煉鐵球團豎爐導風牆及導風牆異型磚配方的製作方法

2023-05-05 18:39:36

專利名稱：煉鐵球團豎爐導風牆及導風牆異型磚配方的製作方法
技術領域：
本發明 涉及冶金耐火材料領域的煉鐵球團豎爐導風牆及導風牆異型磚的配方。
背景技術：
現有技術中，用於煉鐵球團豎爐導風牆及導風牆異型磚存在著如下的技術缺陷 1.使用壽命短，僅有12-18個月，導風牆體在高溫強熱風的侵蝕下，很快地剝落下來，除部分粉末變成灰粉外，餘下的顆粒將隨球團混在一起使球團品位、質量下降。2.能耗高，每噸耗煤800-1200KG ;3.人工勞動強度大；4.產品質量不穩定等不足。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種導風牆異型磚砌築的煉鐵球團豎爐導風牆，另一個目的在於提供該種導風牆異型磚的配方，以克服現有技術中存在的技術缺陷。本發明採用了這樣的技術方案所述煉鐵球團豎爐導風牆是由不同型號的導風牆異型磚砌築成的，所述導風牆異型磚包括導風牆異型端尾磚、導風牆異型半磚、導風牆異型通磚、導風牆蓋板磚、導風牆火口直形磚，其特徵在於所述煉鐵球團豎爐導風牆的兩端平行且垂直砌築有端牆，端牆的外側鋪設有矽酸鋁纖維氈，端牆之間垂直砌築導風牆，端牆與導風牆之間預留有膨脹縫，膨脹縫內填充有內襯矽酸鋁纖維氈；所述導風牆的奇數層和偶數層用不同磚型砌築，以保證錯開牆面磚縫；所述導風牆的奇數層、偶數層採用若干導風牆異型通磚對接砌築，或者兩端相向砌築有導風牆異型端尾磚，之間砌築導風牆異型半磚；所述導風牆異型通磚、導風牆異型端尾磚、導風牆異型半磚的結構兩側的上、下兩面均預製有導風牆異型磚凹弧或者導風牆異型磚凸弧，且導風牆異型磚凹弧與導風牆異型磚凸弧分別適配；所述導風牆的奇數層或者偶數層的頂層砌築導風牆火口直形磚，導風牆火口直形磚的頂部砌築導風牆蓋板磚，導風牆蓋板磚之間預留有膨脹縫。所述導風牆異型通磚的結構中部預製有垂直導風孔；導風牆異型端尾磚與導風牆異型半磚、導風牆異型半磚之間對接後構成垂直導風孔，所述導風牆的奇數層和偶數層上的垂直導風孔垂直對接；砌築導風牆所使用的泥漿為高強度磷酸鹽耐火泥漿，且要求砌縫均勻。所述導風牆異型磚是採用顆粒原料和微粉原料，經過篩選、破碎、顆粒分級、混碾、 澆注、300°C以下烘烤工藝製成的；其特徵在於，其配方中，所述原料包括顆粒原料和微粉原料；所述顆粒原料及其重量份分別是特級煅燒礬土，5-8份，粒徑10-15_ ；特級煅燒礬土，6-10份，粒徑8-10_ ；酸洗高鋁剛玉，10-15份，粒徑5-8_ ；酸洗高鋁剛玉，15-20份，粒徑3_5mm ；
酸洗高鋁剛玉，15-25份，粒徑l_3mm ；碳化矽，8-12份，粒徑 0. 5-lmm;所述微粉原料及其重量份分別是矽微粉，2-3份，500目α -AL2O3微粉，8-12份，325目；或者純鋁酸鈣水泥，8-12份；石墨，2-3份；廣西白泥，3-5份，< 180目；有機化合物無機粘結劑，0. 25-0. 4份。其理化性質如下α -AL2O3微粉即電熔剛玉微粉，它是工業氧化鋁粉經電弧爐高溫冶煉而得到的結晶體，電熔剛玉質製品也是在還原熔煉中進行的。把碳加入配料中，使原料中的主要雜誌還原成金屬，這樣可使雜質與未被還原鋁氧分離。