專(zhuān)利名稱(chēng)：沖天爐用耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加熱爐及輔肋熱工設(shè)備的耐高溫材料，尤其適用于沖天爐內(nèi)襯的耐高溫材料。
沖天爐是熔化生鐵的熱工設(shè)備，爐內(nèi)工作溫度高達(dá)1400℃-1600℃，爐內(nèi)襯在周期性的高溫溶渣和鐵水侵蝕與沖刷和熱振動(dòng)作用下，容易裂紋，產(chǎn)生剝離，傳統(tǒng)的沖天爐內(nèi)襯材質(zhì)為鎂質(zhì)或鎂鉻質(zhì)耐火材料，但因其耐鐵水沖刷強(qiáng)度差、抗渣性差，使用效果一直不很理想，近來(lái)，有些廠家采用美國(guó)聯(lián)合產(chǎn)品有限公司的126-127#搗打料和修補(bǔ)料以替代鎂質(zhì)或鎂鉻質(zhì)耐材，使用壽命得以延長(zhǎng)，經(jīng)產(chǎn)品分析，126-127#搗打料和修補(bǔ)料中除含有主要成份Al2O3、SiO2以外，還含有少量的TiO2、CaO、MgO等金屬氧化物，其結(jié)合劑采用的是磷酸鹽，磷酸鹽結(jié)合耐火材料在900℃以前有較高的強(qiáng)度，在900℃時(shí)基本達(dá)到最大值，在1100℃-1300℃時(shí)強(qiáng)度有所下降，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)Al(H2PO3)3已分解為AlPO4和P2O5,P2O5揮發(fā)排除，此時(shí)化學(xué)結(jié)合逐漸減弱，陶瓷結(jié)合尚未形成，材料強(qiáng)度的下降最終影響了產(chǎn)品的使用壽命。
本發(fā)明正是為了克服上述不足，提供一種熱振穩(wěn)定性好、耐鐵水沖刷強(qiáng)度高、抗渣性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的沖天爐用耐火材料。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于耐火材料以電熔白剛玉為主材，配以適量的碳化硅、α-Al2O3微粉和廣西白泥，結(jié)合劑采用的是熱固性樹(shù)脂，混配時(shí)，骨料采用四級(jí)配料，臨界粒度從一般的5mm增大到8mm，具體地說(shuō)，沖天爐用耐火材料，其特征在于所說(shuō)的耐火材料的配方和粒度為(重量％)8-5mm的電熔白剛玉骨料22-26％5-3mm的電熔白剛玉骨料13-17％3-1mm的電熔白剛玉骨料 8-12％1-0mm的電熔白剛玉、碳化硅任一種或二種骨料10-20％＞320#的電熔白剛玉細(xì)粉8-12％＞280#的碳化硅粉 12-16％α-Al2O3微粉5-8％廣西泥3-7％除上述主料外，還外加作結(jié)合劑的熱固性樹(shù)脂6-10％。
本發(fā)明的骨料采用四級(jí)配料，臨界粒度增大到8mm，添加8-5mm的粗大剛玉后其耐鐵水沖刷強(qiáng)度、抗剝落性要比未添加粗大剛玉顆粒的好得多，這可以從對(duì)比實(shí)驗(yàn)中看到(見(jiàn)表一，表中ASC-1#、ASC-2#分別指該耐火材料的兩產(chǎn)品名稱(chēng))，經(jīng)顯微分析，添加粗大剛玉顆粒后，高溫產(chǎn)生的裂紋發(fā)生編移和分岔，使長(zhǎng)裂紋得到抑制，使得耐沖刷強(qiáng)度和抗剝落性大幅度提高；電熔白剛玉骨料的四級(jí)配料中，各粒度的含量以自然堆積時(shí)密度最大為最佳，各顆粒的含量值分別為8-5mm 25％,5-3mm 15％,3-1mm 10％,1-0mm 10％；基料中各細(xì)粉的粒度限制，則可以提高耐沖刷強(qiáng)度及保證料的均勻致密結(jié)構(gòu)。
表 一
