一种含钛型陶瓷杯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含钛型陶瓷杯及其制备方法。以重量百分含量表示，所述含钛型陶瓷杯原料组成中含有电熔棕刚玉55～80%，碳化硅10～30%，广西白泥1～4%，二氧化硅微粉1～3%，金属硅2～5%和钛白粉1～5%；另外，加入占上述总原料重量2～4%的纸浆废液作为结合剂。首先将粒度180目及以下的各种原料共磨均匀，制得共磨细粉；然后将粒度大于180目的原料作为骨料混碾，混碾后加入结合剂混碾，最后加入共磨细粉混碾，制得成型泥料；将成型泥料压制成砖坯，依次进行干燥、烧成，冷却出窑。本发明制备的新型陶瓷杯制品因含钛物相的引入，在使用中特别是护炉过程中更容易沉积高熔点物相，实现了良好的护炉效果。
【专利说明】
一种含钛型陶瓷杯及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种耐火材料及其制备方法，具体涉及一种适用于高炉炉缸区域(包 括高炉炉缸壁、风口、铁口、渣口）用含钛型陶瓷杯及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪80年代初，法国Sovaie耐火材料公司在德国蒂森钢铁公司高炉上开发并安 装了一种新型复合式炉衬，即称之为"陶瓷杯"。随后这一新技术在世界各国得到了广泛应 用。这些年在使用过程中，除材料方面改进外，对陶瓷杯的维护方面也取得了一些成果，一 类应用比较广的是通过引入含钛矿物来进行护炉。常见的方法有两类，一种是采用含钛天 然矿或者含钛球团矿从炉顶加入;一种是将含钛精矿粉制成包芯线，由风口送入炉内，或将 精矿粉与煤粉混合吹入。这类带入的TiO 2在炉内高温还原气氛下，部分生成高熔点的TiC及 TiN或者Ti(C，N)固熔体，这些高熔点物质与铁水及铁水中析出的石墨碳混合，沉积于炉缸 受侵蚀部位的工作面或砖缝中，起到保护炉缸的作用。虽然这类高熔点物质在高炉强还原 条件下容易生成，但是实践表明，该类物质只有在温度梯度大的区域团聚、沉积、长大，这就 使得不管采用何种方式引入钛，都必须通过合适的方式提高冷却强度、降低内衬温度，促进 该类物质的沉积，才能达到较为理想的护炉效果。
[0003] 上述提到该类护炉技术采用引入含钛矿粉等，配合利用强化高炉冷却等技术手段 等促进含钛高熔点物相的沉积来达到护炉的效果，能否通过陶瓷杯材料的改性降低含钛高 熔点物相沉积的难度来替代强化冷却等技术手段呢?这是本技术领域试图要解决的技术问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是:针对上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一 种新型的陶瓷杯制品及其制备方法，即本发明提供一种含钛型陶瓷杯及其制备方法。利用 本发明技术方案，使之使用过程中更容易沉积TiC等高熔点熔体，更容易实现护炉。
[0005] 为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为： 本发明提供一种含钛型陶瓷杯，以重量百分含量表示，所述含钛型陶瓷杯原料组成中 含有电熔棕刚玉55~80%，碳化硅10~30%，广西白泥1~4%，二氧化硅微粉1~3%，金属硅2~ 5%和钛白粉1~5%;另外，加入占上述总原料重量2~4%的纸浆废液作为结合剂。
[0006] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述电熔棕刚玉55~80%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉 10~20%、3-lmm的电熔棕刚玉20~30%、I-Omm的电熔棕刚玉10~20%和200目的电熔棕刚玉 10~20%组成;所述电熔棕刚玉中氧化铝的质量百分含量2 94.5%，体积密度2 3.8g/cm3。
[0007] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述碳化硅10~30%是由粒度3-lmm的碳化硅0~10%、 粒度I-Omm的碳化娃5~15%和粒度< 200目的碳化娃5~15%组成;所述碳化娃中碳化娃的质 量百分含量2 97%，体积密度2 3 · 12 g/cm3 〇
[0008] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述广西白泥中氧化铝的质量百分含量2 33%、氧化铁 的质量百分含量< 1.5%。
[0009] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述二氧化硅微粉是由325目筛余< 5%的二氧化硅微 粉组成;所述二氧化硅微粉中SiO2的质量百分含量2 93.5%。
[0010] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述金属硅的粒度< 180目；所述金属硅中硅的质量百 分含量2 97%。
