专利名称：冲天炉用耐火材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加热炉及辅肋热工设备的耐高温材料，尤其适用于冲天炉内衬的耐高温材料。
冲天炉是熔化生铁的热工设备，炉内工作温度高达1400℃-1600℃，炉内衬在周期性的高温溶渣和铁水侵蚀与冲刷和热振动作用下，容易裂纹，产生剥离，传统的冲天炉内衬材质为镁质或镁铬质耐火材料，但因其耐铁水冲刷强度差、抗渣性差，使用效果一直不很理想，近来，有些厂家采用美国联合产品有限公司的126-127#捣打料和修补料以替代镁质或镁铬质耐材，使用寿命得以延长，经产品分析，126-127#捣打料和修补料中除含有主要成份Al2O3、SiO2以外，还含有少量的TiO2、CaO、MgO等金属氧化物，其结合剂采用的是磷酸盐，磷酸盐结合耐火材料在900℃以前有较高的强度，在900℃时基本达到最大值，在1100℃-1300℃时强度有所下降，因为在这个温度范围内Al(H2PO3)3已分解为AlPO4和P2O5,P2O5挥发排除，此时化学结合逐渐减弱，陶瓷结合尚未形成，材料强度的下降最终影响了产品的使用寿命。
本发明正是为了克服上述不足，提供一种热振稳定性好、耐铁水冲刷强度高、抗渣性强、使用寿命长的冲天炉用耐火材料。
本发明的创新之处在于耐火材料以电熔白刚玉为主材，配以适量的碳化硅、α-Al2O3微粉和广西白泥，结合剂采用的是热固性树脂，混配时，骨料采用四级配料，临界粒度从一般的5mm增大到8mm，具体地说，冲天炉用耐火材料，其特征在于所说的耐火材料的配方和粒度为(重量％)8-5mm的电熔白刚玉骨料22-26％5-3mm的电熔白刚玉骨料13-17％3-1mm的电熔白刚玉骨料 8-12％1-0mm的电熔白刚玉、碳化硅任一种或二种骨料10-20％＞320#的电熔白刚玉细粉8-12％＞280#的碳化硅粉 12-16％α-Al2O3微粉5-8％广西泥3-7％除上述主料外，还外加作结合剂的热固性树脂6-10％。
本发明的骨料采用四级配料，临界粒度增大到8mm，添加8-5mm的粗大刚玉后其耐铁水冲刷强度、抗剥落性要比未添加粗大刚玉颗粒的好得多，这可以从对比实验中看到(见表一，表中ASC-1#、ASC-2#分别指该耐火材料的两产品名称)，经显微分析，添加粗大刚玉颗粒后，高温产生的裂纹发生编移和分岔，使长裂纹得到抑制，使得耐冲刷强度和抗剥落性大幅度提高；电熔白刚玉骨料的四级配料中，各粒度的含量以自然堆积时密度最大为最佳，各颗粒的含量值分别为8-5mm 25％,5-3mm 15％,3-1mm 10％,1-0mm 10％；基料中各细粉的粒度限制，则可以提高耐冲刷强度及保证料的均匀致密结构。
表 一
注○-表示试样完好+-表示裂纹相对数量由于冲天炉在生产过程中铁水残留的熔渣对耐火材料的侵蚀和渗透，在配料中添加碳化硅来提高抗渣性，同时由于α-Al2O3微粉的加入，填充了料中的微小气孔，提高了料的致密性，从而抑制熔渣的进一步渗透；由于碳化硅在高温下易氧化分解，为了使耐火材料的抗渣性不受其影响，配料中可同时添加适量的石墨和金属Si来防止SiC的损失，高温下，石墨和金属硅反应生成β-SiC，最终转化成α-SiC，经试验证明，用此措施来预防碳化硅损失的同时，还进一步提高了耐火材料的高温性能和抗渣性，金属硅和石墨在配料中的添加量以0.2-1％和1-3％为佳。
本发明为使耐火材料在最短的时间内达到烧结而致密化，添加有3-7％的广西白泥，广西白泥的加入量不能太大，一般不超过7％，因为广西白泥的这种短时间烧结而致密化作用，只有在高温状态下才产生，若加入太多的广西白泥，其在低温熔化时，会促使材料体积过度膨胀，从而影响耐火材料的强度。
本发明的结合剂采用的是永久结合剂-热固性树脂，其在低、中、高温下均具有良好的结合作用，从而确保了材料的强度，延长耐火材料的使用寿命，树脂的加入量也不能太多，用量大时，耐火材料成型困难，且成型时产生的气孔多，气孔过多则降低了耐火材料的强度，因此作为外加剂的热固性树脂通常控制在主料重量的6-10％之间。
本发明由于在耐火材料中添加有α-Al2O3微粉以填充料中的细小间隙，但其在提高料致密性的同时，会给料带来易爆裂、烘烤时间长等弊病，为了提高料的抗爆裂性能、缩短烘烤时间，在配料时可额外加入适量的金属铝粉，金属铝粉能与水产生放热反应，在加热过程中，金属铝粉与水反应产生的氢气在逸出的同时在料表面形成开口气孔，提高了透气性，使料中的水气易于排出，从而改善抗爆裂性，但金属铝粉的加入量必须限制，加入量过多，反应产生的氢气量大，易使料鼓胀，产生裂纹，因此金属铝粉的加入量不易过大，应控制在主料重量的0.5-2％之间，通过试样在马费炉内处理的试验表明，未添加防爆剂-金属铝粉的试样表面有明显裂纹，而加入金属铝粉的试样则表面平整光滑。
