、将预混好的粉料和颗粒料外加液体酚醛树脂按比例配料进行混炼，有效混炼时间20分钟；
f、将混炼好的泥料放入恒温装置中，恒温26℃困料12小时；
g、将困好的泥料导入成型料仓压砖机成型，成型的合格砖坯进电加热干燥窑；
h、成型后在200-220℃电加热窑炉中干燥16-20小时，出窑的碳砖进行外形尺寸检验和化学物理化验，合格产品入库。
6.如权利要求5所述的铁水罐用铝碳化硅碳砖制备方法，其特征在于：所述高铝矾土为含铝85％-90％以上的特级矾土。
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