CN1323758A - 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖 - Google Patents

适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖 Download PDF

Info

Publication number
CN1323758A
CN1323758A CN 01106648 CN01106648A CN1323758A CN 1323758 A CN1323758 A CN 1323758A CN 01106648 CN01106648 CN 01106648 CN 01106648 A CN01106648 A CN 01106648A CN 1323758 A CN1323758 A CN 1323758A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
brown corundum
corundum
brown
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 01106648
Other languages
English (en)
Inventor
孙加林
洪彦若
曲殿利
薛文东
李志坚
王琳琳
张殿有
李献明
白周京
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anshan Iron & Steel College
GONGYI CITY ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIALS CO Ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
Anshan Iron & Steel College
GONGYI CITY ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIALS CO Ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anshan Iron & Steel College, GONGYI CITY ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIALS CO Ltd, University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical Anshan Iron & Steel College
Priority to CN 01106648 priority Critical patent/CN1323758A/zh
Publication of CN1323758A publication Critical patent/CN1323758A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Abstract

一种适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖,它是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土按下述重量百分比组合而成:棕刚玉骨料55%－63%;棕刚玉细粉19%－28%、180－320目;SiC粉9%－14%、180－320目;高岭土5%－8%;金属Si粉3%－7%。由于本发明采用上述配比制成,在使用过程中,砖体工作面层的骨料与基质面上产生塑性缓冲层,因而可以吸收弹性变形能量,增加砖体的断裂韧性,提高制品的高温结构强度和抗热应力破坏作用的能力,满足高冶炼强度下实现12年以上长寿目标的需要。

