CN108101553B

CN108101553B - 利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖及其制备方法

Info

Publication number: CN108101553B
Application number: CN201711160108.7A
Authority: CN
Inventors: 蔡长秀; 董童霖; 徐志华; 郑吉红; 姚亚双
Original assignee: Wuhan Iron And Steel Group Refractory Materials Co ltd
Current assignee: Wuhan Iron And Steel Group Refractory Materials Co ltd
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: CN108101553A

Abstract

本发明公开了一种利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖及其制备方法，该工作衬砖按重量百分比计包含如下组分：40～55％的铁沟再生料、15～30％的刚玉、2～5％的叶蜡石粉、5～8％的碳化硅、1～4％的结晶硅、8～12％的鳞片石墨和3～5％的结合剂。该方法包括以下步骤：1)对铁沟再生料进行预处理；2)按给定的组分质量百分比称取各组分备用；3)将碳化硅、刚玉粉料、叶蜡石粉、结晶硅进行预混，制成混合粉备用；4)将铁沟再生料、刚玉颗粒放入混碾机干混，再依次加入树脂、鳞片石墨、混合粉混碾；5)将所得混合料放入压砖机成型，在150～250℃下热处理12～36h，即得到鱼雷罐工作衬砖。该鱼雷罐工作衬砖具有耐冲刷性能好、热震稳定性好、高温强度大、制造成本低的特点。

Description

利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，特别是指一种利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖及其制备方法。

背景技术

鱼雷罐是运送和储存铁水的设备，同时具有铁水罐车和混铁炉的功能，使用广泛。鱼雷罐内工作环境恶劣，其工作衬砖主要受到以下几方面的因素而易于损毁：1)运送过程中铁水的反复冲刷以及倒罐时铁水的冲刷；2)温度急剧波动引起的热应力剥落；3)氧化剥落损毁以及铁渣的熔蚀损毁。因此，鱼雷罐工作衬砖需要具备优良的耐冲刷性能、热震稳定性能、抗氧化性和抗渣侵蚀性能。

目前，鱼雷罐工作衬普遍采用以矾土或刚玉、碳化硅、石墨为主要原料的不烧Al₂O₃-SiC-C砖。由于Al₂O₃-SiC-C砖所用原料的熔点较高且石墨加入量较大，在使用过程中很难烧结，导致其耐冲刷性能和高温强度较差，在拆罐时发现鱼雷罐工作衬残砖强度低，有粉化现象，这不仅会影响工作衬砖的使用寿命，也会给钢厂带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖及其制备方法，该鱼雷罐工作衬砖具有耐冲刷性能好、热震稳定性好、高温强度大的特点。

为实现上述目的，本发明所提供的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，按重量百分比计包含如下组分：40～55％的铁沟再生料、15～30％的刚玉、2～5％的叶蜡石粉、5～8％的碳化硅、1～4％的结晶硅、8～12％的鳞片石墨和3～5％的结合剂；所述铁沟再生料按粒度大小分为如下三个级配：1)0.088mm＜粒度≤1mm，重量百分比为8～12％；2)1mm＜粒度≤3mm，重量百分比为40～50％；3)3mm＜粒度≤5mm，重量百分比为40～50％；所述刚玉按粒度大小分为刚玉粉料和刚玉颗粒两部分，其中：1)刚玉粉料粒度≤0.088mm，重量百分比为40～50％；2)0.088mm＜刚玉颗粒粒度≤1mm，重量百分比为50～60％。

优选地，所述铁沟再生料中，按重量百分比计：Al₂O₃≥70％、SiC≥8％、CaO≤4％、Fe₂O₃≤1.5％、C≤4.0％。

优选地，所述刚玉是棕刚玉、白刚玉、板状刚玉中的任一种，所述刚玉中，按重量百分比计：Al₂O₃含量≥91％。

优选地，所述叶蜡石粉中，按重量百分比计：SiO₂≥75％，Al₂O₃≤18％，灼减量≤6％；所述叶蜡石粉的粒度为≤0.088mm。

优选地，所述碳化硅中，按重量百分比计：SiC≥90％，Fe₂O₃≤1.2％；所述碳化硅的粒度≤0.088mm。

优选地，所述结晶硅中，按重量百分比计：Si≥98％，Fe≤0.7％，Ca≤0.5％，所述结晶硅的粒度为≤45μm；

优选地，所述鳞片石墨中固定碳(石墨中固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物)含量≥94％，粒度≤150μm。

优选地，所述结合剂为热固性酚醛树脂，25℃下粘度为10～30MPa，固含量≥72％，残碳量≥42％，水分≤5％。

本发明同时公开了前述利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖的制备方法，包括以下步骤：

1)对铁沟再生料进行预处理，使其粒度分布、杂质含量满足要求；

2)按给定的组分质量百分比称取铁沟再生料、刚玉、叶蜡石粉、碳化硅、结晶硅、鳞片石墨和结合剂，备用；

3)将碳化硅、刚玉粉料、叶蜡石粉、结晶硅进行预混，制成混合粉，备用；

4)将铁沟再生料、刚玉颗粒放入混碾机干混1～3min，加入树脂混碾1～3min，再加入鳞片石墨混碾3～5min，最后加入混合粉混碾10～15min，制成混合料；

5)将混合料放入压砖机成型，在150～250℃下热处理12～36h，即得到利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖。

