一種高爐主鐵溝渣線用Al₂O₃-SiC-C澆注料的製備方法

2023-11-02 07:56:27 1

專利名稱：：一種高爐主鐵溝渣線用Al2O3-SiC-C澆注料的製備方法
技術領域：
：本發明涉及大型煉鐵高爐主出鐵溝渣線以上部位使用的一種澆注料，屬於耐火材料領域。
背景技術：
：近年來，隨著高爐向大型化、自動化、高效、高壽命方向發展，並採用高風溫、高壓爐頂、富氧、噴煤等新技術強化冶煉，因此，鐵溝的工作條件日益苛刻，同時通鐵量增加，通鐵時間增長對出鐵溝提出了新的要求。目前，一般大中型高爐採用貯鐵式主鐵溝，利於渣鐵分離，同時也有利於提高溝底澆注料的使用壽命，主溝內存在明顯的鐵線及渣線。工業上大、中型鐵溝一般釆用現場澆注剛玉-碳化矽-碳耐火材料構建工作層，通常情況下對鐵線、渣線等不同的使用部位採用同一種材料，但是各部位侵蝕破壞機理不同，主鐵溝鐵線以下部位耐火材料損毀的主要因素是鐵水衝刷、侵蝕，而鐵線以上的渣線區域耐火材料損毀因素主要是渣液侵蝕、氧化、衝刷等等，由於渣液中含有大量的S、Si、P、Ca、Mg等元素，對澆注料化學侵蝕破壞極大，使渣線區域耐火材料的使用壽命明顯低於其它部位材料的使用壽命，造成主溝各部位的使用壽命不同步，影響主溝整體使用壽命。
發明內容本發明正是為了克服上述問題，提供一種抗侵蝕性強、耐衝刷、抗氧化性好的渣線專用Al203-SiC-C澆注料，延長主溝渣線耐火材料的使用時間，延長主溝的使用壽命，滿足煉鐵工藝的要求。本發明的Al203-SiC-C澆注料包括骨料、基質、結合劑、抗氧化劑和外加劑，採用大結晶碳化矽與剛玉顆粒複合作為骨料，以剛玉細粉、a-Al203粉、碳化矽粉、矽微粉、球狀瀝青、鱗片石墨作為基質，以純鋁酸鈣水泥為結合劑，加入抗氧化劑，並添加減水劑、防爆劑等外加劑。將各種原料混合均勻後，加水攪拌，澆注成型，養護，乾燥即可製得，可快速烘烤。本發明中，如無特殊說明，重量百分含量均以除外加劑以外的其它各組分的總重量為基準。本發明的澆注料中，各組分的重量百分含量為骨料6075%，其中剛玉顆粒1850%、碳化矽顆粒2550%;基質2030%，其中碳化矽粉1015%，球狀瀝青和鱗片石墨合計為315%,剛玉細粉、a-Al203粉和矽微粉合計為1015%;結合劑15%;抗氧化劑15%;以上各組分重量之和為100%;外加劑的加入量為0.1~0.5%。本發明的澆注料釆用大結晶碳化矽為主骨料，碳化矽的臨界尺寸達到了8mm。碳化矽骨料中SiC》98wt%，體密》3.15g/cm3。以前受冶煉工藝限制，大顆粒碳化矽內部結構疏鬆，主要為假性顆粒，碳化矽的氣孔率、體積密度都遠遠低於理論值，所以大顆粒碳化矽無法應用到耐火材料體系中，其顆粒臨界尺寸一般僅為3mm。隨著冶煉工藝的進步，尤其是大功率長時間的冶煉和保溫培育的特殊工藝，生產出的碳化矽結晶發育完全、晶體寬大、結構緻密、化學純度高。添加的大結晶緻密的碳化矽大顆粒在提高材料的抗侵蝕性能的同時，還保證材料具有足夠的強度，不降低材料的抗衝刷性能。本發明中使用的大結晶碳化矽顆粒採用六級配比，85mm:53mm:3lmm:10mm:325目《5U超細粉二1.41.6:Ll1.3:1:1:1:1.21.4,各級別顆粒的重量百分含量均為5-15%。渣線附近區域，在出鐵過程中，渣液面升高，溫度達到150(TC，出鐵結束後，液面下降，溫度又降至800°C，所以渣線區域溫度波動比較大，要求材料在具有抗侵蝕性、耐衝刷等特性外，要有良好的熱震穩定性。在本發明中，碳化矽以各種粒度形式加入，保證碳化矽均勻分散到材料中，由於碳化矽具有良好的導熱性能，所以碳化矽製品具有良好的熱震穩定性，隨碳化矽量的增加，材料的熱震穩定性越好，抗侵蝕性能大大提高。剛玉優選電熔棕剛玉、電熔亞白剛玉或電熔緻密剛玉中的一種或多種。電熔緻密剛玉中Al203>99.5wt%，電熔亞白剛玉中Al203》97.5wt%，電熔棕剛玉》95wt。/。。剛玉顆粒的粒度構成為85mm、53mm、3lmm、10mm、325目，其各級別顆粒重量百分含量分別為520%、515%、510Q/o、310%、05%。本發明的抗氧化劑優選金屬矽粉與金屬鋁粉的混合物，矽粉和鋁粉的重量比優選為2.53:1。