CN108727042A - 一种新型高炉出铁口用硅质炮泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种新型高炉出铁口用硅质炮泥及其制备方法。本发明的炮泥采用高硅质原料为骨料，同时添加超细碳质原料、金属硅粉等微粉原料，在炮泥使用过程中，硅质成份会与周围的碳、氧等物质发生反应，生成SiC、SiO2等陶瓷矿物相，填充气孔、颗粒间隙，提高炮泥致密度，同时生成的SiC具有良好的抗冲刷性能，从而起到提高炮泥抗渣铁侵蚀冲刷性能。

Description

一种新型高炉出铁口用硅质炮泥及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种新型高炉出铁口用硅质炮泥及其制备方法。
背景技术
炮泥是炼铁高炉用于堵铁口的一种不定型耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两类。其中有水炮泥以粘土粉、粘土耐火砖破碎颗粒、焦炭粉为主要原料，适当加入沥青、高铝矾土、碳化硅等，采用水作为结合剂，主要用在冶炼强度不高的中、小型高炉；无水炮泥原料一般以刚玉、高铝矾土、碳化硅、粘土、金属硅、金属铝、绢云母粉、氮化硅铁及焦粉等，采用蒽油、焦油、树脂等作为结合剂，主要用在顶压高、冶炼强度大的大中型高炉。
随着高炉冶炼技术的不断强化，高炉工艺条件变得更加苛刻，对高炉出铁口的使用要求也越来越高。现有技术无水炮泥在出铁结束后被压入铁口通道，从而将其堵塞，到下次出铁时，用开口机钻头将被烧结的炮泥钻穿，形成出铁通道，铁水及炉渣从该通道排出到炉外。在此期间，为了抑制铁口通道的快速扩大，达到长时间稳定出铁，要求无水炮泥具有良好的填充性和烧结性，受热收缩小，新旧炮泥结合好，强度适中，开口不喷溅，节能环保。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型高炉出铁口用硅质炮泥及其制备方法，目的是制备一种具有良好的综合性能、塑性好、烧结快、强度高、抗渣铁侵蚀冲刷性能优良的硅质炮泥，满足高强度冶炼要求。
本发明的新型高炉出铁口用硅质炮泥，按照重量百分比，原料包括30～40％叶腊石，6～8％刚玉粉，15～20％碳化硅，6～10％氮化硅铁，8～10％粘土，5～8％沥青，3～5％碳质原料，2～5％金属硅粉和10～15％焦炭，同时外加原料总重量10～20％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为40～50％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为20～30％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为25～35％；所述碳质原料为碳黑，鳞片石墨，土状石墨中的一种或几种，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
其中，所述刚玉的粒度≤200目。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述氮化硅铁的粒度≤180目。
所述粘土为广西白泥和环粘土中的一种或两种，粒度≤180目。
所述沥青为改质沥青、高温沥青中的一种或两种的组合，粒度≤2mm。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述结合剂为焦油。
本发明的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥制备方法，按以下步骤进行：
(1)按照重量百分比，30～40％叶腊石，6～8％刚玉粉，15～20％碳化硅，6～10％氮化硅铁，8～10％粘土，5～8％沥青，3～5％碳质原料，2～5％金属硅粉和10～15％焦炭进行原料配料；
(2)将上述配好的叶腊石、刚玉粉、碳化硅、氮化硅铁、粘土、沥青、碳质原料、金属硅粉和焦炭放入混碾机，加入再加入原料重量10～20％的结合剂混碾35～45分钟后，控制产品马夏值，出料后经挤泥机成型，包装，即为成品。
本发明炮泥的原料组成搭配合理，以叶腊石、碳化硅、焦炭为骨料，通过调节氮化硅铁、碳质原料、金属硅粉含量使炮泥具有良好的综合性能，与现有技术相比，它有以下优点：
(1)本发明的炮泥采用高硅质原料为骨料，同时添加超细碳质原料、金属硅粉等微粉原料，在炮泥使用过程中，硅质成份会与周围的碳、氧等物质发生反应，生成SiC、SiO2等陶瓷矿物相，填充气孔、颗粒间隙，提高炮泥致密度，同时生成的SiC具有良好的抗冲刷性能，从而起到提高炮泥抗渣铁侵蚀冲刷性能。
(2)作为本发明的优选，所述粘土为广西白泥、环粘土的混合物，可增加炮泥塑性，在中温(l100℃左右)下能烧结成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨性。
(3)作为本发明的优选，所述沥青为高温沥青与改质沥青的混合物。沥青作为含碳粘结剂配入泥料中，主要是帮助结合剂发挥强化效应，可以进一步起到改进泥料某些性能的作用。如在高温条件下沥青成分碳化析出石墨碳，使泥料具有较好的高温结构强度。
(4)本发明中添加超细碳质原料可增大炮泥导热系数，同时增大SiC反应生成概率。
具体实施方式
实施例1
本实施例的新型高炉出铁口用硅质炮泥用于1080m3高炉，按照重量百分比，原料包括40％叶腊石，6％刚玉粉，15％碳化硅，6％氮化硅铁，8％粘土，5％沥青，3％碳质原料，2％金属硅粉和15％焦炭，同时外加原料总重量20％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为40％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为30％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为30％；所述碳质原料为碳黑，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
其中，所述刚玉的粒度≤200目。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述氮化硅铁的粒度≤180目。
所述粘土为广西白泥，粒度≤180目。
所述沥青为改质沥青，粒度≤2mm。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述结合剂为焦油。
炮泥制备方法：将上述所有原料放入混碾机，预混3分钟，加入结合剂总重量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，最后加入剩下的5％的结合剂，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。产品马戏值控制在500Kpa。
实施例2
本实施例的新型高炉出铁口用硅质炮泥用于1080m3高炉，按照重量百分比，原料包括37％叶腊石，6％刚玉粉，17％碳化硅，7％氮化硅铁，9％粘土，6％沥青，4％碳质原料，3％金属硅粉和11％焦炭，同时外加原料总重量18％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为50％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为20％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为30％；所述碳质原料为鳞片石墨，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
