CN108715555A - 一种永久层用轻质耐火砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永久层用轻质耐火砖，是由粒度5~3mm的莫来石空心球10~20份，1mm≤粒度＜3mm的莫来石空心球20~45份；粒度0.1~1mm的氧化铝空心球6~14份；粒度0.1~1mm的电熔刚玉或烧结刚玉颗粒6~30份；由尖晶石粉:α氧化铝粉:电熔刚玉或烧结刚玉粉按4~10:1~6:1~30配制的混合粉6~50份；结合剂5~12份混合均匀后机压而成。本发明的优点烘干后的成品砖体作为热工设备永久层用，兼顾了工作层耐高温、耐侵蚀的特性及外层的保温效果，有效解决了热工设备安全与保温相矛盾的局面，解决了常规热工设备永久层所不能解决的问题，在实际使用中取得了非常良好的效果，具有非常可观的市场前景。

Description

一种永久层用轻质耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料，尤其是涉及一种电炉、钢包、铁水包、鱼雷罐等高温设备永久层用轻质耐火砖。
背景技术
钢包、铁水包、鱼雷罐、电炉等热工设备的炉壁一般包括外保温层、永久层和内工作层。工作时设备内部温度较高，最高时能达到1700℃左右。当设备连续工作时，工作层会受到钢水或铁水侵蚀，所以当工作层使用一定次数之后，就必须下线维修，这就要求工作层必须留有一定的安全厚度。由于现实生产中安全厚度的具体尺寸很难进行规定和掌握，且由于各种原因，工作层受侵蚀程度也不完全相同，这时永久层就要求能起到安全作用，即永久层不仅需要具备工作层的耐高温、耐侵蚀性能，还必须兼顾外层的保温性能。传统的永久层浇注料虽然保温性能较好，但安全性较差，极易造成漏包事故，而用跟工作层一样材质的镁碳砖作为永久层砖，其保温性能又极差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既具有保温性能又具有耐高温、耐侵蚀性能的永久层用轻质耐火砖。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的永久层用轻质耐火砖，是由莫来石空心球、氧化铝空心球、刚玉颗粒和混合粉、结合剂按下述比例混合均匀后机压而成，其中
粒度5~3mm的莫来石空心球10~20份，1mm≤粒度＜3mm的莫来石空心球20~45份；
粒度0.1~1mm的氧化铝空心球6~14份；
粒度0.1~1mm的电熔刚玉或烧结刚玉颗粒6~30份；
由尖晶石粉: α氧化铝粉: 电熔刚玉或烧结刚玉粉按4~10:1~6:1~30配制的混合粉 6~50份；
结合剂5~12份。
本发明所用混合粉的粒度为200~325目。
本发明所用的电熔刚玉包括白刚玉、棕刚玉、亚白刚玉等；所用的烧结刚玉包括普通烧结刚玉和板状刚玉等。
本发明所用的结合剂包括水玻璃溶液；糊精和水玻璃按3:7配制的混合溶液；磷酸二氢铝溶液；铝镁凝胶、磷酸和硅溶胶按2:2:6配制的混合溶液；所配制的结合剂溶液的比重为1.1~1.6g/cm³。
本发明所用的莫来石空心球中莫来石含量≥65%。
本发明的永久层用轻质耐火砖的制备方法为：首先将莫来石空心球、氧化铝空心球、电熔刚玉或烧结刚玉颗粒及混合粉加入混料机中预混3分钟，然后加入结合剂进行混炼，持续搅拌5~15分钟后，困料30分钟；困料后的物料送至成型机台，于压力≥22 MPa条件下压制成型，在200℃±5℃温度下烘干、热固成成品砖体，所述成品砖体的体密度为2.0~2.25 g/cm³，气孔率30~40 %，常温耐压强度≥25 MPa。
烘干成型后的轻质耐火砖用标准托盘进行缠膜包装，即可入库。
本发明的优点在于采用由科学粒度级配的原料莫来石空心球、氧化铝空心球、刚玉颗粒和混合粉（由尖晶石粉、α氧化铝粉和刚玉粉配制），并加入特定结合剂制备而成，其中莫来石空心球耐火度高，热震稳定性好，气孔率较高，隔热性能优良；氧化铝空心球隔热性能好，而且纯度较高，有利于提高抗熔渣侵蚀性能；尖晶石粉热膨胀率低，对各种碱度的熔渣适应性好；刚玉颗粒与莫来石空心球之间由于热膨胀系数的差异，在颗粒之间产生微裂纹，进一步提高了本产品的热震稳定性；而α-氧化铝微粉与刚玉粉可优化基质组成，提高高温性能和抗侵蚀性。
烘干后的成品砖体作为热工设备永久层用，兼顾了工作层耐高温、耐侵蚀的特性及外层的保温效果，有效解决了热工设备安全与保温相矛盾的局面，解决了常规热工设备永久层所不能解决的问题，在实际使用中取得了非常良好的效果，具有非常可观的市场前景。
以钢包为例，采用本发明制备的轻质耐火砖砌筑钢包永久层，钢包工作层由原先需要保留70～90mm的安全厚度降低为只需保留20～50mm厚，可使钢包工作层砖多使用40～50mm，折合增加使用次数20～25次，大大提高了工作层的利用率，提高了钢包运行次数，使钢包运行效益提高30%以上，降低了吨钢成本，还增强了钢包外墙的保温效果，改善了炼钢环境，降低了工人劳动强度。
附图说明
图1是本发明实施例1的实验室样块在1600℃条件下侵蚀试验结果图。
图2是本发明实施例2的实验室样块在1600℃条件下侵蚀试验结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。
实施例1 制备用于钢包永久层用轻质耐火砖
1、预配结合剂
水玻璃加水用搅拌机混合均匀，配制成比重1.1~1.6g/cm³的溶液作为结合剂备用；也可以按本发明公布的几种原料预制结合剂；
2、预配混合粉
按尖晶石粉10份，α氧化铝粉6份，电熔刚玉或烧结刚玉粉27份之比例称量后进行混合，并在混碾机中混碾至200~325目，分袋保存备用；
3、配料
按以下比例称量各原料：粒度5~3mm的莫来石空心球20份，1mm≤粒度＜3mm的莫来石空心球30份；粒度0.1~1mm的氧化铝空心球12份；粒度0.1~1mm的电熔刚玉或烧结刚玉颗粒10份；混合粉 41份；结合剂6份；
4、成型
首先将莫来石空心球、氧化铝空心球、电熔刚玉或烧结刚玉颗粒及混合粉加入混料机中预混3分钟，然后加入结合剂进行混炼，持续搅拌5~15分钟后放料，在料斗中困料30分钟；通过放料系统，将困料后的物料送至成型机台，用摩擦压力机或液压机压制成型，成型压力≥22 MPa，压制成型的砖坯整齐摆放在坯车上，送入干燥洞，在200℃左右温度下烘干、热固，得到成品砖体。经常规物理、化学检验，成品砖体的体密度为2.2 g/cm³，气孔率35%，常温耐压强度≥25 MPa。
5、侵蚀试验
制备90*90*90mm正方形样块，内孔直径φ42，深度50mm；
侵蚀试验过程：样块内孔中加入精炼钢渣60克，在1550℃的高温电炉里保温3小时，待冷却后，取出样块，沿直径方向切开，如图1所示。
从图1的侵蚀试验情况可以看出：由于样块中更多加入了尖晶石及刚玉，从而获得了更好的高温性能及更稳定的抗热震性能。从侵蚀后的样块来看，熔渣与样块之间发生了渗透现象，使得接触面更加致密，从而使接触部位产生了一层保护膜，获得了更好的抗渣性能。作为钢包永久层砖使用，可大大提高其安全性，而其本身所具有的保温性能，更降低了钢包的运行成本。结合所述的情况，说明本发明制备的轻质永久层砖可以满足使用要求，达到很好的使用效果。
实施例2 制备用于铁水包永久层用轻质耐火砖
1、预配结合剂 同实施例1；
2、预配混合粉
按尖晶石粉4份，α氧化铝粉6份6，电熔刚玉或烧结刚玉粉18份之比例称量后进行混合，并在混碾机中混碾至200~325目，分袋保存备用；
3、配料
按以下比例称量各原料：粒度5~3mm的莫来石空心球16份，1mm≤粒度＜3mm的莫来石空心球24份；粒度0.1~1mm的氧化铝空心球13份；粒度0.1~1mm的电熔刚玉或烧结刚玉颗粒12份；混合粉 22份；结合剂6份；
4、成型
方法同实施例1。
经常规物理、化学检验，成品砖体的体密度为2.25 g/cm³，气孔率33%，常温耐压强度≥25 MPa。
5、侵蚀试验
制备样块尺寸及侵蚀试验过程同实施例1。
由于铁水包温度较低，从成本节约方面考虑，降低了尖晶石、刚玉等原材料的投入量，但从图2的侵蚀情况来看，用远高于铁水包的条件进行试验，虽然侵蚀效果比图1稍差，但仍然能满足钢包永久层的安全使用，因此用于温度更低、侵蚀性更差的铁水包，完全能起到安全防护的作用，其保温效果更优于实施例1。因此，本发明的轻质永久层砖用于铁水包，完全可以满足使用要求，并能取得更好的效果。