[0011] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述钛白粉的粒度< 1200目；所述钛白粉为金红石型 钛白粉，钛白粉中二氧化钛的质量百分含量2 97%。
[0012] 根据上述的含钛型陶瓷杯，所述结合剂纸浆废液为木质素磺酸钙水溶液，所述木 质素磺酸钙水溶液的比重为1.15~1.20g/mL。
[0013] 另外，提供一种上述含钛型陶瓷杯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： a、 首先按照上述含钛型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料，将粒度180目及以下的 电熔棕刚玉、碳化硅、广西白泥、二氧化硅微粉、金属硅和钛白粉共磨均匀，制得共磨细粉； b、 然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾1~3min，混碾后加入结合剂纸浆废 液混碾3~5min;接着加入步骤a所得共磨细粉进行混碾5~8min，制得成型泥料； c、 将步骤b所得成型泥料在200~400MPa压力下压制成砖坯，控制砖坯体积密度2 3·2g/cm3; d、 将步骤c所得砖坯置于干燥窑中进行干燥，40~60°C下干燥10~15h，以10°C/h的速 度升至100~120 °C下干燥20~30h; e、 将步骤d干燥后的砖坯采用高温隧道窑或梭式窑进行烧成，烧成温度为1400~1550 °C，烧成温度下保温10~20h，烧成后自然冷却至室温出窑。
[0014] 本发明的积极有益效果： 1、本发明产品含钛型陶瓷杯制品在传统陶瓷杯的基础上，引入钛白粉，经严格的控制 烧成温度后，引入的钛白粉均很好的分散于制品基质中，使得该类陶瓷杯制品并未因为新 物相的引入而出现荷软的降低，其荷软及其它高温指标与传统陶瓷杯制品相当，而显气孔 率方面还要比传统陶瓷制品略有降低，抗有害介质的渗透等性能要优于传统陶瓷杯制品。
[0015] 2、本发明制备的新型陶瓷杯制品中的钛白粉即二氧化钛，在使用过程中即在高 温、高压、强还原的条件下，会形成Ti(C、N)等物相，该物相的形成，使得该制品在使用过程 中特别是护炉操作过程中更容易沉积高熔点物相Ti(C、N)，从而实现良好的护炉效果。该发 明的成功应用及配合现代护炉技术的应用，有望大大提高高炉炉缸的使用寿命，提高高炉 的稳定、尚效运行。
[0016]
【具体实施方式】： 以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
[0017] 以下实施例中采用的电熔棕刚玉中氧化铝的质量百分含量2 94.5%，体积密度2 3.8g/cm3;碳化硅中碳化硅的质量百分含量2 97%，体积密度2 3.12 g/cm3;广西白泥中氧化 铝的质量百分含量2 33%、氧化铁的质量百分含量< 1.5%;二氧化硅微粉是由325目筛余< 5%的二氧化硅微粉组成，二氧化硅微粉中SiO2的质量百分含量2 93.5%;金属硅的粒度< 180目，金属硅中硅的质量百分含量2 97%;钛白粉的粒度< 1200目，所述钛白粉为金红石型 钛白粉，钛白粉中二氧化钛的质量百分含量2 97%;采用的结合剂纸浆废液为木质素磺酸钙 水溶液，木质素磺酸钙水溶液的比重为1.15~1.20g/mL。
[0018] 实施例1: 本发明含钛型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含钛型陶瓷杯的原料组成为：电熔棕刚玉 69%，碳化硅22%，广西白泥3%，二氧化硅微粉1 %，金属硅2%和钛白粉3%;另外，加入占上述总 原料重量3%的纸浆废液作为结合剂。
[0019] 所述电熔棕刚玉69%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉20%、3-lmm的电熔棕刚玉20%、1_ Omm的电熔棕刚玉14%和200目的电熔棕刚玉15%组成； 所述碳化硅22%是由粒度3-lmm的碳化硅10%、粒度I-Omm的碳化硅7%和粒度< 200目的 碳化硅5%组成。
[0020] 实施例2: 本发明含钛型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含钛型陶瓷杯的原料组成为：电熔棕刚玉 55%，碳化硅30%，广西白泥4%，二氧化硅微粉2%，金属硅4%和钛白粉5%;另外，加入占上述总 原料重量3%的纸浆废液作为结合剂。
[0021] 所述电熔棕刚玉55%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉10%、3-lmm的电熔棕刚玉20%、1_ Omm的电熔棕刚玉10%和200目的电熔棕刚玉15%组成； 所述碳化硅30%是由粒度3-1_的碳化硅10%、粒度I-Omm的碳化硅10%和粒度< 200目的 碳化硅10%组成。
[0022] 实施例3: 本发明含钛型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含钛型陶瓷杯的原料组成为：电熔棕刚玉 80%，碳化硅10%，广西白泥1 %，二氧化硅微粉3%，金属硅5%和钛白粉1%;另外，加入占上述总 原料重量3%的纸浆废液作为结合剂。
