一种耐火材料和风口组合砖的制作方法

文档序号:10503346
一种耐火材料和风口组合砖的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐火材料和风口组合砖,该耐火材料由包括以下组分的原料制得:粒径为0.088~8mm的颗粒料66~76重量份和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份;颗粒料包括质量比为50~70:3~7:2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;细粉包括质量比为7~11:5~9:3~7:2~6:2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化铝微粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉。该耐火材料以刚玉和碳化硅为主要原料,以红柱石、硅线石、石英砂、煅烧α氧化铝微粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉改善耐火材料的晶相结构,降低耐火材料的显气孔率,提高其抗冲刷、抗渣抗碱性、抗氧化性、耐磨及抗热震性能。
【专利说明】
一种耐火材料和风口组合砖
技术领域
[0001] 本发明涉及风口组合砖技术领域,尤其涉及一种耐火材料和风口组合砖。
【背景技术】
[0002] 高炉是炼铁生产的主要热工设备,其风口部位是高炉内温度最高的区域。风口前 产生的高温煤气以很高的速度上升,其温度约在1600°C以上;1450°C~1550°C左右的高温 铁水和炉渣经炉腹流向炉缸,高温焦炭不停地向下运动,并且在风口部位有焦炭的高速回 旋运动,各种高温冶金反应在这个区域剧烈地进行,因此,高炉的风口部位的耐火材料处于 很恶劣的工作条件中。对高炉的风口部位的耐火材料的要求是:耐高温、耐炉渣的侵蚀、抗 碱性好、抗煤气和铁水、炉渣的冲刷、热震稳定性好、抗COdPH 2O的氧化。
[0003] 目前,高炉风口部位的耐火材料为组合砖,所述组合砖是通过一砖一模人工捣制 法、母砖机械切割法、机压成型法或机压-振动成型法等生产出单体砖,再将各个单体砖组 装而成。用于这个部位的风口组合砖有Si 3N4结合SiC砖、Sialon陶瓷结合SiC砖及塑性相复 合刚玉砖等。但现有的这些风口组合砖性价比不高,抗冲刷和抗渣抗碱性不强。

【发明内容】

[0004] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种耐火材料和风口组合砖,本发明提供的耐 火材料具有优异的抗冲刷和抗渣抗碱性能。
[0005] 本发明提供了一种耐火材料,由包括以下原料的组分制得:
[0006] 粒径为0.088~8mm的颗粒料66~76重量份;
[0007] 和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份;
[0008] 所述颗粒料包括质量比为50~70:3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石 英砂;细粉包括质量比为7~11:5~9:3~7:2~6:2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化铝微 粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉。
[0009] 优选地,所述颗粒料包括粒径为5~8mm的颗粒料和粒径为3~5mm的颗粒料;所述 粒径为5~8_的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为32%~42%;
[0010] 所述粒径为3~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为18%~28%。
[0011] 优选地,所述颗粒料包括粒径为1~3mm的颗粒料和粒径为0.088~Imm的颗粒料; 所述粒径为1~3mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为9%~19% ;
[0012] 所述粒径为0.088~Imm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为21 %~31 %。
[0013] 优选地,所述棕刚玉的体积密度2 3.8g/cm3,棕刚玉的显微硬度为1800~2000; [0014]所述碳化硅的体积密度2 3.2g/cm3,碳化硅的莫氏硬度为9.2。
[0015]本发明提供了一种风口组合砖,由以下方法制得:
