CN110483028A - 铁水包用免烧莫来石碳化硅砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁水包用免烧莫来石碳化硅砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。其技术方案为：(1)将碳化硅、氧化铝微粉、抗氧化金属、广西白泥和粒径为‑200目的细粉状红柱石混合均匀；(2)将粒径为1.0‑3.0mm的颗粒状焦宝石外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌5‑25min；(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料机压成型，得成型砖坯，烘干即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。本发明的莫来石碳化硅砖具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣的特点，且制备工艺简单、易于实现。

Description

铁水包用免烧莫来石碳化硅砖及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种铁水包用免烧莫来石碳化硅砖及其制备方法。
背景技术
铁水包是铁水的一种运输设备，主要是将高炉铁水运输至转炉或者混铁炉，随着炼钢工艺的改进及发展，有时候铁水包也会承担铁水预处理任务，主要是对铁水进行脱硫，运输期间铁水使用温度波动区间在1350-1510℃。
目前，传统铁水包用耐火材料主要采用高铝砖、烧成铝碳化硅砖、不烧铝碳化硅碳砖。高铝砖因材料本身特性决定，在抗冲刷、抗侵蚀、抗剥落方面都不尽如人意，使用周期短，更换频繁，劳动强度大，但因其成本低廉，一些中小钢铁企业仍在一些吨位较小的铁水包使用。
烧成铝碳化硅砖、莫来石碳化硅砖，因含有碳化硅，在抗侵蚀、抗冲刷方面有了较大提高，但由于弹性模量大、热膨胀系数也大，在铁水包频繁的冷热交换过程中，变质层与原砖层容易分离，产生剥落，造成工作层表面侵蚀不均匀，大大降低寿命，造成炉龄不稳定，加重安全隐患。
不烧铝碳化硅碳砖由于其优良的综合性能，已经在各大钢厂得到了广泛应用，但因其含有石墨等碳材，所以在渣线等裸露在空气中的部位容易氧化变疏松并率先受到侵蚀，抗冲刷能力急剧下降。同时在含有碳的情况下，导热系数较高，容易造成炉壳温度较高，热量损失大，容易结包，处理起来很困难，造成生产被动，这在一些铁水周转路线较长的钢厂尤其突出。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种铁水包用免烧莫来石碳化硅砖以及铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，制备得到的免烧莫来石碳化硅砖具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣的特点。
本发明的技术方案是：
本发明所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下重量百分数的原料制成：
其中，
焦宝石化学成分要求为：Al2O3≥43％，Fe2O3≤1.2％。
红柱石化学成分要求为：Al2O3≥58％，Fe2O3≤1.0％，TiO2≤0.6％，R2O≤1.2％。
进一步地，抗氧化金属为-200目粒度的金属硅。
进一步地，广西白泥和碳化硅的粒度均为-200目，广西白泥化学成分要求为：Al2O3≥30％，Fe2O3≤1.2％，碳化硅纯度为：SiC≥90％。
碳化硅加入量为6-16％时，相比不加碳化硅，寿命提高了30-50％，而添加量少于6％时，效果不明显；添加量多于16％时，寿命并未进一步提高。
进一步地，氧化铝微粉的粒度为3-6μm，化学成分要求为：Al2O3≥99％。
本发明的金属硅、广西白泥、碳化硅和氧化铝微粉粒度大小的确定，一是颗粒级配的需要，不同粒度的材料堆积在一起相互填充达到紧密堆积。二是在高温下反应的需要，粒度越小活性越强，通过多次试验得出以上原料的最佳粒径。
本发明还提供了一种铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、抗氧化金属、广西白泥和粒径为-200目的细粉状红柱石混合均匀；
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌5-25min；
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料机压成型，得成型砖坯，烘干即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
进一步地，步骤(2)中，外加结合剂之前，还加入粒径为[0.1，1.0)mm的颗粒状焦宝石和/或粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石。
本发明将焦宝石和/或红柱石分两次添加，先加入颗粒状材料，再加入结合剂一起混合，使结合剂均匀分散在颗粒物表面，然后再加入细粉类材料，使细粉均匀粘附在颗粒表面，这样能确保材料的各组分均匀分布。
此外，分两次加入不同粒径的焦宝石和红柱石的目的是改善材料基质微观结构，这一部分基质在材料使用过程中，经过高温会发生物理化学反应，能够提高使用性能。
进一步地，粒径为[0.1，1.0)mm的颗粒状焦宝石与粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石的质量比为(8-28)：(32-35)。
进一步地，粒径为-200目的细粉状红柱石与粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石的质量比为(7-15)：(10-28)。
进一步地，步骤(3)中，烘干温度为100-500℃，干燥时间为12-36h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖与含有石墨等碳材的免烧铝碳化硅碳砖相比，在相同的制造条件、相同的使用条件下，寿命比加入石墨的制品寿命高出15％左右。并且具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣的特点，在保证使用寿命和效果的同时，降低了制造成本，也避免了在含有碳的情况下，导热系数较高，容易造成炉壳温度较高，热量损失大，容易结包的问题，且其制备工艺简单、易于实现。
(2)本发明在外加结合剂液体酚醛树脂之前，将焦宝石和/或红柱石分为不同的粒径、状态加入，可以使原料混合更加均匀，也能够改善材料基质微观结构，提高使用性能。
(3)本发明适量加入碳化硅，可提高材料的高温指标和抗侵蚀性能，本发明碳化硅的加入量以6-16％较为适宜，寿命提高了30-50％，而添加量少于6％时，效果不明显；添加量多于16％时，寿命并未进一步提高，且会大幅度提高材料的制造成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
本发明采用焦宝石和红柱石作为主要原料，不含有石墨等碳材，红柱石在高温使用中容易形成莫来石并伴随有3％-5.4％的体积膨胀，可以补偿原料中碱金属等低熔物在高温条件下产生的收缩，并且高温煅烧过程形成的莫来石相互连接结构可以均化耐火材料的膨胀性。普通莫来石碳化硅砖中，莫来石形成的显微结构为均匀结构，而本发明中红柱石煅烧生成的莫来石多晶聚团与焦宝石自身的矿相的组合在显微结构上呈现为多相非均态体系，保证了其高温下的体积稳定性，也提高了材料的热稳定性。
实施例1
本实施例的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀；
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石、粒径为0.1-1.0mm的颗粒状焦宝石和粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石混合均匀，外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌5min；
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.52g/cm3，砖坯于180℃下干燥30h后，即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
实施例2
本实施例的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石、粒径为0.1-1.0mm的颗粒状焦宝石和粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石混合均匀，外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌10min。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.52g/cm3，砖坯于200℃下干燥25h后，即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
实施例3
本实施例的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石、粒径为0.1-1.0mm的颗粒状焦宝石和粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石混合均匀，外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌15min。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于500℃下干燥12h后，即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
实施例4
本实施例的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的细粉状红柱石混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石和粒径为0.1-1.0mm的颗粒状焦宝石混合均匀，外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌25min。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于100℃下干燥20h后，即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
实施例5
本实施例的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的细粉状红柱石混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石和粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石混合均匀，外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌20min。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于160℃下干燥36h后，即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。

