专利名称：一种酸性炉衬石英砂耐火材料的制作方法
技术领域：
本发明属于酸性炉衬技术领域，特别是涉及一种酸性炉衬石英砂耐火材料。
背景技术：
目前，石英砂的耐火材料用于酸性炉衬时，部分集中的杂质能使炉衬产生熔洞，而渗漏铁水，并且部分杂质在炉衬上结疤，严重影响熔化，从而影响炉衬的使用寿命。石英砂含水量过高，在石英砂烧结过程中水分不易尽快排出，即使长时间烘炉，也易在加热时引起水蒸汽残留从而在炉衬中出现孔洞。在生产中经常出现炉底材料被熔蚀，而上部完好情况。如图的所示，即俗称的“象脚”。这一熔蚀问题普遍发生于电炉中，需重新筑炉，导致生产效 率降低，造成浪费，成本上升，甚至存在生产安全隐患等技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种酸性炉衬石英砂耐火材料。本发明的目的是提供一种具有高耐火度，抗蚀性，优异热态体积稳定性，致密性最高，烧结性好，耐激冷激热性好；而且筑炉省工省时，烘炉时间短，烧结快，炉龄长，综合成本低等特点的酸性炉衬石英砂耐火材料。本发明石英砂的耐火度主要取决于SiO2的含量。石英砂中SiO2的含量大于99%，CaO和Fe2O3等杂质含量低于O. 2%，特别是碱金属氧化物含量应小于O. 2%，控制石英砂中含水量小于O. 3%。石英砂耐火材料的添加剂在石英砂材料中使用硼酸(H3B03)或硼酐(B203)添加剂，用于降低烧结温度。石英砂材料的烧结温度较高，硼酸在加热时分解，以B203的形式存在于砂料中。在1000-1300°C时B203和砂料中Si02等形成低熔点的化合物(Si02 · B203熔点为500°C)，从而降低烧结熔点，改善烧结条件，提高烧结质量。并且在砂料中加入硼酸后，会降低砂料在烧结过程中发生的热胀冷缩而导致体积变化产生的裂纹倾向性。加入氧化锆。在炉衬材料中添加氧化锆有效防止铁水对炉衬底部的侵蚀，从而解决在生产中经常出现炉底材料被熔蚀，即俗称的“象脚”问题。炉衬材料的粒度、颗粒形状的选择炉衬材料中，粗、中、细粒度各起不同作用。对感应炉炉衬的寿命有很大关系。合理的粒度配合比可以使坩埚的气孔率最小，致密性最高，烧结性好和耐激冷激热性好。粗粒度砂料在炉衬中起着骨架作用，使炉衬具有一定的强度，使炉衬的抗冲击性提高，高温性能好，抗渣性能提高，且能改善炉子的隔热性能。中粒度砂料可有效填充粗粒度砂料的间隙，增加了堆积密度可改善炉衬的烧结性能，提高炉衬强度。细粒度砂料可保证炉衬的烧结性能和质量，以及烧结网络的连续性，使炉衬具有良好的致密性。为了提高炉衬的使用寿命，必须严格控制砂料粒度的配合比。炉衬材料经振动打实后，容重应在2. 15-2. 20g/cm3 之间。
本发明酸性炉衬石英砂耐火材料所采取的技术方案是一种酸性炉衬石英砂耐火材料，其特征是石英砂耐火材料含有以下组分，各组分的重量份为，石英砂99份，硼酸或硼酐1-2份，氧化锆O. 05-0. 5份。本发明酸性炉衬石英砂耐火材料还可以采用如下技术方案所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特点是石英砂耐火材料含有氧化铝组份，氧化铝的重量份为O. 2-1份。所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特点是石英砂含有以下组分，其重量百分比为 SiO2 99-99. 9%, CaO O. 01-0. 03%, MgO O. 01-0. 03%, Fe2O3 O. 005-0. 02%,ZrO2O. 005_0· O2%ο所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特点是石英砂耐火材料容重为
2.15-2. 20g/cm3。本发明具有的优点和积极效果是酸性炉衬石英砂耐火材料由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明石英砂耐火材料具有高耐火度、优良的对酸性渣的抗蚀性和优异的热态体积稳定性，具有优异的烧结性能，使用本系列炉衬材料，可以将胎具钢板厚度降到2毫米左右。同时炉口不用作特殊处理，绝不会发生剥离、钻铁现象。不用采用低温保温，倒空铁水不会造成炉衬的横纹及竖裂。石英砂耐火材料具有致密性最高，烧结性好和耐激冷激热性好的特点，适于构筑无芯感应炉炉衬。本发明具有本发明具有筑炉省工省时；烘炉时间短、烧结快，烘炉时感应器无短路和受涨力之虞；可消除炉衬中气孔和漏炉的弊端；炉龄长；降低炉衬综合成本等优点。