Claims (6)

1.一种永久层用轻质耐火砖，其特征在于：是由莫来石空心球、氧化铝空心球、刚玉颗粒和混合粉、结合剂按下述比例混合均匀后机压而成，其中
粒度5~3mm的莫来石空心球10~20份，1mm≤粒度＜3mm的莫来石空心球20~45份；
粒度0.1~1mm的氧化铝空心球6~14份；
粒度0.1~1mm的电熔刚玉或烧结刚玉颗粒6~30份；
由尖晶石粉: α氧化铝粉: 电熔刚玉或烧结刚玉粉按4~10:1~6:1~30配制的混合粉 6~50份；
结合剂5~12份。
2.根据权利要求1所述的永久层用轻质耐火砖，其特征在于：所述混合粉的粒度为200~325目。
3.根据权利要求1所述的永久层用轻质耐火砖，其特征在于：所述电熔刚玉包括白刚玉、棕刚玉或亚白刚玉；所述烧结刚玉包括普通烧结刚玉或板状刚玉。
4.根据权利要求1所述的永久层用轻质耐火砖，其特征在于：所述结合剂包括水玻璃溶液；糊精和水玻璃按3:7配制的混合溶液；磷酸二氢铝溶液；铝镁凝胶、磷酸和硅溶胶按2:2:6配制的混合溶液，所述结合剂的比重为1.1~1.6g/cm³。
5.根据权利要求1所述的永久层用轻质耐火砖，其特征在于：所述莫来石空心球中莫来石含量≥65%。
6.权利要求1所述永久层用轻质耐火砖的制备方法，其特征在于：首先将莫来石空心球、氧化铝空心球、电熔刚玉或烧结刚玉颗粒及混合粉加入混料机中预混3分钟，然后加入结合剂进行混炼，持续搅拌5~15分钟后，困料30分钟；困料后的物料送至成型机台，于压力≥22 MPa条件下压制成型，在200℃±5℃温度下烘干、热固成成品砖体，所述成品砖体的体密度为2.0~2.25 g/cm³，气孔率30~40 %，常温耐压强度≥25 MPa。
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