[0016]将2~6重量份的二氧化娃微粉、2~6重量份的莫来石生料粉、0.05~0.35重量份 的减水剂与4~8重量份的水球磨,得到泥浆,然后将66~76重量份的粒径为0.088~8mm的 颗粒料、余下重量份的粒径大于〇小于〇.〇88mm的细粉和上述泥浆混合,得到泥料;所述颗粒 料包括质量比为50~70:3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;余下细粉包 括质量比为7~11:5~9:3~7的刚玉粉、碳化硅粉和煅烧α氧化铝微粉。
[0017] 将所述泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型,得到砖坯;
[0018] 将所述砖坯进行干燥和烧成,再进行切磨和组合装配,得到风口组合砖。
[0019] 优选地,所述烧成的温度为1470°C~1480°C ;所述烧成的时间为12~14小时。
[0020]优选地,所述泥浆配料前将进行真空搅拌;所述真空搅拌的速度为35~38rpm;所 述真空搅拌的时间为60~90min。
[0021] 优选地,所述离心成型时的离心速度为1400~1500rpm;所述离心成型时的离心时 间为4min~5min〇
[0022] 优选地,所述风口组合砖的显气孔率为8~10 % ;风口组合砖的密度为3.10~ 3·25g/cm3。
[0023]本发明提供了一种耐火材料,由包括以下组分的原料制得:粒径为0.088~8mm的 颗粒料66~76重量份和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份;颗粒料包括质量比为 50~70:3~7:2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;细粉包括质量比为7~11:5~ 9:3~7: 2~6: 2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化铝微粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉。 本发明提供的耐火材料基于颗粒最紧密堆积原理和微粉技术,以刚玉和碳化硅为主要原 料,以红柱石、硅线石、石英砂、煅烧α氧化铝微粉、硅微粉和莫来石生料粉改善耐火材料的 晶相结构,降低耐火材料的显气孔率并缩小气孔孔径,使其组织结构均匀、无层裂,致密性 尚,强度尚,从而提尚耐火材料的抗冲刷和抗渔抗喊性能。另外,本发明提供的耐火材料还 具有优异的抗氧化性、耐磨性和抗热震性能。实验结果表明:本发明提供的耐火材料制备的 风口组合砖的显气孔率为8~10 % ;体积密度为3.1~3.25g/cm3;耐压为151~184MPa;重烧 变化率为+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重软化点为1650~1700°C ;蠕变率为0.24~ 0.61 % ;热震稳定性为52~71次;抗铁水熔蚀率为1.0~1.5% ;抗渣性为8~10 % ;抗碱性为 8~11 % ;抗氧化性为0 · 006~0 · 008g/cm2;耐磨性为2 · 1~3 · 8cm3。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供了 一种耐火材料,由包括以下组分的原料制得:
[0025] 粒径为0 · 088~8mm的颗粒料66~76重量份;
[0026] 和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份;
[0027] 所述颗粒料包括质量比为50~70:3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石 英砂;
[0028] 所述细粉包括质量比为7~11: 5~9: 3~7: 2~6: 2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α 氧化铝微粉、硅微粉和莫来石生料粉。
[0029]本发明提供的耐火材料基于颗粒最紧密堆积原理和微粉技术,以刚玉和碳化硅为 主要原料,所述刚玉包括颗粒料中的棕刚玉和细粉中的刚玉粉,以红柱石、硅线石、石英砂、 煅烧α氧化铝微粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉改善耐火材料的晶相结构,降低耐火材料 的显气孔率并缩小气孔孔径,使其组织结构均匀、无层裂,致密性高,强度高,从而提高耐火 材料的抗冲刷和抗渣抗碱性能。另外,本发明提供的耐火材料还具有优异的抗氧化性、耐磨 和抗热震性能。该耐火材料制备的风口组合砖的性价比较高,利于工业化生产。