抗氧化劑在80(TC以上溫度優先與空氣中的氧發生反應，生成緻密的二氧化矽和三氧化二鋁膜，阻止碳化矽進一步氧化，從而提高了材料的抗氧化性。本發明的防爆劑優選為金屬鋁粉和有機纖維複合使用，其重量比優選為h1。由於金屬鋁粉活性比較高，在常溫下與澆注料中的自由水發生化學反應放出氫氣，此反應為放熱過程，放出的氫氣使澆注料具有微小的排氣孔，使澆注料在快速烘烤下，水可以通過氣孔排出。有機纖維燃點約30(TC，燃燒後材料內部會留下微小的氣孔通道，方便水氣的排放。複合防爆劑的添加使澆注料既保證快速烘烤不爆裂又不影響施工性能和使用性能。本發明的澆注料在增強了抗渣侵蝕能力、提高了材料的抗氧化性能的同時，不降低材料的高溫強度和抗衝刷性能。在使用過程中，證明渣線專用澆注料壽命明顯提高，能達到與其它部位的澆注料壽命同步。具體實施例方式表1列出了根據本發明所製得的3種澆注料，分別為實施例1-實施例3。表ltableseeoriginaldocumentpage5按上述配比的混合物加適當的水攪拌後澆注成型，然後經乾燥、養護、燒成後測其性能，結果見表2。表2實施例l-5的理化性能tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.一種大型高爐主溝渣線用Al2O3-SiC-C澆注料，包括骨料、基質、結合劑、抗氧化劑和外加劑，其特徵在於骨料包括剛玉顆粒和碳化矽顆粒，基質包括球狀瀝青、鱗片石墨、碳化矽粉、剛玉細粉、a-Al2O3粉和矽微粉，結合劑為鋁酸鹽水泥，外加劑包括減水劑和防爆劑。2.根據權利要求1所述的澆注料，其特徵在於，以除外加劑以外其它各組分的總重量為基準，各組分的重量百分含量為骨料6075%，其中剛玉顆粒1850%、碳化矽顆粒2550%;基質2030%，其中碳化矽粉105%，球狀瀝青和鱗片石墨合計為5%,剛玉細粉、a-Al203粉和矽微粉合計為1015%;結合劑15%;抗氧化劑15%;以上各組分重量之和為100%;外加劑的加入量為上述各組分總重量的0.1~0.5%。3.根據權利要求1或2所述的澆注料，其特徵在於所述剛玉選自電熔緻密剛玉、電熔亞白剛玉、電熔棕剛玉中的一種或多種。4.根據權利要求卜3所述的澆注料，其特徵在於所述的電熔緻密剛玉中Al203》99.5wt%，電熔亞白剛玉中Al203>97.5wt%，電熔棕剛玉中AJ203》95wt%。5.根據權利要求1-4所述的澆注料，其特徵在於所述剛玉顆粒的粒度構成為85mm、53mm、3lmm、10mm、325目，其各級別顆粒重量百分含量(基於除外加劑以外其它各組分的總重量)分別為520%、515%、510%、310%、05%。6.根據權利要求l-5所述的Al203-SiC-C澆注料，其特徵在於所述的碳化矽骨料中SiC》98wt。/。，體密》3.15g/cm3。7.根據權利要求1-6所述的澆注料，其特徵在於所述碳化矽顆粒的粒度構成為85mm、53mm、3lmm、10mm、325目、《5u,其各級別顆粒重量百分含量(基於除外加劑以外其它各組分的總重量)均為515%。8.根據權利要求l-7所述的澆注料，其特徵在於所述抗氧化劑為金屬矽粉與金屬鋁粉的混合物。9.一種如權利要求1-8所述的澆注料的製備方法，其特徵在於將各種原料混合均勻後，加水攪拌，澆注成型，養護，乾燥，可快速烘烤。全文摘要本發明涉及一種大型高爐主鐵溝渣線用Al2O3-SiC-C澆注料及其製備方法，該澆注料包括骨料、基質、結合劑、抗氧化劑和外加劑，骨料包括剛玉顆粒和碳化矽顆粒，基質包括球狀瀝青、鱗片石墨、剛玉細粉、a-Al2O3超微粉、矽微粉、碳化矽超細粉，結合劑為鋁酸鹽水泥，抗氧化劑由金屬鋁粉和金屬矽粉複合而成，外加劑包括減水劑和防爆劑。通過將各種原料混合均勻後加水攪拌，再澆注成型、養護、乾燥而製得。該澆注料抗熔渣侵蝕及衝刷能力強，抗高溫性能、耐磨性能及熱震性好、重燒變化小，使用壽命長。文檔編號C04B35/66GK101591179SQ200810110798公開日2009年12月2日申請日期2008年5月30日優先權日2008年5月30日發明者任穎麗,馮運生,平李,王安傑,王林俊,王豔玲,陳超群,高長賀申請人:北京通達耐火技術股份有限公司