由於CaO不能被還原分離而全部進入溶液中，因此其礦物組成為CaO-AL2O3-SiO2S元素。為了得到工業上質量好的電熔剛玉，配料和溶制過程中注意使熔融物中的SiO2含量約為CaO含量的二倍，使其生成鈣長石(CaS2), 而不生成六鋁酸鈣，(CA6)。因為生成CA6時，一個分子的CaO要消耗六個分子的AL2O3，而在生產鈣長石時，一個分子的CaO僅消耗一個分子的AL2O3，兩種情況相比較，生成鈣長石較 CA6有利，可獲得較多的剛玉。要獲得84 95%的電熔剛玉，其CaO含量不應高於0. 75 1. 00%。特級煅燒礬土中的TiO2雜質對電熔剛玉的質量起著有害的影響。生產電熔剛玉時，最後的結晶產物中，由於過分還原往往會生成一些含鈦的礦物如Cr-TiO2, HiTiO2TiC及 TiN等或單體鈦。它們在450 600°C之間產生劇烈膨脹而引起熔塊產生裂紋。引起膨脹的主要原因是上述含鈦礦物氧化生成金紅石(TiO2)。在熔制塊結束時，加入氧化劑，(軋鋼皮)使已被還原的鈦及其化合物氧化可以消除這種膨脹。在熔塊結晶過程中，由於α -AL2O3結晶的比重大於熔液的比重，較純的剛玉沉於熔塊的下部，含雜質的熔液浮在上部，而引起縮孔，同時在下半部的收縮過程中形成分散的氣孔，因此，由於剛玉熔液得到的熔塊有不均勻的及分層的結晶結構特徵，還有大而雜亂的氣孔。另外，由於AL2O3熔液在2200°C時與α -AL2O3的比重差額達25%，使純剛玉熔融物產生很大的收縮。為此，在配料中加入少量的Na2、CaO等，使其生成^-AL2O3，由於β的比重只有3. 3與溶液比重差額僅10%容易得到整體熔塊。但同時將會降低熔塊中α -AL2O3的含量及抗熔渣侵蝕的性能。所以導風牆磚要求剛玉的理化指標為體積密度3. 5 3. 98g/ cm3 AL2O3 彡 98. 5 Na2O 彡 0. 5 0. 7 磁性允許含量彡 0. 03Ti02 彡 1. 5。α -AL2O3是結晶塊，篩分為一定顆粒，球磨成超微粉，機械除鐵，再加入一定數量添加劑，導風牆中用α-AL2O3是因為它能耐酸和鹼的侵蝕，耐火度高，荷重軟化點高，化學穩定性好。高強度，耐磨損，耐衝刷，目前剛玉主要用於拋光砂布，砂輪，和切割金屬材料用的刀具等，因其硬度大，因此是重要的人造磨料磨具。碳化矽(SiC)碳化矽是Si-C而元素系統中唯一的二元化合物，其原子比為1 1，含C29. 7% Si 為70. 3% SiC有幾種晶型^-SiC和d-SiC。3-3比為立方晶系，從21001開始到24001不可逆地緩慢轉化為立方晶系d-SiC，β -SiC真密度為3. 21g/cm3, α -SiC為3. 22g/cm3，在澆注料中用的SiC為α _SiC，它具有很低的熱膨脹性，α平均=3. 24Χ 10_6/°C約為莫耒石的1/2。導熱性很高，在室溫下約為35w/m°C。SiC不熔化，當溫度高於2760°C時開始分解為蒸氣和02。實際上SiC從2200°C 2500°C起即開始分解，到2700°C以上已顯著分解。 SiC的化學穩定性較好，在HC1，H2SO4和HF中煮沸也不受侵蝕。