CN113354424A - 一种高抗剥落氧枪砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗剥落长寿命氧枪砖及其制备方法，本发明通过改变氧枪砖的原料配方，同时在吹氧枪砖的表面涂刷四遍功能梯度涂层，来实现氧枪砖抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和抗剥落性能的提高，从而延长了氧枪砖的使用寿命；本发明的原始料为：氧化铝加入的重量份数为：50份‑80份；氧化铬加入的重量份数为：20份‑50份；添加剂占原始料总重量的3%‑5%；添加剂为硼化锆和二硅化钼，粒度为小于10μm。

Description

一种高抗剥落氧枪砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种新型的高抗剥落长寿命氧枪砖及其制备方法。
背景技术
吹炼炉用氧枪砖主要是为了在冶炼过程中向炉内吹入氧气，提高炉内温度，均化炉温，提高有色金属纯度，造渣。目前氧枪砖常用砖为镁铬砖，由7块镁铬砖组合而成，在铜冶炼过程中，当氧枪喷入的氧气与氧气底吹熔炼炉中的熔体发生反应放热的同时，会带动炉内的熔体剧烈翻腾，由于氧枪砖距离氧枪最近，氧枪砖自身不具备冷却降温的功能，受到氧枪高温影响以及熔体的冲刷较为严重，大大降低了氧枪砖的使用寿命。因此氧枪周围的吹氧枪砖需要有较好的抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和抗剥落性能。
传统的氧枪砖都采用氧化镁-氧化铬砖（MgO-Cr2O3），这是由于氧化镁与SiO2、CaO、FeO等渣系反应生成的共熔物，熔点都比较高。由此氧化镁抗侵蚀性比较好，但由于氧化镁的热膨胀系数比较大，导致其抗热震性较差，在使用过程中容易导致产品剥落损坏。
目前，镁铬砖使用寿命在30天左右，每次更换砖需要一天时间，频繁的更换砖对炉内砖的使用寿命有影响，同时降低了产能，为了提高氧枪砖的使用寿命，减少更换次数，需要开发新型高抗热震、抗渣侵蚀的新一代枪砖。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术问题存在的不足，提供了一种高抗剥落氧枪砖及其制备方法，本发明通过改变氧枪砖的原料配方，同时在吹氧枪砖的表面涂刷四遍功能梯度涂层，来实现氧枪砖抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和抗剥落性能的提高，从而延长了氧枪砖的使用寿命。
本发明所采用技术方案如下：一种高抗剥落氧枪砖的原始料为：氧化铝加入的重量份数为：50份-80份；氧化铬加入的重量份数为：20份-50份；添加剂占原始料总重量的3%-5%。
其中添加剂为硼化锆和二硅化钼，粒度为小于10μm。
添加剂的粒度达到了超微粉级，当在后续的工艺中，硼化锆和二硅化钼的超微小粉粒渗透到氧化铝、氧化铬形成的晶相结构空隙中，形成牢固的骨架作用，并与原始料颗粒基质交织在一起形成致密的网络结构，表现为产品的气孔率较小，并且这种交织结构比较致密，阻碍渣的渗透性能更强，进而减少渣的渗透与侵蚀，从而延长产品的使用寿命，并且显著提高了氧枪砖的耐压强度和抗热震性能。
另外，在冶炼过程中向炉内吹入氧气，本发明正是利用独特氧气的环境，在氧化气氛下，形成ZrO2、SiO2。ZrO2不与酸碱氧化物反应，提高材料的抗侵蚀性；SiO2的形成能够在材料表面形成一层保护膜，进一步提高材料抗侵蚀性，抗热震性能。
传统的氧枪砖都采用氧化镁-氧化铬砖（MgO-Cr2O3），这是由于氧化镁与SiO2、CaO、FeO等渣系反应生成的共熔物，熔点都比较高。由此氧化镁抗侵蚀性比较好，但由于氧化镁的热膨胀系数比较大，导致其抗热震性较差，在使用过程中容易导致产品剥落损坏。传统的吹氧枪砖都采用氧化镁-氧化铬，本发明创新地使用了氧化铝为主料，氧化铝的抗热震、抗剥落性能明显优于氧化镁，但氧化铝抗渣侵蚀性差。本发明加入硼化锆和二硅化钼的添加剂，正好弥补了氧化铝抗渣侵蚀性差的缺陷，大大提高了制品的使用寿命。
这种高抗剥落氧枪砖的制备方法为：
步骤一、原料的混料：将原始料和添加剂按比例，混合搅拌均匀；困料后，经过机压成型，最后在隧道窑中烧成；
步骤二、烧成后的砖，在发货之前涂刷，涂刷四遍1-3mm厚的功能梯度涂料，功能梯度涂料为Si、SiC按照不同比例配合而成，结合剂为硅溶胶，磷酸二氢铝1种或1种以上的结合；
在烧成后的砖的本体涂刷第一层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：40份-45份，Si：15份-25份，SiC：35份-40份；结合剂为硅溶胶：加入比例为原始料总重量的90-120%；
第二层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：50份-60份，Si：25份-40份，SiC：10份-15份；结合剂为磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%；
第三层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：60份-80份，Si：10份-20份，SiC：10份-20份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%；
第四层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：85份-95份，Si：5份-10份，SiC： 0份-5份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%；
步骤三、步骤二得到的涂刷了四层功能梯度涂料的氧枪砖，在吹炼炉中使用时，随炉子升温而釉化，涂刷的第一层功能梯度涂料，成釉温度为1100- 1200度 ；涂刷的第二层功能梯度涂料，成釉温度为1050-1100度；涂刷的第三层功能梯度涂料，成釉温度为 980-1050度；涂刷的第四层功能梯度涂料，成釉温度为800-980度 。
其中步骤二在烧成后，发货之前涂刷，目的是在使用过程中减少氧化，并在使用环境中更好地形成釉层。
本发明把烧成后的氧枪砖涂刷四遍功能梯度涂料，根据功能梯度涂料的比例不同，在随后的使用过程中，成釉温度也不相同，从内向外的成釉温度逐步为1200-800度，由于成釉温度不同，涂料对砖体形成逐级保护，极大提高了氧枪砖抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和抗剥落性能，进一步能够提高砖体的使用寿命。
本发明创新地把涂刷功能梯度涂料氧枪砖，随炉子升温低温釉化，在使用过程中釉化，有别于国外企业采用高温（国外企业高温陶瓷烧结温度为1600℃，国内耐火砖烧结温度为1350℃）烧结使耐火砖陶瓷化，大大降低了企业能耗，节约了成本，在高温领域，对降缓解能源危机具有深远意义，对我国耐火材料制造行业以及耐火材料的技术进步和发展起到了积极的促进作用。采用耐火砖表面低温釉化技术，显著降低了耐火砖的显气孔率，阻止了冶炼杂质的渗透，目前此材料生产技术在国内处于空白，因此该技术的研发成功将具有广阔的国内外市场。
本发明提供了一种高抗剥落氧枪砖及其制备方法，本发明使氧枪砖的使用寿命延长到45-60天，大大提高了吹氧枪砖的抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和抗剥落性能，减少了吹氧枪砖的跟换次数，提高了冶炼铜的产能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步描述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种高抗剥落氧枪砖的原始料为：氧化铝加入的重量份数为： 80份；氧化铬加入的重量份数为：20份；添加剂占原始料总重量的5%；添加剂为硼化锆和二硅化钼，粒度为小于10μm。
这种高抗剥落氧枪砖的制备方法为：
步骤一、原料的混料：将原始料和添加剂按比例，混合搅拌均匀；困料后，经过机压成型，最后在隧道窑中烧成；
步骤二、烧成后的砖，在发货之前涂刷，涂刷四遍1厚的功能梯度涂料，功能梯度材料为Si、SiC按照不同比例配合而成，结合剂为硅溶胶，磷酸二氢铝1个或1个以上的结合；
在烧成后的砖的本体涂刷第一层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：40份，Si：25份，SiC：35份；结合剂为硅溶胶：加入比例为原始料总重量的90%；
第二层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：60份，Si：25份，SiC：15份；结合剂为磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的120%；
第三层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：80份，Si：10份，SiC：10份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的120%；
第四层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：85份，Si：10份，SiC：5份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90%；
步骤三、步骤二得到的涂刷了四层功能梯度涂料的氧枪砖，在吹炼炉中使用时，随炉子升温而釉化，涂刷的第一层功能梯度涂料，成釉温度为1100- 1200度 ；涂刷的第二层功能梯度涂料，成釉温度为1050-1100度；涂刷的第三层功能梯度涂料，成釉温度为 980-1050度；涂刷的第四层功能梯度涂料，成釉温度为800-980度 。
实施例2
