一種微孔剛玉磚及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及煉鐵高爐用耐火材料技術領域，尤其涉及一種微孔剛玉磚及其制備方法。微孔剛玉磚由包括顆粒料、細粉和樹脂結合劑的原料制備得到；顆粒料為剛玉顆粒；顆粒料包括3～5mm、1～3mm和0～1mm三種顆粒級別；細粉按重量份數計包括：剛玉細粉15～21份；氧化鋁微粉3～9份；金屬硅粉3～7份；氮化硅鐵3～7份；炭黑2～6份；結合粘土1～3份；所述細粉的粒度≤0.074mm。本發(fā)明專利技術通過調整制品配方，引入金屬硅粉、氮化硅鐵、納米級炭黑、氧化鋁微粉和結合粘土，并限定了原料組分的粒度范圍，最終獲得的微孔剛玉磚具有良好的抗渣、抗堿、抗鐵水侵蝕性，而且具有較好的抗熱震性能。較好的抗熱震性能。

【技術實現步驟摘要】
一種微孔剛玉磚及其制備方法


[0001]本專利技術涉及煉鐵高爐用耐火材料
，尤其涉及一種微孔剛玉磚及其制備方法。

技術介紹

[0002]高爐是生產鐵水的大型設備，其中高爐爐缸、爐底用耐火材料工況條件惡劣、壽命短是影響高爐整體使用壽命的薄弱環(huán)節(jié)之一。現有的高爐爐缸、爐底用的耐火材料和結構基本上分兩大類：一是微孔和超微孔炭磚爐襯，二是氧化物陶瓷杯與炭磚復合爐襯。
[0003]微孔和超微孔炭磚的優(yōu)點是炭素材料難潤濕，渣鐵難滲透，熱傳導好。它能把渣鐵共凝等溫線(1150℃)推至爐內，即在炭磚的表面與爐內鐵水接觸的地方形成一層固態(tài)保護膜層，這個膜層是渣鐵在炭磚表面凝固形成渣皮，保護炭磚，達到高爐長壽的目的。但因高爐操作及除鐵操作等原因，渣皮的穩(wěn)定性較差，脆弱的渣皮一旦被破壞，炭磚就直接與鐵水接觸。炭磚的鐵水熔蝕指數高達25％～30％；因炭磚的碳在鐵水中的溶解度較高，導致了炭磚的化學侵蝕，炭磚的強度較低，抗高溫鐵水和熔渣的沖刷能力較差，特別是高爐出鐵時，高溫的鐵水和熔渣形成環(huán)流，造成爐缸炭磚形成“馬蹄形”沖蝕狀態(tài)。炭磚的抗堿性較優(yōu)，但是堿蒸氣通過炭磚的氣孔各裂紋深入炭磚內部，堿與碳的反應使炭磚催化而開裂，導致爐缸炭磚砌體形成環(huán)形裂縫，降低了炭磚的熱導率，不利于渣皮的形成，繼而加快了炭磚的損壞。炭磚的抗氧化性較差，也加速了其損壞速度。
[0004]氧化物陶瓷杯材質主要為氧化物耐火材料(如剛玉莫來石磚、棕剛玉碳化硅復合磚、剛玉澆注預制塊、塑性相剛玉磚和微孔剛玉磚)。其導熱性好，保溫性差，能將1150℃渣鐵凝固線和800～870℃的堿化學侵蝕線推往爐內和留在陶瓷杯內，形成渣皮保護炭磚并減少堿對炭磚的侵蝕。這類材料強度高，抗沖刷能力強；其鐵水熔蝕指數很低，也不存在氧化問題。但是，陶瓷杯磚大多不是微孔或超微孔磚，渣鐵和堿類物質通過氣孔滲入磚體內部，降低了磚的耐火性能，受到化學侵蝕，磚的原有結構遭到破壞，強度大幅降低，抗沖刷能力也隨之降低。實踐證明，現有的陶瓷杯很難判定其準確的使用壽命。應用初期它對高爐爐缸、爐底炭磚起到了保護作用，但是，高爐的中、后期還是要靠炭磚維持，因此也難實現長壽。
[0005]現有的微孔剛玉磚抗渣性和抗堿性不好，抗熱震性極差，而且微孔化效果也不好，很多企業(yè)不愿意使用國內的微孔剛玉磚。
[0006]現有微孔剛玉磚都是以剛玉作為主要原料，基質部分以金屬硅粉、氮化硅或碳化硅、剛玉細粉和少量燒結劑預混，高壓成型，長時間高溫還原氣氛燒結而成。一是燒成費用高，二是利用金屬硅粉的較低熔點(1460℃)和可塑性，將剛玉磚在1460℃以上高溫長時間燒成，金屬硅高溫下呈液相，逐步滑移占據填充磚中氣孔位置，逐漸形成微孔或超微孔，加上氮化硅或碳化硅等具有良好的抗侵蝕，高的力學強度，較低的熱膨脹率，較高的抗氧化性能等，因而使得微孔剛玉磚具有較好的抗渣、抗堿及抗鐵水熔蝕性能。但是利用金屬硅粉的較低熔點及可塑性滑移特點形成微孔化組織結構不是很理想，孔徑分布及平均孔徑還需改
善和提高。另外，由于微孔剛玉磚是經高壓、高溫長時間燒成，磚強度特別高，常溫耐壓強度在120MPa以上，加上微孔或超微孔結構，導致磚的熱震很差，做1100℃水冷熱震，1次都做不了。