Description

适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖
本发明涉及一种适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖。
我国自92年鞍钢7号高炉(2580m3)首次采用自焙炭块--陶瓷砌体复合炉缸内衬结构以来，至今已在70多座不同容积的高炉上应用，取得了节能降耗并有利于高炉强化的显著效果，其优越性已被有关专家和广大高炉工作者所公认。但是，随着高炉冶炼的进一步强化(2000m3以上的大高炉，利用系数2.2-2.5t/m3.d,300-400m3的中小型高炉，利用系数达到2.8-3.2t/m3.d)，使炉缸复合结构中陶瓷砌体的工作条件进一步恶化，造成目前所使用的陶瓷砌体复合炉缸内衬(主要为刚玉莫来石砖或复合棕刚玉砖)难以满足高炉实现12年以上寿命目标的需要。经研究发现，影响陶瓷砌体复合炉缸内衬使用寿命的主要原因来自以下几方面：
一、铁水渗透的破坏作用
高炉大型化以及炉顶压力提高(0.15-0.2Mpa)以后，铁水向砖体内部的渗透力增加。在正常生产中温度≥1150℃区域的铁水呈液态。当高炉在较长时间的休风过程中，炉缸温度降低后铁水凝固时，产生的膨胀应力对砖体产生很大的破坏作用。从鞍钢4号高炉大修时采集到的刚玉莫来石砖上看到：横向和径向均出现较大的裂纹，铁水沿裂纹渗透到砖体内部，深度达残砖的2/3以上。
二、热应力的破坏作用
炉缸内衬陶瓷砌体是在一端承受高温(1450℃以上)，另一端在冷却壁通水冷却的条件下工作的，因而陶瓷砌体沿径向存在着很大的温度梯度(两端温差约1400℃)。陶瓷砌体在炉缸内衬中属工作层，里侧直接和高温煤气及液态的渣铁接触，外侧和导热性能好的炭块(焙烧炭块或自焙炭块)接触。根据理论计算和多座不同容积高炉的实测结果，陶瓷砌体在砖体230mm或345mm的长度内，存在着500℃-600℃的温差，因温度不同而产生的不均匀膨胀，势必在砖体内部产生很大的破坏应力。
三、碱金属的破坏作用
尽管炼铁用的原、燃料中碱金属含量很低，但在高炉冶炼过程中存在着碱金属的循环富集现象。在炉缸内1450℃以上的高温条件下，钠、钾、锰等碱金属呈气态，因此更易侵入陶瓷砌体砖的气孔中。在鞍钢7号高炉中修和4号高炉大修时，对采集到的刚玉莫来石砖进行化学分析，残砖工作面端的碱金属含量高达10％以上，和炭块接触端的碱金属含量也达到3.45％以上。碱金属侵入砖体内部生产低熔点化合物后更易被熔渣侵蚀，同时也使陶瓷砌体的各种使用性能大幅度降低。
四、铁水冲刷磨损破坏作用
由于在炉缸内有焦炭“死料柱”存在，在出铁过程中，铁水穿透焦炭“死料柱”的阻力远比沿圆周流向铁口的阻力大得多。因此，势必有铁水的环流存在。铁水环流对炉缸侧壁内衬有报强的冲刷磨损作用，往往在炉缸侧壁和炉底的交接面处发生“蒜头状”的异常侵蚀。死铁层高度越小，这种冲刷磨损作用越强，尽管现在把死铁层高度按炉缸直径的20％左右设计，但也难以完全避免铁水环流的冲刷磨损。
五、熔渣化学侵蚀的破坏作用
在高炉冶炼中，只有保持炉渣的流动性良好，才能保持炉况的稳定运行。而炉渣的流动性越好，向砖体内部渗透力越强，化学侵蚀的破坏作用越大，特别是碱金属侵入生成低熔点化合物后，更加速了熔渣侵蚀破坏作用的速度。
由于上述因素的存在，使得陶瓷砌体刚玉莫来石砖在炉缸内高温、还原气氛作用下，莫来石分解生成多孔结构的AL2O3。其化学反应式为：
在碱金属氧化物存在的条件下，莫来石在分解的同时又生成大量低熔点的玻璃相，因而导致各项理化指标和使用性能降低。另外，随着莫来石的分解及结合粘土中游离SiO的析出，基质中出现二次莫来石化现象。原始莫来石相的分解及二次莫来石化，使制品结构发生变化，制品内部出现大量结构缺陷。因此，从岩相图上可看到液态渣，铁对刚玉莫来石砖的侵蚀均从基质及颗粒的裂纹开始，随着侵蚀的深入逐渐被熔蚀掉。
而对于陶瓷砌体复合棕刚玉砖，虽然复合棕刚玉砖中的SIC不与熔渣润湿，抗渣侵蚀性能较好，但与铁水接触时，铁水对SIC润湿良好，SIC同铁发生如下反应：
该反应在高炉炉缸的强还原气氛下，于1300℃就可迅速反应。当Fem.Sin中Si的浓度未达到33％之前，即未生成FeSi之前，SiC一直都被破坏。而FeSi溶于铁水中后，使上述反应一直进行下去，最后导致复合棕刚玉砖的损毁。这在多座不同容积高炉的生产实践中已被证实。
本发明的目的就在于针对上述现有技术所存在的不足而提供一种适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖。
本发明的目的可通过以下技术措施实现：
本发明是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  55％-63％；
棕刚玉细粉  19％-28％、180-320目；
     SiC粉   9％-14％、180-320目；
    高岭土   5％-8％；
  金属Si粉   3％-7％。
本发明所述的棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土可按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  55％；
棕刚玉细粉  25％、180目；
     SiC粉   9％、180目；
    高岭土   8％；
  金属Si粉   3％。