图I是传统炉炉底材料被熔蚀结构示意图。图中，I-电炉，2-象脚。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结合附图详细说明如下实施例I一种酸性炉衬石英砂耐火材料，含有以下组分，各组分的重量份为，石英砂99份，硼酸2份，氧化铝O. 3份，氧化铁O. 02份，氧化锆O. 08份。石英砂耐火材料容重为2. 18g/
3
cm ο石英砂质地优良的变质石英岩矿产纯度高，Si02 ^ 99%，系典型的β石英；碱性氧化物含量低，其中CaO+MgO ^ O. 05%, Fe203 ^ O. 02%, K20+Na20痕量；含微量有益氧化物Zr02 ;石英晶粒微细而均匀；晶粒=10 μ m，晶粒集中度3 85%。实施例2一种酸性炉衬石英砂耐火材料，含有以下组分，各组分的重量份为，石英砂99份，硼酐I份，氧化铝O. 3份，氧化铁O. 02份，氧化锆O. 08份。石英砂耐火材料容重为2. 18g/
3
cm ο
石英砂质地优良的变质石英岩矿产，同实施例1，系典型的β石英。实施例酸性炉衬石英砂耐火材料，进行烧结对炉衬寿命的影响石英砂具有较复杂的晶形转变，烧结的目的之一是使炉衬材料烧结层石英晶变进行的较彻底，尤其希望烧结层中含有较多的α-方石英成份。晶变不彻底的烧结层含有较多的α-鳞石英甚至残留有α-石英。在573°C时β -石英向α -石英转化，此时体积膨胀率为O. 82%,此时升温速度不宜太快，否则将达不到我们所希望的α-方石英结构，而不再发生相变，直至1600°C形成
石英玻璃。、在850°C -1300°C烧结网络迅速建立，在此期间对烧结起决定作用的是B2O3和砂料中SiO2等形成低熔点的化合物SiO2. B2O3由于以上反应的进行，在1300°c时，烧结网络完全形成。在870°C时有晶形转变α-石英向α-鳞石英转化，此时体积膨胀率为16%，1200°C时体积膨胀达到最大值，直到1470°C止。在此期间升温不宜过快，以防止烧结层因巨大的相变应力而产生的裂纹和疏松。在1470°C时，发生α -鳞石英向α -方石英的晶型转化，此时体积膨胀率为4. 7%。坩埚正常工作温度处于α-方石英区域。在石英的同质异晶转变中，体积发生很大变化，由于SiO2. B2O3的形成，使砂料体积收缩，部分抵消了石英因晶变形成的膨胀。炉衬材料的添加剂为硼酐时，在烧结过程中水分含量较低，可以使烧结时间大大缩短。由于本系列石英砂干振料使用相变砂-即将石英砂经高温加热，率先发生晶形转变，而后再打筑、烧结形成炉衬坩埚。该方法降低了炉衬烧结时的体积膨胀(〈3.5%，1600° C)，提高了炉衬的使用寿命，而且把炉衬的烧结时间缩短为不超过13个小时。本发明由于有非常优异的烧结性能，使用本系列炉衬材料，可以将胎具钢板厚度降到2毫米左右。同时炉口不用作特殊处理，绝不会发生剥离、钻铁现象。本实施例所得的酸性炉衬石英砂耐火材料，相继应用在1Τ、5Τ、15Τ、20Τ、30Τ无芯中频感应炉上，本系列石英砂干振料，熔化使用炉龄可稳定达350炉次，双联24小时连续使用炉龄稳定达到6周，耐火材料的使用效果良好。
权利要求
1.一种酸性炉衬石英砂耐火材料，其特征是石英砂耐火材料含有以下组分，各组分的重量份为，石英砂99份，硼酸或硼酐1-2份，氧化锆O. 05-0. 5份。
2.根据权利要求I所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特征是石英砂耐火材料含有氧化铝组份，氧化铝的重量份为O. 2-1份。
3.根据权利要求I或2所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特征是石英砂含有以下组分，其重量百分比为 Si0299 -99 . 9%, CaO O. 01-0. 03%, MgO O. 01-0. 03%,Fe2O3O. 005_0. 02%，ZrO2O. 005_0. 02%。
4.根据权利要求I或2所述的酸性炉衬石英砂耐火材料，其特征是石英砂耐火材料容重为 2. 15-2. 20g/cm3。
全文摘要
本发明涉及一种酸性炉衬石英砂耐火材料。本发明属于酸性炉衬技术领域。一种酸性炉衬石英砂耐火材料，其特点是石英砂耐火材料含有以下组分，各组分的重量份为，石英砂99份，硼酸或硼酐1-2份，氧化锆0.05-0.5份。本发明具有高耐火度，抗蚀性，优异热态体积稳定性，致密性最高，烧结性好，耐激冷激热性好；而且筑炉省工省时，烘炉时间短，烧结快，炉龄长，综合成本低等优点，适用于构筑无芯感应炉炉衬。
文档编号C04B35/66GK102659439SQ201210180068
公开日2012年9月12日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者周育 申请人:天津市浩湖科工贸有限公司