注○-表示試樣完好+-表示裂紋相對(duì)數(shù)量由于沖天爐在生產(chǎn)過(guò)程中鐵水殘留的熔渣對(duì)耐火材料的侵蝕和滲透，在配料中添加碳化硅來(lái)提高抗渣性，同時(shí)由于α-Al2O3微粉的加入，填充了料中的微小氣孔，提高了料的致密性，從而抑制熔渣的進(jìn)一步滲透；由于碳化硅在高溫下易氧化分解，為了使耐火材料的抗渣性不受其影響，配料中可同時(shí)添加適量的石墨和金屬Si來(lái)防止SiC的損失，高溫下，石墨和金屬硅反應(yīng)生成β-SiC，最終轉(zhuǎn)化成α-SiC，經(jīng)試驗(yàn)證明，用此措施來(lái)預(yù)防碳化硅損失的同時(shí)，還進(jìn)一步提高了耐火材料的高溫性能和抗渣性，金屬硅和石墨在配料中的添加量以0.2-1％和1-3％為佳。
本發(fā)明為使耐火材料在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到燒結(jié)而致密化，添加有3-7％的廣西白泥，廣西白泥的加入量不能太大，一般不超過(guò)7％，因?yàn)閺V西白泥的這種短時(shí)間燒結(jié)而致密化作用，只有在高溫狀態(tài)下才產(chǎn)生，若加入太多的廣西白泥，其在低溫熔化時(shí)，會(huì)促使材料體積過(guò)度膨脹，從而影響耐火材料的強(qiáng)度。
本發(fā)明的結(jié)合劑采用的是永久結(jié)合劑-熱固性樹(shù)脂，其在低、中、高溫下均具有良好的結(jié)合作用，從而確保了材料的強(qiáng)度，延長(zhǎng)耐火材料的使用壽命，樹(shù)脂的加入量也不能太多，用量大時(shí)，耐火材料成型困難，且成型時(shí)產(chǎn)生的氣孔多，氣孔過(guò)多則降低了耐火材料的強(qiáng)度，因此作為外加劑的熱固性樹(shù)脂通?？刂圃谥髁现亓康?-10％之間。
本發(fā)明由于在耐火材料中添加有α-Al2O3微粉以填充料中的細(xì)小間隙，但其在提高料致密性的同時(shí)，會(huì)給料帶來(lái)易爆裂、烘烤時(shí)間長(zhǎng)等弊病，為了提高料的抗爆裂性能、縮短烘烤時(shí)間，在配料時(shí)可額外加入適量的金屬鋁粉，金屬鋁粉能與水產(chǎn)生放熱反應(yīng)，在加熱過(guò)程中，金屬鋁粉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在逸出的同時(shí)在料表面形成開(kāi)口氣孔，提高了透氣性，使料中的水氣易于排出，從而改善抗爆裂性，但金屬鋁粉的加入量必須限制，加入量過(guò)多，反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量大，易使料鼓脹，產(chǎn)生裂紋，因此金屬鋁粉的加入量不易過(guò)大，應(yīng)控制在主料重量的0.5-2％之間，通過(guò)試樣在馬費(fèi)爐內(nèi)處理的試驗(yàn)表明，未添加防爆劑-金屬鋁粉的試樣表面有明顯裂紋，而加入金屬鋁粉的試樣則表面平整光滑。
為了控制本發(fā)明所述的耐火材料的高溫?zé)嶙冃阅?，提高熱振穩(wěn)定性，本發(fā)明配料中還可加入在高溫下只有微量膨脹的石英粉，其量一般為1-3％。
本發(fā)明外加的結(jié)合劑除熱固性樹(shù)脂外，還可加入適量的磷酸鹽和/或球狀瀝青，熱固性樹(shù)脂與磷酸鹽、球狀瀝青的任一種或二種組成的復(fù)合結(jié)合劑的使用，使耐火材料在低溫、中溫、高溫下的結(jié)合性能進(jìn)一步完善，保證了耐火材料在各階段的強(qiáng)度，有效地延長(zhǎng)了使用壽命，連續(xù)使用時(shí)間超過(guò)56小時(shí)，配料時(shí)，外加的磷酸鹽一般為主料重量的1-3％，球狀瀝青一般為主料重量的2-5％。