技術實現思路

[0007]有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種微孔剛玉磚及其制備方法，本專利技術提供的微孔剛玉磚具有良好的抗渣、抗堿、抗鐵水侵蝕性，而且具有較好的抗熱震性能。
[0008]本專利技術提供了一種微孔剛玉磚，由包括組分a和樹脂結合劑的原料制備得到；所述組分a包括顆粒料和細粉；
[0009]所述顆粒料為剛玉顆粒；
[0010]所述顆粒料包括3～5mm、1～3mm和0～1mm三種顆粒級別；
[0011]所述細粉按重量份數計包括：
[0012][0013]所述細粉的粒度≤0.074mm。
[0014]優(yōu)選的，所述剛玉顆粒的材質包括棕剛玉、致密剛玉、白剛玉、板狀剛玉和高鋁剛玉中的至少一種。
[0015]優(yōu)選的，所述顆粒料和細粉的質量比為55～65：35～45；
[0016]所述3～5mm的顆粒料、1～3mm的顆粒料和0～1mm的顆粒料的質量比為15～21：25～35：9～15。
[0017]優(yōu)選的，所述細粉中，氮化硅鐵和結合粘土的粒度為≤0.074mm，剛玉細粉和金屬硅粉的粒度為≤0.045mm，氧化鋁微粉的粒度為≤5μm，炭黑的粒度為≤10nm。
[0018]優(yōu)選的，所述剛玉細粉的材質包括棕剛玉、致密剛玉、白剛玉、板狀剛玉和高鋁剛玉中的至少一種；
[0019]所述氧化鋁微粉為α氧化鋁微粉；
[0020]所述炭黑為納米級炭黑；
[0021]所述結合粘土為維羅泥；
[0022]所述樹脂結合劑為熱固性酚醛樹脂；
[0023]所述組分a和樹脂結合劑的質量比為100：3.5～4。
[0024]本專利技術還提供了一種上文所述的微孔剛玉磚的制備方法，包括以下步驟：
[0025]A)將細粉預混，得到預混粉；
[0026]B)將顆粒料干混后，與部分樹脂結合劑混碾，再與所述預混粉混碾，然后與剩余樹
脂結合劑凈混，制得泥料；
[0027]C)將所述泥料進行困料、篩分，然后機壓成型，干燥，得到磚坯；
[0028]D)將所述磚坯在還原氣氣氛下1470～1480℃燒成，得到微孔剛玉磚。
[0029]優(yōu)選的，步驟A)中，所述預混的轉速為60～65rpm，時間為15～20min。
[0030]優(yōu)選的，步驟B)中，
[0031]所述干混的時間為1～2min；
[0032]所述部分樹脂結合劑占全部樹脂結合劑質量的70％～80％；
[0033]與部分樹脂結合劑混碾的時間為10～12min；
[0034]再與所述預混粉混碾的時間為4～5min；
[0035]所述凈混的時間為20～25min。
[0036]優(yōu)選的，步驟C)中，所述困料的溫度為20～25℃，濕度為80％～85％，時間為18～24h；
[0037]所述篩分采用的篩子孔徑為7～9mm；
[0038]所述機壓成型后的成型體密度≥3.25g/cm3，顯氣孔率≤5％；
[0039]所述干燥包括：
[0040]先自然干燥24～36h后，再在天然氣干燥窯內、200～250℃干燥24～36h。
[0041]優(yōu)選的，步驟D)中，所述燒成的時間為35～40h。
[0042]本專利技術提供了一種微孔剛玉磚，由包括組分a和樹脂結合劑的原料制備得到；所述組分a包括顆粒料和細粉；所述顆粒料為剛玉顆粒；所述顆粒料包括3～5mm、1～3mm和0～1mm三種顆粒級別；所述細粉按重量份數計包括：剛玉細粉15～21份；氧化鋁微粉3～9份；金屬硅粉3～7份；氮化硅鐵3～7份；炭黑2～6份；結合粘土1～3份；所述細粉的粒度≤0.074mm。本專利技術通過調整制品配方，引入金屬硅粉、氮化硅鐵、納米級炭黑、氧化鋁微粉和結合粘土，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種微孔剛玉磚，由包括組分a和樹脂結合劑的原料制備得到；所述組分a包括顆粒料和細粉；所述顆粒料為剛玉顆粒；所述顆粒料包括3～5mm、1～3mm和0～1mm三種顆粒級別；所述細粉按重量份數計包括：所述細粉的粒度≤0.074mm。2.根據權利要求1所述的微孔剛玉磚，其特征在于，所述剛玉顆粒的材質包括棕剛玉、致密剛玉、白剛玉、板狀剛玉和高鋁剛玉中的至少一種。3.根據權利要求1所述的微孔剛玉磚，其特征在于，所述顆粒料和細粉的質量比為55～65：35～45；所述3～5mm的顆粒料、1～3mm的顆粒料和0～1mm的顆粒料的質量比為15～21：25～35：9～15。4.根據權利要求1所述的微孔剛玉磚，其特征在于，所述細粉中，氮化硅鐵和結合粘土的粒度為≤0.074mm，剛玉細粉和金屬硅粉的粒度為≤0.045mm，氧化鋁微粉的粒度為≤5μm，炭黑的粒度為≤10nm。5.根據權利要求1所述的微孔剛玉磚，其特征在于，所述剛玉細粉的材質包括棕剛玉、致密剛玉、白剛玉、板狀剛玉和高鋁剛玉中的至少一種；所述氧化鋁微粉為α氧化鋁微粉；所述炭黑為納米級炭黑；所述結合粘土為維羅泥；所述樹脂結合劑為熱固性酚醛樹脂；所述組分a和樹脂結合劑的質量比為100：3.5～4。6.一種權利要求1～5任意一項所述的微孔剛玉磚的制...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：朱新軍，唐安山，曾立民，曾昆，黃晨，
申請(專利權)人：湖南湘鋼瑞泰科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：