一种高抗剥落氧枪砖的原始料为：氧化铝加入的重量份数为：50份；氧化铬加入的重量份数为： 50份；添加剂占原始料总重量的5%；添加剂为硼化锆和二硅化钼，粒度为小于10μm。
这种高抗剥落氧枪砖的制备方法为：
步骤一、原料的混料：将原始料和添加剂按比例，混合搅拌均匀；困料后，经过机压成型，最后在隧道窑中烧成；
步骤二、烧成后的砖，在发货之前涂刷，涂刷四遍1-3mm厚的功能梯度涂料，功能梯度材料为Si、SiC按照不同比例配合而成，结合剂为硅溶胶，磷酸二氢铝1个或1个以上的结合；
在烧成后的砖的本体涂刷第一层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉： 45份，Si：15份，SiC： 40份；结合剂为硅溶胶：加入比例为原始料总重量的120%；
第二层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：50份，Si：40份，SiC：10份；结合剂为磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的120%；
第三层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：60份，Si： 20份，SiC：20份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90%；
第四层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：85份，Si： 10份，SiC：5份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的120%；
步骤三、步骤二得到的涂刷了四层功能梯度涂料的氧枪砖，在吹炼炉中使用时，随炉子升温而釉化，涂刷的第一层功能梯度涂料，成釉温度为1100- 1200度 ；涂刷的第二层功能梯度涂料，成釉温度为1050-1100度；涂刷的第三层功能梯度涂料，成釉温度为 980-1050度；涂刷的第四层功能梯度涂料，成釉温度为800-980度 。
本发明的技术方案并不限于上述的范围内，以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，凡本领域技术人员根据以上描述所做的常规修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (4)

1.一种高抗剥落氧枪砖，其特征在于：原始料为：氧化铝加入的重量份数为：50份-80份；氧化铬加入的重量份数为：20份-50份；添加剂占原始料总重量的3%-5%；添加剂为硼化锆和二硅化钼。
2.根据权利要求1所述的一种高抗剥落氧枪砖，其特征在于：添加剂粒度小于10μm。
3.根据权利要求1所述的一种高抗剥落氧枪砖的制备方法，其特征在于：
步骤一、原料的混料：将原始料和添加剂按比例，混合搅拌均匀；困料后，经过机压成型，最后在隧道窑中烧成；
步骤二、烧成后的砖，在发货之前涂刷，涂刷四遍1-3mm厚的功能梯度涂料，功能梯度涂料为Si、SiC按照不同比例配合而成，结合剂为硅溶胶，磷酸二氢铝1种或1种以上的结合；
步骤三、步骤二得到的涂刷了四层功能梯度涂料的氧枪砖，在吹炼炉中使用时，随炉子升温而釉化，涂刷的第一层功能梯度涂料，成釉温度为1100- 1200度 ；涂刷的第二层功能梯度涂料，成釉温度为1050-1100度；涂刷的第三层功能梯度涂料，成釉温度为 980-1050度；涂刷的第四层功能梯度涂料，成釉温度为800-980度。
4.根据权利要求3所述的一种高抗剥落氧枪砖，其特征在于：步骤二中，在烧成后的砖的本体涂刷第一层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：40份-45份，Si：15份-25份，SiC：35份-40份；结合剂为硅溶胶：加入比例为原始料总重量的90-120%；
第二层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：50份-60份，Si：25份-40份，SiC：10份-15份；结合剂为磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%；
第三层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：60份-80份，Si：10份-20份，SiC：10份-20份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%；
第四层功能梯度涂料，原始料为：加入的重量份数为：釉粉：85份-95份，Si：5份-10份，SiC： 0份-5份；结合剂为硅溶胶和磷酸二氢铝，加入比例为原始料总重量的90-120%。
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