SiC同矽酸在高溫下也不發生化學反應，故具有抵抗酸性熔渣侵蝕的良好性質，但卻易受鹼性熔渣的侵蝕。 SiC和石灰在525°C時開始反應到1000°C左右反應顯著。在此溫度下它與MgO反應顯著，與氧化銅的反應在800°C已強烈進行。同氧化鐵在1000°C 1200°C時進行反應到1300°C時已明顯可見崩裂出現。同氧化錳從1360°C起出現崩裂現象，SiC在氯氣中從600°C開始與之反應，到1200°C時可使其分解為SiCl4和CCl4熔融鹼在赤熱溫度下可使SiC分解，故不能抵抗硼砂，冰晶石，水玻璃，碳酸鉀等的侵蝕。不含氧化物的金屬熔融液在1000°C 1200°C侵蝕SiC，但鋅和鉛等例外，因SiC在這些金屬液不受侵蝕，故在鋅蒸餾用的耐火材料中，SiC 使用最廣泛。在1000°C以上SiC同強氧化性氣體容易反應分解。同水蒸氣接觸也容易反應分解。總之，SiC的主要缺點是在高溫下易氧化，顆粒愈細，愈易氧化。在氧分壓得很高時，生成的氧化物有 SiO2 和 CO2 或 CO 即生成 SiC+202 — Si02+C02SiC+3/202 — Si02+C0 SiO2 的生成從iooo°c開始，隨溫度升高而顯著加速。因此碳化矽在強氧化氣氛下使用，以iioo°c以下為宜。SiO2生成時，由於真空密度降低，伴有體積膨脹效應，使SiC疏鬆。若生成熔融矽酸鹽，則在SiC的表面形成薄膜，此種薄膜一旦生成，正常的氧化受到抑制而減弱，形成保護層，防止進一步的氧化。若生成SiO，則因其揮發，可促進氧化速度。在真空爐中，當真空度小於10. ImmHg時，在1300°C下，氧化速度為在空氣中的3倍。SiC與水蒸氣反應，生成甲烷和SiO2,若生成SiO2保護膜，因水蒸氣分解而被破壞，氧化劇烈進行。在合成SiC時殘留的Si、C及氧化鐵均對SiC的氧化程度有影響，在普通的氧化氣氛下純SiC可在高達1500°C的溫度下安全使用，而含雜質的SiC，在1220°C時即嚴重氧化。 因此導風牆型磚中對SiC的要求是體密3·12 3. 18g/cm3 SiC ^ 98. 5% Fe2O3 彡 0. 7 Al 彡 0. 1游離SiO2 = 0 游離 Si = 0。由於SiC不熔化和分解出蒸氣的溫度很高，並具有很高的導熱性和低的熱膨脹性，從而具有很好的耐熱震性。此外，SiC抗化學侵蝕和酸性熔渣侵蝕的性能很強，故可以認為是一種良好的耐火原料，在此導風牆磚的配料中佔有重要的地位。石墨(C)石墨是碳素晶型之一。天然的石墨，按其產出的狀態，可分為磷片狀石墨和微晶質塊狀石墨(土狀石墨)兩種。天然石墨呈六角板狀結晶，土狀石墨也是微小結晶的。石墨具有比無定形碳更高的高溫性質不熔化在2100°C以下不產生塑性流動，在 3704°C時揮發，也不溶於酸鹼鹽溶液，在氧化氣氛和高溫下易氧化燃燒掉，但氧化開始溫度較高(開始於600°C )石墨的氧化速度與其晶體結構，粒度和灰分含量多的易於氧化。這是由於石墨燃燒時灰分在其顆粒表面形成保護膜之故。石墨的導熱係數很高，1000°C為63.8w/m°C是熱和電的良導體。在導風牆磚的熱震穩定性和耐剝落性。同時C質材料具有耐渣侵蝕，不易粘鐵。由於石墨的層狀態結構使其許多的性質呈現顯著。各方位平行於層狀方向的導熱率比垂直於層狀態方向的大。