为了控制本发明所述的耐火材料的高温热变性能，提高热振稳定性，本发明配料中还可加入在高温下只有微量膨胀的石英粉，其量一般为1-3％。
本发明外加的结合剂除热固性树脂外，还可加入适量的磷酸盐和/或球状沥青，热固性树脂与磷酸盐、球状沥青的任一种或二种组成的复合结合剂的使用，使耐火材料在低温、中温、高温下的结合性能进一步完善，保证了耐火材料在各阶段的强度，有效地延长了使用寿命，连续使用时间超过56小时，配料时，外加的磷酸盐一般为主料重量的1-3％，球状沥青一般为主料重量的2-5％。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1，冲天炉用耐火材料，其组份与含量如下(重量配比)8-5mm的电熔白刚玉骨料 22份5-3mm的电熔白刚玉骨料 13份3-1mm的电熔白刚玉骨料 12份1-0mm的电熔白刚玉骨料 12份1-0mm的碳化硅骨料 6份＞320#的电熔白刚玉细粉 8份＞280#的碳化硅粉 15份α-Al2O3微粉 7份广西泥 5份另外加入热固性树脂 10份实施例2，冲天炉用耐火材料(修补料ASC-1#)，其组份与含量如下(重量配比)8-5mm的电熔白刚玉骨料 24份5-3mm的电熔白刚玉骨料 14份3-1mm的电熔白刚玉骨料 10份1-0mm的电熔白刚玉骨料 9份1-0mm的碳化硅骨料 4份＞320#的电熔白刚玉细粉 12份＞280#的碳化硅粉 12份α-Al2O3微粉 6份广西泥 6份石墨 2.5份金属硅0.5份另外加入热固性树脂 6份磷酸盐 2份球状沥青4份金属铝1.5份实施例3，冲天炉用耐火材料(捣打料ASC-2#)，其组份与含量如下(重量配比)8-5mm的电熔白刚玉骨料 25份5-3mm的电熔白刚玉骨料 15份3-1mm的电熔白刚玉骨料 10份1-0mm的电熔白刚玉骨料 10份1-0mm的碳化硅骨料5份＞320#的电熔白刚玉细粉 10份＞280#的碳化硅粉13份α-Al2O3微粉 5份广西泥 3份石墨 1.3份金属硅 0.7份石英粉 2份另外加入热固性树脂 8份磷酸盐 1份球状沥青 3份金属铝 1份将本发明所述的耐火材料(分捣打料ASC-2#与修补料ASC-1#)与美国公司的126-127#捣打料与修补料特性对比如表二。
表二
从此表可知，用本发明所述配料的捣打料和修补料，不仅耐高温，热振稳定性好，且强度高，耐铁水及溶渣的冲刷及侵蚀、抗渣性能好，耐火材料的使用寿命更长，特别适宜用作冲天炉内衬。
权利要求
1．冲天炉用耐火材料，其特征在于所说的耐火材料的配方和粒度为(重量％)8-5mm的电熔白刚玉骨料 22-26％5-3mm的电熔白刚玉骨料 13-17％3-1mm的电熔白刚玉骨料 8-12％1-0mm的电熔白刚玉、碳化硅任一种或二种骨料 10-20％＞320#的电熔白刚玉细粉 8-12％＞280#的碳化硅粉 12-16％α-Al2O3微粉 5-8％广西泥 3-7％除上述主料外，还外加作结合剂的热固性树脂6-10％。
2．根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于电熔白刚玉骨料的四级配比最佳值为8-5mm25％,5-3mm15％,3-1mm10％,1-0mm10％。
3．根据权利要求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％的金属硅和1-3％的石墨。
4．根据权利要求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．根据权利要求3或4所述的耐火材料，其特征在于耐火材料中外加有金属铝粉，其含量为主料重量的0.5-2％。
6．根据权利要求5所述的耐火材料，其特征在于耐火材料外加的结合剂为热固性树脂与磷酸盐、球状沥青的任一种或二种的复合结合剂，磷酸盐的加入量为主料重量的1-3％，球状沥青的加入量为主料重量的2-5％。
全文摘要
冲天炉用耐火材料,以电熔白刚玉为主材,骨料采用四级配料,临界粒度增大至8mm,其配方和粒度为(重量%):8－5mm的电熔白刚玉骨料22－26%,5－3mm的电熔白刚玉骨料13－17%,3－1mm的电熔白刚玉骨料8－12%,1－0mm的电熔白刚玉、碳化硅任一种或二种骨料10－20%,>320#的电熔白刚玉细粉8－12%,>280#的碳化硅粉12－16%,α－Al
文档编号C21C1/00GK1313261SQ0111358
公开日2001年9月19日 申请日期2001年4月27日 优先权日2001年4月27日
发明者项新惠 申请人:项新惠