本发明所述的棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土也可按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  62％；
棕刚玉细粉  21％、250目；
     SiC粉   7％、250目；
    高岭土   5％；
  金属Si粉   5％。
本发明所述的棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土还可按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  55％；
棕刚玉细粉  20％、320目；
     SiC粉  12％、320目；
    高岭土   6％；
  金属Si粉   7％。
本发明的优点就在于针对刚玉莫来石和复合棕刚玉砖的侵蚀机理，在复合棕刚玉砖的基础上，通过加入复合添加剂的方法，改进其结构，达到提高制品在高温条件下的强度、韧性以及抗碱金属和渣铁侵蚀等性能。其优点主要表现在以下几方面：
1、防氧化作用
由于加入了防止金属Si微粉(抗氧化的保护剂)，使制品烧成后仍然有加入量80％的金属Si存在。砖体表面由于SiC的氧化生成SiO2并产生玻璃状薄膜，形成结构致密的保护层，使砖体里层的金属Si不被氧化。在砖体处于1410℃以上的温度区，金属Si以粘度很大的液相存在于砖体的基质，气孔和基质与颗粒的界面中，因此，可以增加砖体的韧性。
2、抗断裂作用
金属Si添加剂粒度(0.074mm并具有金属的塑性特征。因此在砖体中起到延性颗粒增强体的作用。在陶瓷材料中骨粒与基质的交界恰好是应力集中区，裂纹在这个区域扩展并最终导致砖体断裂，而塑性相结合刚玉复合砖中，1400℃以上时Si的液相填充基质与骨粒之间的界面，裂纹扩展到塑性相通过产生塑性变型而释放应力，从而可减少砖体的脆性断裂。另外，即使Si处于半熔融状态，也可缓冲刚体由于不均匀膨胀所产生的应力。
3、烧结剂的强化作用
Si与AL2O3之间的润湿属于金属与氧化物之间的润湿。在氧化物表面液态金属的粘着功，随该金属氧化物形成标准自由能(Ff)增加而增加，也就是说，液态金属与氧的亲合力越强，它对氧化物的润湿越好。Si有效地抑制基质收缩产生的骨料与基质间产生的缝隙，使结构致密。
4、氮化物的保护作用
在高炉炉缸强还原的气氛下，又有50％以上的高温N2存在。当煤气渗透到砖体内便会与半熔融状态的金属Si发生反应生成SiC和Si3N4。SiC和Si3N4的晶须不仅起到强化基质和骨料的连结、提高砖体的高温结构强度，而且还可以堵塞气孔和缩小孔径，阻止渣、铁及碱金属的渗入。从而大幅度提高了砖体抗铁水渗透和碱金属及熔渣的侵蚀能力。
综上所述，本发明所述复合刚玉砖是在刚玉制品中引入金属相，在使用过程中，砖体工作面层的骨料与基质面上产生塑性缓冲层，因而可以吸收弹性变形能量，增加砖体的断裂韧性，提高制品的高温结构强度和抗热应力破坏作用的能力。同时，又因为基质中的金属可与C和N2反应生成SiCSi3N4，封闭气孔，堵塞了工作面上液态铁和碱金属蒸气的侵入通道，可超到降低侵蚀程度和减薄侵蚀厚度的作用。因此，提高了砖体抗碱金属及熔渣侵蚀能力及抗铁水渗透的能力。通过表1可以看出，本发明所述复合刚玉砖各项使用性能均优于目前应用的刚玉莫来石砖和复合棕刚玉砖，是高炉陶瓷砌体用最佳材料，更能满足高冶炼强度下实现12年以上长寿目标的需要。
刚玉莫来石砖、复合棕刚玉砖、本发明所述复合刚玉砖之间性能对比见下表。
    名称指标 刚玉莫来石砖 复合棕刚玉砖 本发明所述复合刚玉砖
体积密度，g/cm3     3.06     3.16     3.15
显气孔率，％     17     15     13
常温耐压强度，Mpa     100     113.6     120.8
常温抗折强度，Mpa(1400℃×30min)     0.89     1.05     1.18
抗碱侵指数，％     9.5     12.5     17.8
抗铁侵指数，％     6.0     4.0     0
本发明以下结合具体实施例作进一步详细描述：
实施例1：
本发明所述的复合刚玉砖是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土按下述重量百分比以现有的生产工艺方法制成：
棕刚玉骨料    55％；
棕刚玉细粉    25％、180目；
     SiC粉    9％、180目；
    高岭土    8％；
  金属Si粉    3％。
实施例2：
本发明所述的复合刚玉砖是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土按下述重量百分比以现有的生产工艺方法制成：
棕刚玉骨料  62％；
棕刚玉细粉  21％、250目；
     SiC粉  7％、250目；
    高蛉土  5％；
  金属Si粉  5％。
实施例3：
本发明所述的复合刚玉砖是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土按下述重量百分比以现有的生产工艺方法制成：
棕刚玉骨料  55％；
棕刚玉细粉  20％、320目；
     SiC粉  12％、320目；
    高岭土  6％；
  金属Si粉  7％。