优选地，所述步骤1)中，铁沟再生料的预处理包括如下步骤：

1.1)对回收的铁沟再生料进行拣选，切除铁沟料中的变质层和表面杂质物，并破碎；

1.2)将破碎所得的铁沟再生料进行磁选以除去其中夹杂的铁；

1.3)将磁选所得的铁沟再生料进行整形20～30min，以减少再生料中的假颗粒；再进行振动筛分，得到如下三个粒度范围的铁沟再生料：1)0.088mm＜粒度≤1mm；2)1mm＜粒度≤3mm；3)3mm＜粒度≤5mm；

1.4)将整形筛分后的各粒度范围的铁沟再生料每15～20吨进行均化，以稳定再生料的质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)充分利用铁沟再生料中稳定的刚玉相和莫来石相以及碳化硅、结晶硅和碳化硼等抗氧化剂，提高了产品的耐冲刷性能和热震稳定性能。

2)衬砖中引入叶蜡石细粉，在使用温度下产生的少量液相能促进烧结，提高产品的高温强度和耐冲刷性能。

3)利用了大量铁沟再生料资源，并减少了碳化硅的加入量，使得产品的制造成本大幅度下降，适合企业推广使用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1～4

实施例1所提供的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，按重量百分比由以下原料组成：40％的铁沟再生料、30％的刚玉、5％的叶蜡石粉、7％的碳化硅、4％的结晶硅、10％的鳞片石墨和4％的结合剂。其中：

1)铁沟再生料中，Al₂O₃的含量为70.5％(凡未指明的含量均为重量含量)，SiC的含量13.4％，CaO的含量3.2％，Fe₂O₃的含量≤1.0％，C的含量≤3.7％，铁沟再生料按粒度大小分为≤5mm且＞3mm、≤3mm且＞1mm和≤1mm且＞0.088mm的三个级配，其重量百分比分别为50％、40％和10％；

2)刚玉采用的是棕刚玉，Al₂O₃含量为91.5％，按粒度大小分为≤1mm且＞0.088mm和≤0.088mm两个级配，其重量百分比分别为50％和50％；

3)叶蜡石粉中，SiO₂的含量75.8％，Al₂O₃的含量16.9％，灼减为5％，粒度为≤0.088mm；

4)碳化硅中，SiC的含量为91.3％，Fe₂O₃的含量为1.0％，粒度≤0.088mm；

5)结晶硅中，Si的含量为98.8％，Fe的含量为0.5％，Ca的含量为0.3％，粒度为≤45μm；

6)鳞片石墨中，固定碳的含量为94.8％，粒度为≤150μm。选用鳞片石墨原因：1)是考虑其优良的抗氧化性能；2)考虑其良好的润滑性，在成型过程起到润滑作用，保证制品的致密性；3)加入鳞片石墨能提高产品的热震稳定性。

7)结合剂为热固性酚醛树脂，粘度(25℃)为28MPa，固含量为73％，残碳量为45％，水分为4％。

实施例2～4所提供的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其原料成分详见下表1，其余原料指标与实施例1相同。

以下给出了实施例1～4中利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖的制备方法，包括以下步骤：

1)对铁沟再生料进行预处理，使其粒度分布、杂质含量满足要求，其具体步骤为：

1.1)将回收的铁沟料拣选，切除铁沟料中的变质层和表面杂质物，并破碎；

1.2)将破碎所得的铁沟再生料进行磁选除去其中夹杂的铁；

1.3)将磁选所得的铁沟再生料进行整形20～30min，以减少再生料中的假颗粒；再进行振动筛分，得到粒径为≤5mm且＞3mm、≤3mm且＞1mm、≤1mm且＞0.088mm三种粒度；

1.4)将整形筛分后的≤5mm且＞3mm、≤3mm且＞1mm、≤1mm且＞0.088mm铁沟再生料每15～20吨进行均化，以稳定再生料的质量，得到优质的≤5mm且＞3mm、≤3mm且＞1mm、≤1mm且＞0.088mm三种粒度范围的铁沟再生料；

2)按上述重量百分比称取铁沟再生料、刚玉、碳化硅、结晶硅、鳞片石墨和热固性酚醛树脂，备用；

4)将浸铁沟再生料、刚玉颗粒放入混碾机干混1～3min，然后加入热固性酚醛树脂混碾1～3min，再加入鳞片石墨混碾3～5min，最后加入混合粉混碾10～15min，制成混合料；

5)将混合料放入压砖机成型，在150～250℃下热处理12～36h，最后，拣选、检验、包装、入库，即得到利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖。