Claims (9)

1.铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，其特征在于：抗氧化金属为-200目粒度的金属硅。
3.根据权利要求1所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，其特征在于：广西白泥和碳化硅的粒度均为-200目。
4.根据权利要求1所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖，其特征在于：氧化铝微粉的粒度为3-6μm。
5.一种如权利要求1所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、抗氧化金属、广西白泥和粒径为-200目的细粉状红柱石混合均匀；
(2)将粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石外加结合剂液体酚醛树脂，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌5-25min；
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料机压成型，得成型砖坯，烘干即得铁水包用免烧莫来石碳化硅砖。
6.根据权利要求5所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，外加结合剂之前，还加入粒径为[0.1，1.0)mm的颗粒状焦宝石和/或粒径为0.1-1.0mm的颗粒状红柱石。
7.根据权利要求6所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，其特征在于：粒径为[0.1，1.0)mm的颗粒状焦宝石与粒径为1.0-3.0mm的颗粒状焦宝石的质量比为(8-28)：(32-35)。
8.根据权利要求6所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，其特征在于：粒径为-200目的细粉状红柱石与粒径为0.1-1mm的颗粒状红柱石的质量比为(7-15)：(10-28)。
9.根据权利要求5所述的铁水包用免烧莫来石碳化硅砖的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，烘干温度为100-500℃，干燥时间为12-36h。
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