而且層與層之間的結合力很弱，不宜單獨用作耐火材料。石墨的熱膨脹係數很低25V 1600°C區間，平均只有3. 34X 10_6/°C石墨的質量通常從固定碳，揮發分、灰分的含量百分率和粒度等指標衡量。灰分含量過多會沾汙金屬， 降低製品的耐火度，導熱性和化學穩定性等。石墨的磷片大能增加坯料的塑性，促使坯體更加緊密而且不易燃燒。因為作為耐火材料用的石墨以磷片結晶大灰分含量少的優，在此導風牆磚的配料中對石墨的要求是密度2.09-2. 23g/cm3 ；固定碳94 99. 99% ；磷片密度0. 2mm 1. 2mm石墨的特點是導熱係數大，熱膨脹係數小，彈性模量小，抗熱震性能好，熔體難以潤溫，耐熔渣侵蝕性能優良，常溫下與酸鹼，有機溶劑不起反應。在球團豎爐的導風牆轉中，有害氣體衝刷磚的途徑之一，是通過磚體表面的毛細管，有害氣體之所以不能進入毛細管，就是因為C難以被有害氣體侵蝕的特性。石墨目前在冶金工業中，用於製造石墨，坩堝和翻砂鑄模面的塗料煉鋼鐵爐襯裡和保護渣等。電工業方面做電極、電刷、電池正極導電材料，碳管等；在化學工業中，做耐酸鹼製品和化肥；工業用的催化劑以及耐高溫、高壓密封等；還可以作潤滑劑、防腐油漆、顏料、鉛筆芯、火藥、原子反應堆中的中子減速劑及宇航工業中的抗腐劑等。有機化合物無機粘結劑本發明所述導風牆磚的配料中，使用的粘結劑為α-AL2O3或純鋁酸鈣水泥。用 α -AL2O3水泥作粘結劑時，為了加快反應，提高強度，因此必須加入外加劑和助粘結劑。純鋁酸鈣水泥是由燒結法或熔融法生產的鋁酸鈣熟料經細磨而製成的水硬性膠凝材料。它具有快硬高強、耐火、抗硫酸鹽侵蝕的特點。他的結合性能主要是由於鋁酸鈣的水化而實現的，水化建立強度是因為片、針狀水化產物與膠態AH3交織在一起，將耐火材料緊密地聯繫在一起，從而成為一個堅強的整體。純鋁酸鈣水泥要求α-AL20372 78 CaO 19 24Si020 . 2 0. 6 Fe2O3O. 1 0. 7 Na2O 彡 0. 6耐火度彡1750 "C矽微粉本發明的配料中，矽微粉作為抗氧化劑使用，抗氧化劑用複合抗氧化劑，但以金屬 Si微粉為主，佔抗氧化劑總質量的88. 47%，因為Si微粉在高溫下與C反應生成纖維狀態， 蠕蟲狀態或絮狀次生SiC起著增強作用，提高了材料的燒後和熱態下的力學強度，同時還防止了 C的氧化，可以明顯地增強材料耐衝刷侵蝕的作用，並形成一種AL2O3-SiC質材料。廣西白泥鐵0. 45%，鈉 3. 67%，鋁 25%，矽 62. 12%，白度-J2. 4。本發明的有益效果1、減低生產成本，使用周期長達8 15年，大幅速度降低了消耗及成本。2、提高了球團的質量3、減少工人勞動強度改善了工作環境，不漏風，使用周期長。4、改善生產環境使用過程中不產生有害氣體，密封嚴，不穿風，明顯改善了生產環境。
5、生產安全即使在使用後期，不會產生裂縫現象，以保證順利，安全生產。導風牆異型磚的理化指標
權利要求
1.一種煉鐵球團豎爐導風牆，其特徵在於煉鐵球團豎爐導風牆是由不同型號的導風牆異型磚砌築成的，所述導風牆異型磚包括導風牆異型端尾磚(3)、導風牆異型半磚(4)、 導風牆異型通磚(401)、導風牆蓋板磚(7)、導風牆火口直形磚(6)，所述煉鐵球團豎爐導風牆的兩端平行且垂直砌築有端牆(10)，端牆(10)的外側鋪設有矽酸鋁纖維氈(1)，端牆 (10)之間垂直砌築導風牆，端牆(10)與導風牆之間預留有膨脹縫，膨脹縫內填充有內襯矽酸鋁纖維氈(2)；所述導風牆的奇數層和偶數層用不同磚型砌築，以保證錯開牆面磚縫；所述導風牆的奇數層、偶數層採用若干導風牆異型通磚(401)對接砌築，或者兩端相向砌築有導風牆異型端尾磚(3)，之間砌築導風牆異型半磚(4)；所述導風牆異型通磚(401)、導風牆異型端尾磚(3)、導風牆異型半磚(4)的結構兩側的上、下兩面均預製有導風牆異型磚凹弧(41)或者導風牆異型磚凸弧(42)，且導風牆異型磚凹弧(41)與導風牆異型磚凸弧(42) 分別適配；所述導風牆的奇數層或者偶數層的頂層砌築導風牆火口直形磚(6)，導風牆火口直形磚(6)的頂部砌築導風牆蓋板磚(7)，導風牆蓋板磚(7)之間預留有膨脹縫。
2.按照權利要求1所述的煉鐵球團豎爐導風牆，其特徵在於所述導風牆異型通磚 (401)的結構中部預製有垂直導風孔(5)；導風牆異型端尾磚(3)與導風牆異型半磚(4)、 導風牆異型半磚(4)之間對接後構成垂直導風孔(5)，所述導風牆的奇數層和偶數層上的垂直導風孔(5)垂直對接；砌築導風牆所使用的泥漿為高強度磷酸鹽耐火泥漿，且要求砌縫均勻。
3.按照權利要求1所述的煉鐵球團豎爐導風牆，其特徵在於所述導風牆異型磚是採用顆粒原料和微粉原料，經過篩選、破碎、顆粒分級、混碾、澆注、300°C以下烘烤工藝製成的；其特徵在於，其配方中，所述原料包括顆粒原料和微粉原料；所述顆粒原料及其重量份分別是 特級煅燒礬土，5-8份，粒徑10-15mm ； 特級煅燒礬土，6-10份，粒徑8-10mm ； 酸洗高鋁剛玉，10-15份，粒徑5-8mm ； 酸洗高鋁剛玉，15-20份，粒徑3-5mm ； 酸洗高鋁剛玉，15-25份，粒徑l_3mm ； 碳化矽，8-12份，粒徑0. 5-lmm ； 所述微粉原料及其重量份分別是 矽微粉，2-3份，500目；α-AL2O3微粉，8-12份，325目；或者純鋁酸鈣水泥，8-12份； 石墨，2-3份；廣西白泥，3-5份，< 180目； 有機化合物無機粘結劑，0. 25-0. 4份。
全文摘要
煉鐵球團豎爐導風牆及導風牆異型磚的配方，本發明的目的之一在於提供一種導風牆異型磚砌築的煉鐵球團豎爐導風牆，另一個目的在於提供該種導風牆異型磚的配方，以克服現有技術中存在的技術缺陷。所述煉鐵球團豎爐導風牆是由不同型號的導風牆異型磚砌築成的，所述導風牆異型磚包括導風牆異型端尾磚、導風牆異型半磚、導風牆異型通磚、導風牆蓋板磚、導風牆火口直形磚。所述導風牆異型磚是採用顆粒原料和微粉原料，經過篩選、破碎、顆粒分級、混碾、澆注、300℃以下烘烤工藝製成的；產品使用周期長達8～15年，大幅速度降低了消耗及成本。使用過程中不產生有害氣體，密封嚴，不穿風，明顯改善了生產環境。
文檔編號F27B1/10GK102353248SQ201110200480
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者劉偉, 劉瑜, 景書賢, 景文慧 申請人:登封市誠鑫耐火材料有限公司