Claims (4)

1、一种适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖，它是由棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土组成，其特征在于：它是按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  55％-63％；
棕刚玉细粉  19％-28％、180-320目；
     SiC粉   9％-14％、180-320目；
    高岭土   5％-8％；
  金属Si粉   3％-7％。
2、根据权利要求1所述的适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖，其特征在于：所速棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土是按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  55％；
棕刚玉细粉  25％、180-320目；
     SiC粉   9％、180-320目；
    高岭土   8％；
  金属Si粉   3％。
3、根据权利要求1所述的适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖，其特征在于：所述棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土是按下述重量百分比组合而成：
棕刚玉骨料  62％；
棕刚玉细粉  21％、180-320目；
     SiC粉   7％、180-320目；
    高岭土   5％；
  金属Si粉   5％。
4、根据权利要求1所述的适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖，其特征在于：所述棕刚玉骨料、棕刚玉细粉、SiC粉、金属Si粉、高岭土是按下述重量百分比组合而成：棕刚玉骨料  55％；棕刚玉细粉  20％、180-320目；
 SiC粉  12％、180-320目；
高岭土   6％；金属Si粉   7％。
CN 01106648 2001-04-19 2001-04-19 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖 Pending CN1323758A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01106648 CN1323758A (zh) 2001-04-19 2001-04-19 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01106648 CN1323758A (zh) 2001-04-19 2001-04-19 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1323758A true CN1323758A (zh) 2001-11-28

Family

ID=4655634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 01106648 Pending CN1323758A (zh) 2001-04-19 2001-04-19 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1323758A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300057C (zh) * 2004-08-25 2007-02-14 武汉科技大学 一种高炉用赛隆刚玉砖耐火材料及制备方法
CN109534796A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 瑞泰科技股份有限公司 一种水泥窑过渡带和烧成带结合部用刚玉碳化硅砖
CN113800932A (zh) * 2021-11-10 2021-12-17 济源市耐火炉业有限公司 一种大型焦炉用复合格子砖及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300057C (zh) * 2004-08-25 2007-02-14 武汉科技大学 一种高炉用赛隆刚玉砖耐火材料及制备方法
CN109534796A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 瑞泰科技股份有限公司 一种水泥窑过渡带和烧成带结合部用刚玉碳化硅砖
CN109534796B (zh) * 2018-12-28 2022-03-25 瑞泰科技股份有限公司 一种水泥窑过渡带和烧成带结合部用刚玉碳化硅砖
CN113800932A (zh) * 2021-11-10 2021-12-17 济源市耐火炉业有限公司 一种大型焦炉用复合格子砖及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101045636A (zh) 一种矾土基红柱石－SiC－C质砖、制作方法及其应用
KR20100118133A (ko) 질화규소 바인더를 포함하는 탄화규소계 소결 내화성 물질
CN109160780B (zh) 高强耐热混凝土
CN107141001B (zh) 复合碳纤维增强铁沟浇注料
CN101712559A (zh) 连铸用水口内衬层材料
CN1884189A (zh) 纤维增韧氧化铝陶瓷基复合材料及其制备方法
CN101774791B (zh) 用于酸性介质气氛工业炉内衬的高强耐酸耐磨喷涂料
CN111606695B (zh) 一种耐侵蚀的Al2O3-SiC-C铁沟料及其制备方法
CN110937905B (zh) 一种高抗热震性复合窑口浇注料
EP2609054B1 (en) Monolithic graphitic castable refractory
CN111484348A (zh) 一种高炉出铁沟用莫来石纤维增韧Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法
CN102603318B (zh) 大中型高炉热风炉用长寿命整体管道内衬材料
CN101033144B (zh) 一种用于砌筑高炉炉身石墨砖与碳化硅砖的复合胶泥
CN85109111A (zh) 含氧氮化铝的耐火材料，滑动水口耐火材料及连续铸钢水口
WO2012174839A1 (zh) 惰性阳极铝电解槽用不定型耐火耐蚀材料及其制作方法
CN111995417B (zh) 一种用于熔铝炉的镁铝尖晶石质浇注料
CN110526689B (zh) 一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法
CN1323758A (zh) 适用于炼铁高炉炉缸内衬的复合刚玉砖
CN111018547B (zh) 一种高炉出铁口烟罩用轻质喷涂料
CN115650743B (zh) 一种含二铝酸钙的主沟浇注料
CN1061015C (zh) 混铁车炉口用超低水泥浇注料
CN113698186B (zh) 一种矾土基堇青石防爆浇注料
CN112279657B (zh) 一种轻量矾土基耐火砖及其制备方法
CN1197827C (zh) 混铁车用烧成铝碳砖及其制造方法
CN1557771A (zh) 塑性相结合刚玉复合砖

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication