CN109734459A - 铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炼铁系统用耐火材料领域，尤其涉及一种铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法。本发明所设计的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤：1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料：铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料的组分及其重量百分比为，叶蜡石60～80％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～10％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉1～3％；结合剂的重量为原料总重量的3～5％；2)制砖：在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。得到的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖具有良好抗热剥落性和较小的收缩性。

Description

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及炼铁系统用耐火材料领域，尤其涉及一种铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法。

背景技术

铁水罐是高炉铁水收集与运送设备，铁水罐分为永久层和工作衬两个部分，工作衬与铁水直接接触，在接铁水和运输过程中受到铁水的冲蚀，根据铁水罐的使用寿命要求，工作衬一般采用高铝质、铝碳质或铝碳化硅碳质耐火砖制品，高铝质、铝碳质或铝碳化硅碳质耐火砖制品存在的缺点有：1，这些产品所使用的主要原料是高铝矾土孰料，随之环境治理、矾土开采受限，加工成本增加，增加了铁水罐的耐材成本；2，这些材质的耐火砖制品收缩性大，堆砌后形成较大的砖缝隙；3，这些材质的耐火砖制品的抗热剥落性较差，造成耐火砖制品寿命较短。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种具有良好抗热剥落性和较小的收缩性的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，包括原料和结合剂，原料的组分及其重量百分比为，叶蜡石60～80％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～10％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉1～3％；结合剂的重量为原料总重量的3～5％。

与现有技术相比，本发明增加了叶蜡石的加入量，以叶蜡石作为配料的主要成分，叶腊石分子式为Al₂O₃·4SiO₂·H₂O，主要成分是氧化铝和氧化硅、耐火度大于1600℃，体密2.8g/cm³以上，有较低的弹性模量，具备耐腐蚀性良好，抗热剥落性和收缩小的特点，适用于铁水罐盛装铁水的工艺要求，叶腊石作为铁包砖制品的主要组成原料可以增加铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的热震稳定性(抗剥落性)，收缩小可以减小铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的收缩，确保产品使用不产生缝隙，减少渗铁风险。

作为优选方案，叶腊石的粒度为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm 四种规格，按重量百分比计，四种规格的叶腊石的加入量分别为， 8～5mm叶腊石10～20％、5～3mm叶腊石15～25％、3～1mm叶腊石15～30％、 1～0mm叶腊石10～25％。

通过叶腊石颗粒级配，一方面确保颗粒能够紧密堆积，提高铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的致密度，减小铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的收缩，另一方面有利于铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的抗冲刷性和抗剥落性，10～20％的8～5mm叶腊石和15～35％的5～3mm叶腊石保证了铝碳化硅碳砖的抗冲刷性，15～30％的3～1mm叶腊石和10～25％的1～0mm 叶腊石确保了铝碳化硅碳砖的抗剥落性。

作为优选方案，所述结合剂为比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液。

优选采用比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液的结合剂，利用磷酸二氢铝高温下分解成氧化铝结合相，进一步提升了结合强度和抗侵蚀性，相比于传统的高铝质铝碳化硅碳砖常温下35MPa、中温20Mpa (1000℃×3h处理后)的强度，磷酸二氢铝作为结合剂常温强度可以达到50Mpa以上，中温仍然保持35Mpa以上的结合强度(1000℃× 3h处理后)。

作为优选方案，所述基质细粉为矾土细粉、刚玉细粉或粘土细粉。

作为优选方案，所述鳞片石墨的碳含量大于94％。

作为优选方案，所述碳化硅粉的碳化硅含量不低于90％。

作为优选方案，作为优选方案，叶腊石的粒度为8～5mm、5～3mm、 3～1mm、1～0mm四种规格，按重量百分比计，原料的组分及其重量百分比为，8～5mm叶腊石15％、5～3mm叶腊石20％、3～1mm叶腊石 15～25％、1～0mm叶腊石10～20％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～7％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉2～3％；所述结合剂为比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液，结合剂的重量为原料总重量的4.5～5％。

一种铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤：

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料的组分及其重量百分比为，叶蜡石60～80％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～10％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉1～3％；结合剂的重量为原料总重量的3～5％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

本发明的优点在于：与传统的高铝质铝碳化硅碳砖相比，本发明的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法以叶腊石为主要成分，具体占总料的60～80％，提高碳化硅碳砖的抗热剥落性和减小了碳化硅碳砖的收缩性；另外，本发明采用磷酸二氢铝溶液作为结合剂，相比于传统的结合剂能提高铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的强度；最后对不同粒径的叶腊石进行颗粒级配，能够进一步减小碳化硅碳砖的收缩性和提高抗剥落性。

具体实施方式

为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说明。

为解决现有碳化硅碳砖存在收缩性大和抗热剥落性较差的问题，本发明提供一种铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法，具体地说，首先本发明在铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料中以叶腊石为主要成分，具体占总料的60～80％；其次本发明采用磷酸二氢铝溶液作为结合剂，相比于传统的结合剂能提高铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的强度；最后对不同粒径的叶腊石进行颗粒级配，能够保证碳化硅碳砖的收缩性和抗剥落性。以下将通过具体的实施例来对本发明的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法的优选方式进行详细地说明。

实施例1

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石10％、5～3mm叶腊石15％、3～1mm叶腊石15％、1～0mm叶腊石25％、矾土细粉15％、鳞片石墨10％、碳化硅粉8％、金属硅粉2％；结合剂为酚醛树脂，酚醛树脂的重量为原料总量的3％；其中鳞片石墨的碳含量为95％；碳化硅粉的碳化硅含量为92％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例2

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石10％、5～3mm叶腊石20％、3～1mm叶腊石30％、1～0mm叶腊石10％、刚玉细粉15％、鳞片石墨6％、碳化硅粉8％、金属硅粉1％；结合剂为酚醛树脂，酚醛树脂的重量为原料总量的3.1％；其中鳞片石墨的碳含量为96％；碳化硅粉的碳化硅含量为 95％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例3

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石10％、5～3mm叶腊石25％、3～1mm叶腊石15％、1～0mm叶腊石20％、粘土细粉13％、鳞片石墨10％、碳化硅粉5％、金属硅粉2％，结合剂为酚醛树脂，酚醛树脂的重量为原料总量的3％，其中鳞片石墨的碳含量为94％；碳化硅粉的碳化硅含量为95％。

2)制砖

在混碾机中将原料混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例4

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石20％、5～3mm叶腊石15％、3～1mm叶腊石20％、1～0mm叶腊石15％、粘土细粉20％、鳞片石墨7％、碳化硅粉0％、金属硅粉3％，结合剂为比重为1.4的磷酸二氢铝溶液，比重为1.4的磷酸二氢铝溶液占原料总重量的5％；其中鳞片石墨的碳含量为95％；碳化硅粉的碳化硅含量为92％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例5

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石15％、5～3mm叶腊石20％、3～1mm叶腊石15％、1～0mm叶腊石10％、刚玉细粉25％、鳞片石墨3％、碳化硅粉10％、金属硅粉2％，结合剂为比重为1.5的磷酸二氢铝溶液，比重为1.5的磷酸二氢铝溶液占原料总重量的4.5％；其中鳞片石墨的碳含量为96％；碳化硅粉的碳化硅含量为90％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例6

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括步骤

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

按重量百分比计，铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料组成为，8～5mm叶腊石15％、5～3mm叶腊石20％、3～1mm叶腊石25％、1～0mm叶腊石20％、矾土细粉10％、鳞片石墨7％、碳化硅粉0％、金属硅粉3％，结合剂为比重为1.4的磷酸二氢铝溶液，比重为1.4的磷酸二氢铝溶液占原料总重量的5％；其中鳞片石墨的碳含量为94％；碳化硅粉的碳化硅含量为92％。

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。

实施例1～6得到的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的性能如表1所示：

表1

上表中对比例为传统的高铝质铝碳化硅碳砖，从上表可以看出，本发明得到的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖具有良好抗热剥落性(通过表1中的热震稳定性指标衡量)和较小的收缩性(通过表1中的重烧线变化指标衡量)以及采用比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液作为结合剂明显提高了铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的强度。

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本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 (8)

1.一种铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，包括原料和结合剂，原料的组分及其重量百分比为，叶蜡石60～80％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～10％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉1～3％；结合剂的重量为原料总重量的3～5％。

2.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，所述叶腊石的粒度为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm四种规格，按重量百分比计，四种规格的叶腊石的加入量分别为，8～5mm叶腊石10～20％、5～3mm叶腊石15～25％、3～1mm叶腊石15～30％、1～0mm叶腊石10～25％。

3.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，所述结合剂为比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液。

4.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，所述基质细粉为矾土细粉、刚玉细粉或粘土细粉。

5.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，所述鳞片石墨的碳含量大于94％。

6.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，所述碳化硅粉的碳化硅含量不低于90％。

7.根据权利要求1所述的铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖，其特征在于，叶腊石的粒度为8～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm四种规格，按重量百分比计，原料的组分及其重量百分比为，8～5mm叶腊石15％、5～3mm叶腊石20％、3～1mm叶腊石15～25％、1～0mm叶腊石10～20％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～7％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉2～3％；所述结合剂为比重为1.4～1.5的磷酸二氢铝溶液，结合剂的重量为原料总重量的4.5～5％。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖配料

铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖包括原料和结合剂，原料的组分及其重量百分比为，叶蜡石60～80％、基质细粉10～25％、鳞片石墨3～10％、碳化硅粉0～10％、金属硅粉1～3％；结合剂的重量为原料总重量的3～5％；

2)制砖

在混碾机中将原料和结合剂混炼成泥料，然后在摩擦压力机上压制成型，经过干燥处理后得到铁水罐用叶腊石碳化硅碳砖。