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1，沖天爐用耐火材料，其組份與含量如下(重量配比)8-5mm的電熔白剛玉骨料 22份5-3mm的電熔白剛玉骨料 13份3-1mm的電熔白剛玉骨料 12份1-0mm的電熔白剛玉骨料 12份1-0mm的碳化硅骨料 6份＞320#的電熔白剛玉細(xì)粉 8份＞280#的碳化硅粉 15份α-Al2O3微粉 7份廣西泥 5份另外加入熱固性樹(shù)脂 10份實(shí)施例2，沖天爐用耐火材料(修補(bǔ)料ASC-1#)，其組份與含量如下(重量配比)8-5mm的電熔白剛玉骨料 24份5-3mm的電熔白剛玉骨料 14份3-1mm的電熔白剛玉骨料 10份1-0mm的電熔白剛玉骨料 9份1-0mm的碳化硅骨料 4份＞320#的電熔白剛玉細(xì)粉 12份＞280#的碳化硅粉 12份α-Al2O3微粉 6份廣西泥 6份石墨 2.5份金屬硅0.5份另外加入熱固性樹(shù)脂 6份磷酸鹽 2份球狀瀝青4份金屬鋁1.5份實(shí)施例3，沖天爐用耐火材料(搗打料ASC-2#)，其組份與含量如下(重量配比)8-5mm的電熔白剛玉骨料 25份5-3mm的電熔白剛玉骨料 15份3-1mm的電熔白剛玉骨料 10份1-0mm的電熔白剛玉骨料 10份1-0mm的碳化硅骨料5份＞320#的電熔白剛玉細(xì)粉 10份＞280#的碳化硅粉13份α-Al2O3微粉 5份廣西泥 3份石墨 1.3份金屬硅 0.7份石英粉 2份另外加入熱固性樹(shù)脂 8份磷酸鹽 1份球狀瀝青 3份金屬鋁 1份將本發(fā)明所述的耐火材料(分搗打料ASC-2#與修補(bǔ)料ASC-1#)與美國(guó)公司的126-127#搗打料與修補(bǔ)料特性對(duì)比如表二。
表二
從此表可知，用本發(fā)明所述配料的搗打料和修補(bǔ)料，不僅耐高溫，熱振穩(wěn)定性好，且強(qiáng)度高，耐鐵水及溶渣的沖刷及侵蝕、抗渣性能好，耐火材料的使用壽命更長(zhǎng)，特別適宜用作沖天爐內(nèi)襯。
權(quán)利要求
1．沖天爐用耐火材料，其特征在于所說(shuō)的耐火材料的配方和粒度為(重量％)8-5mm的電熔白剛玉骨料 22-26％5-3mm的電熔白剛玉骨料 13-17％3-1mm的電熔白剛玉骨料 8-12％1-0mm的電熔白剛玉、碳化硅任一種或二種骨料 10-20％＞320#的電熔白剛玉細(xì)粉 8-12％＞280#的碳化硅粉 12-16％α-Al2O3微粉 5-8％廣西泥 3-7％除上述主料外，還外加作結(jié)合劑的熱固性樹(shù)脂6-10％。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料，其特征在于電熔白剛玉骨料的四級(jí)配比最佳值為8-5mm25％,5-3mm15％,3-1mm10％,1-0mm10％。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐火材料，其特征在于耐火材料中含有0.2-1％的金屬硅和1-3％的石墨。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐火材料，其特征在于耐火材料中含有1-3％的石英粉。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的耐火材料，其特征在于耐火材料中外加有金屬鋁粉，其含量為主料重量的0.5-2％。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐火材料，其特征在于耐火材料外加的結(jié)合劑為熱固性樹(shù)脂與磷酸鹽、球狀瀝青的任一種或二種的復(fù)合結(jié)合劑，磷酸鹽的加入量為主料重量的1-3％，球狀瀝青的加入量為主料重量的2-5％。
全文摘要
沖天爐用耐火材料,以電熔白剛玉為主材,骨料采用四級(jí)配料,臨界粒度增大至8mm,其配方和粒度為(重量%):8－5mm的電熔白剛玉骨料22－26%,5－3mm的電熔白剛玉骨料13－17%,3－1mm的電熔白剛玉骨料8－12%,1－0mm的電熔白剛玉、碳化硅任一種或二種骨料10－20%,>320#的電熔白剛玉細(xì)粉8－12%,>280#的碳化硅粉12－16%,α－Al
文檔編號(hào)C21C1/00GK1313261SQ0111358
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2001年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
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