其中，所述刚玉的粒度≤200目。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述氮化硅铁的粒度≤180目。
所述粘土为环粘土，粒度≤180目。
所述沥青为改质沥青和高温沥青，粒度≤2mm。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述结合剂为焦油。
炮泥制备方法：将上述所有原料放入混碾机，预混5分钟，加入结合剂总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，最后加入剩下的5％的结合剂，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。产品马戏值控制在700Kpa。
实施例3
本实施例的新型高炉出铁口用硅质炮泥用于2200m3高炉，按照重量百分比，原料包括34％叶腊石，7％刚玉粉，16％碳化硅，8％氮化硅铁，9％粘土，7％沥青，4％碳质原料，4％金属硅粉和11％焦炭，同时外加原料总重量16％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为45％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为30％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为25％；所述碳质原料为土状石墨，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
其中，所述刚玉的粒度≤200目。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述氮化硅铁的粒度≤180目。
所述粘土为广西白泥和环粘土，粒度≤180目。
所述沥青为高温沥青，粒度≤2mm。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述结合剂为焦油。
炮泥制备方法：将上述所有原料放入混碾机，预混5分钟，加入结合剂总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，最后加入剩下的5％的结合剂，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。产品马戏值控制在900Kpa。
实施例4
本实施例的新型高炉出铁口用硅质炮泥用于2500m3高炉，按照重量百分比，原料包括30％叶腊石，8％刚玉粉，18％碳化硅，10％氮化硅铁，10％粘土，8％沥青，3％碳质原料，3％金属硅粉和10％焦炭，同时外加原料总重量12％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为45％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为25％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为35％；所述碳质原料为碳黑和鳞片石墨，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
其中，所述刚玉的粒度≤200目。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述氮化硅铁的粒度≤180目。
所述粘土为广西白泥和环粘土，粒度≤180目。
所述沥青为改质沥青，粒度≤2mm。
所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
所述结合剂为焦油。
炮泥制备方法：将上述所有原料放入混碾机，预混5分钟，加入结合剂总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，最后加入剩下的5％的结合剂，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。产品马戏值控制在1000Kpa。
上述实施例1～4产品性能检测结果见下表1。
表1实施例性能指标(1450℃埋碳烧后)
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
显气孔率％ 32.5 31.2 30.8 30.1
体密g/cm3 1.96 1.99 2.02 2.04
耐压MPa 7.15 8.5 9.7 10.5
线变化％ 0.03 0.06 0.08 0.12
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在于按照重量百分比，原料包括30～40％叶腊石，6～8％刚玉粉，15～20％碳化硅，6～10％氮化硅铁，8～10％粘土，5～8％沥青，3～5％碳质原料，2～5％金属硅粉和10～15％焦炭，同时外加原料总重量10～20％的结合剂；所述的叶腊石中1mm＜粒度≤3mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为40～50％，325目＜粒度≤1mm的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为20～30％，粒度≤325目的叶腊石在整个叶腊石中的重量百分百为25～35％；所述碳质原料为碳黑，鳞片石墨，土状石墨中的一种或几种，粒度≤325目；所述金属硅粉的粒度≤200目。
2.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在于所述刚玉的粒度≤200目。
3.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述氮化硅铁的粒度≤180目。
5.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述粘土为广西白泥和环粘土中的一种或两种，粒度≤180目。
6.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述沥青为改质沥青、高温沥青中的一种或两种的组合，粒度≤2mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述碳化硅的粒度为0mm＜粒度≤1mm。
8.根据权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥，其特征在所述结合剂为焦油。
9.如权利要求1所述的一种新型高炉出铁口用硅质炮泥制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)按照重量百分比，30～40％叶腊石，6～8％刚玉粉，15～20％碳化硅，6～10％氮化硅铁，8～10％粘土，5～8％沥青，3～5％碳质原料，2～5％金属硅粉和10～15％焦炭进行原料配料；
(2)将上述配好的叶腊石、刚玉粉、碳化硅、氮化硅铁、粘土、沥青、碳质原料、金属硅粉和焦炭放入混碾机，加入再加入原料重量10～20％的结合剂混碾35～45分钟后，控制产品马夏值，出料后经挤泥机成型，包装，即为成品。
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