表1各实施例原料成分表

实施例2～4的制备方法与实施例1的区别仅在于部分工艺参数不同，列于下表2中。

表2各实施例工艺参数表

对实施例1～4所制备的鱼雷罐工作衬砖按进行检测，测试项目如下：1)220℃×24h烘烤后检测显气孔率、体积密度、耐压强度；2)1500℃×3h埋碳处理后耐压强度和抗折强度；3)1400℃×0.5h还原气氛下的高温抗折强度；4)热震稳定性能检测：在1100℃埋碳保温30min，水冷后测残余强度保持率，残余强度保持率％＝热震后强度/热震前强度×100％。检测结果如下表3所示。

表3各实施例产品性能表

如表3所示，各实施例的鱼雷罐工作衬砖主要理化指标：220℃×24h烘烤后的体积密度(220℃×24h)≥2.94g/cm；显气孔率(220℃×24h)≤7％；耐压强度(220℃×24h)≥50MPa；耐压强度(1500℃×3h埋碳处理)≥70MPa；抗折强度(1500℃×3h埋碳处理)≥19.5MPa；高温抗折强度(1400℃×0.5h)≥8MPa；在1100℃×30min埋碳处理，水冷2次后，残余强度保持率(％)≥89％。由此可见，本发明的鱼雷罐工作衬砖具有优良的工作性能。

Claims

1.一种利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：该工作衬砖按重量百分比计包含如下组分：40~55%的铁沟再生料、15~30%的刚玉、2~5%的叶蜡石粉、5~8%的碳化硅、1~4%的结晶硅、8~12%的鳞片石墨和3~5%的结合剂；

所述铁沟再生料按粒度大小分为如下三个级配：1）0.088mm＜粒度≤1mm，重量百分比为8~12%；2）1mm＜粒度≤3mm，重量百分比为40~50%；3）3mm＜粒度≤5mm，重量百分比为40~50%；

所述刚玉按粒度大小分为刚玉粉料和刚玉颗粒两部分，其中：1）刚玉粉料粒度≤0.088mm，重量百分比为40~50%；2）0.088mm＜刚玉颗粒粒度≤1mm，重量百分比为50~60%；

所述铁沟再生料中，按重量百分比计：Al₂O₃≥70%、SiC≥8%、CaO≤4%、Fe₂O₃≤1.5%、C≤4.0%。

2.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述刚玉是棕刚玉、白刚玉、板状刚玉中的任一种，所述刚玉中，按重量百分比计：Al₂O₃含量≥91%。

3.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述叶蜡石粉中，按重量百分比计：SiO₂≥75%，Al₂O₃≤18%，灼减量≤6%；所述叶蜡石粉的粒度为≤0.088mm。

4.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述碳化硅中，按重量百分比计：SiC≥90%，Fe₂O₃≤1.2%；所述碳化硅的粒度≤0.088mm。

5.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述结晶硅中，按重量百分比计：Si≥98%，Fe≤0.7%，Ca≤0.5%，所述结晶硅的粒度为≤45μm。

6.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述鳞片石墨中固定碳含量≥94%，粒度≤150μm。

7.根据权利要求1所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖，其特征在于：所述结合剂为热固性酚醛树脂，25℃下粘度为10~30MPa，固含量≥72％，残碳量≥42％，水分≤5%。

8.一种如权利要求1~7中任一项所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）对铁沟再生料进行预处理，使其粒度分布、杂质含量满足要求；

2）按给定的组分质量百分比称取铁沟再生料、刚玉、叶蜡石粉、碳化硅、结晶硅、鳞片石墨和结合剂，备用；所述结合剂为热固性酚醛树脂，25℃下粘度为10~30MPa，固含量≥72％，残碳量≥42％，水分≤5%；

3）将碳化硅、刚玉粉料、叶蜡石粉、结晶硅进行预混，制成混合粉，备用；

4）将铁沟再生料、刚玉颗粒放入混碾机干混1~3min，加入树脂混碾1~3min，再加入鳞片石墨混碾3~5min，最后加入混合粉混碾10~15min，制成混合料；

5）将混合料放入压砖机成型，在150~250℃下热处理12~36h，即得到利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖。

9.根据权利要求8所述的利用铁沟再生料的鱼雷罐工作衬砖的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，铁沟再生料的预处理包括如下步骤：

1.1）对回收的铁沟再生料进行拣选，切除铁沟料中的变质层和表面杂质物，并破碎；

1.2）将破碎所得的铁沟再生料进行磁选以除去其中夹杂的铁；

1.3）将磁选所得的铁沟再生料进行整形20~30min，以减少再生料中的假颗粒；再进行振动筛分，得到如下三个粒度范围的铁沟再生料：1）0.088mm＜粒度≤1mm；2）1mm＜粒度≤3mm；3）3mm＜粒度≤5mm；

1.4）将整形筛分后的各粒度范围的铁沟再生料每15~20吨进行均化，以稳定再生料的质量。