[0023] 所述电熔棕刚玉80%是由粒度5-3mm的电熔棕刚玉20%、3-lmm的电熔棕刚玉30%、1_ Omm的电熔棕刚玉15%和200目的电熔棕刚玉15%组成； 所述碳化硅10%是由粒度I-Omm的碳化硅5%和粒度< 200目的碳化硅5%组成。
[0024] 本发明实施例1~3大型高炉用含钛型陶瓷杯的制备方法，详细步骤为： a、 首先按照上述实施例1~3任一所述的含钛型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料， 将粒度180目及以下的棕刚玉、碳化娃、金属娃、广西白泥、娃微粉和钛白粉共磨均匀，制得 共磨细粉； b、 然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾2min，混碾后加入纸浆废液混碾 3min;接着加入所得共磨细粉进行混碾IOmin，制得成型泥料； c、 将步骤b所得成型泥料在300MPa压力下压制成砖坯，控制体积密度2 3.2g/cm3; d、 将步骤c所得砖坯置于干燥窑中进行干燥，40~60°C下干燥26h，以10°C/h的速度升 至100~120°C下干燥24h，出窑； e、 将干燥后的砖坯采用高温隧道窑进行烧成，烧成温度为1500°C，烧成温度下保温 I Oh，烧成后自然冷却至室温出窑。
[0025] 本发明实施例1~3所得产品含钛型陶瓷杯的性能技术指标，详见表1。
【主权项】
1. 一种含钛型陶瓷杯，其特征在于，以重量百分含量表示，所述含钛型陶瓷杯原料组成 中含有电熔棕刚玉55~80%，碳化硅10~30%，广西白泥1~4%，二氧化硅微粉1~3%，金属硅2 ~5%和钛白粉1~5%;另外，加入占上述总原料重量2~4%的纸浆废液作为结合剂。2. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述电熔棕刚玉55~80%是由粒 度5-3mm的电熔棕刚玉10~20%、3-lmm的电熔棕刚玉20~30%、l-0mm的电熔棕刚玉10~20% 和200目的电熔棕刚玉10~20%组成;所述电熔棕刚玉中氧化铝的质量百分含量2 94.5%，体 积密度 2 3.8g/cm3〇3. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述碳化硅10~30%是由粒度3-lmm的碳化硅0~10%、粒度l-〇mm的碳化硅5~15%和粒度< 200目的碳化硅5~15%组成;所述 碳化硅中碳化硅的质量百分含量2 97%，体积密度2 3.12 g/cm3。4. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述广西白泥中氧化铝的质量百 分含量2 33%、氧化铁的质量百分含量< 1.5%。5. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述二氧化硅微粉是由325目筛 余< 5%的二氧化硅微粉组成;所述二氧化硅微粉中Si02的质量百分含量2 93.5%。6. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述金属硅的粒度< 180目；所述 金属娃中娃的质量百分含量2 97%。7. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述钛白粉的粒度< 1200目；所 述钛白粉为金红石型钛白粉，钛白粉中二氧化钛的质量百分含量2 97%。8. 根据权利要求1所述的含钛型陶瓷杯，其特征在于:所述结合剂纸浆废液为木质素磺 酸钙水溶液，所述木质素磺酸钙水溶液的比重为1.15~1.20g/mL。9. 一种权利要求1所述含钛型陶瓷杯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下 步骤： a、 首先按照权利要求1所述含钛型陶瓷杯的原料组成比例称取各种原料，将粒度180目 及以下的电熔棕刚玉、碳化硅、广西白泥、二氧化硅微粉、金属硅和钛白粉共磨均匀，制得共 磨细粉； b、 然后将粒度大于180目的原料作为骨料进行混碾1~3min，混碾后加入结合剂纸浆废 液混碾3~5min;接着加入步骤a所得共磨细粉进行混碾5~8min，制得成型泥料； c、 将步骤b所得成型泥料在200~400MPa压力下压制成砖坯，控制砖坯体积密度2 3·2g/cm3; d、 将步骤c所得砖坯置于干燥窑中进行干燥，40~60 °C下干燥10~15h，以10 °C/h的速 度升至100~120 °C下干燥20~30h; e、 将步骤d干燥后的砖坯采用高温隧道窑或梭式窑进行烧成，烧成温度为1400~1550 °C，烧成温度下保温10~20h，烧成后自然冷却至室温出窑。
【文档编号】C04B35/622GK105859262SQ201610216730
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】张积礼, 王治峰, 高长贺, 倪高金, 马淑龙, 夏文斌, 马飞, 张德义, 周新功, 王浩杰, 朱凌云, 孙艳粉
【申请人】通达耐火技术股份有限公司, 巩义通达中原耐火技术有限公司