[0030]本发明提供的耐火材料的制备原料包括粒径为0.088~8mm的颗粒料66~76重量 份;所述颗粒料包括质量比为50~70:3~7:2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂; [0031 ] 在本发明中,所述颗粒料包括粒径为5~8mm的颗粒料和粒径为3~5mm的颗粒料; 所述粒径为5~8_的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为32%~42%;所述粒径为3 ~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为18%~28%。在本发明中,所述颗粒料包 括粒径为1~3mm的颗粒料和粒径为0.088~Imm的颗粒料;所述粒径为1~3mm的颗粒料在所 有颗粒料中的质量占比优选为9%~19% ;所述粒径为0.088~Imm的颗粒料在所有颗粒料 中的质量占比优选为21 %~31 %。
[0032]在本发明中,所述棕刚玉的体积密度优选23.8g/cm3,棕刚玉的显微硬度优选为 1800~2000。在本发明中,所述棕刚玉是用矾土、碳素材料、铁肩三种原料在电炉中经过熔 化还原而制得的棕褐色人造刚玉;棕刚玉的主要化学成份是Al 2O3,其含量在94.5%~97%, 还含有少量的Fe、Si、Ti等。
[0033]在本发明中,所述碳化硅的体积密度优选23.2g/cm3;所述碳化硅的莫氏硬度优 选为9.2;所述碳化硅的膨胀系数优选为4.5~5.(^HT6Tr1。在本发明中,所述碳化硅耐高 温、耐腐蚀、抗冲刷、耐磨、抗热震,且制品在空气气氛中烧成时,制品表面碳化硅易被氧化, 生成二氧化硅氧化物保护膜,阻止内部碳化硅继续被氧化。
[0034]在本发明中,所述棕刚玉和碳化硅均为耐火材料的主要原料。本发明对棕刚玉和 碳化硅的来源没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的棕刚玉和碳化硅即可,如可以 米用其市售商品。
[0035] 在本发明中,所述红柱石的硬度优选为7.0~7.5;所述红柱石的体积密度优选为 3.13~3.16g/cm3;在本发明中,所述娃线石的硬度优选为6.5~7.5;所述娃线石的体积密 度优选为3.23~3.27g/cm 3。在本发明中,所述红柱石和硅线石在烧成及高温使用过程中, 能够逐步分解并持续二次莫来石化,产生莫来石高温相,有利于制品如风口组合砖的荷软、 蠕变及热震等高温性能提高,同时,该反应产生一定体积膨胀,可以缩小气孔孔径,抵消制 品的尚温烧结收缩,有利于提尚制品如风口组合砖的尚温体积稳定性。
[0036] 在本发明中,所述石英砂优选为精制石英砂;所述精制石英砂的SiO2的含量优选 为99 %~99.5 %。在本发明中,所述耐火材料添加石英砂,其中的SiO2能够发生位移或重建 晶型转变,改变耐火材料的晶相结构,使耐火材料在高温烧结和使用过程中产生持续的体 积膨胀,可以缩小气孔孔径,有利于制品如风口组合砖的荷软、蠕变、强度及耐磨性能的提 尚,也可平衡制品如风口组合砖的尚温烧结收缩,提尚制品的尚温体积稳定性。
[0037] 在本发明中,所述颗粒料包括质量比为50~70: 3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱 石、娃线石和石英砂;优选包括质量比为52~68:3.5~6.5:2.5~5.5:1.5~2.5的棕刚玉、 红柱石、硅线石和石英砂。
[0038]本发明提供的耐火材料的制备原料包括粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重 量份;所述细粉包括质量比为7~11:5~9:3~7: 2~6: 2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化 铝微粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉。
[0039]在本发明中,所述细粉包括刚玉粉;所述刚玉粉优选白刚玉粉和/或板状刚玉粉。 所述白刚玉,呈白色、晶体巨大、多孔,晶体为长条形和菱形,Al2O3含量在98.5%以上,并含 有少量Fe 2〇3、Si02和Na2O等杂质,具有耐高温和抗侵蚀性等特点;所述板状刚玉,Al 2O3含量 在99%以上,晶形板状、高纯、致密,具有高导热性、抗热震性和耐侵蚀性等特点。本发明中, 所述刚玉粉作为基质部分主要原料,保证制品良好的抗热震性、耐磨耐侵蚀性和高温综合 性能。
[0040] 在本发明中,所述细粉包括煅烧α氧化铝微粉。在本发明中,所述煅烧α氧化铝微粉 为超微粉,平均粒径优选为2~4μπι,活性好;其加入,一方面,起填充作用,使基质部分趋于 最紧密堆积,降低气孔和缩小气孔孔径;另一方面,加强基质,提高烧结活性,降低烧结温 度,提高制品强度、耐磨、抗冲刷和抗渣抗碱侵蚀性能。
[0041] 在本发明中,所述细粉包括二氧化硅微粉;所述二氧化硅微粉为无定形Si02(非晶 态),其颗粒极细,优选为粒径大于〇小于等于5wii的二氧化硅微粉,其平均粒径优选为0.15μ m,比表面积优选为20~30m 2/g。二氧化娃微粉的加入,第一,能够起填充作用,使基质部分 趋于最紧密堆积,降低和缩小气孔;第二,能够加强基质,提高烧结活性,降低烧结温度,提 高制品强度;第三,能够与煅烧α氧化铝微粉极易反应生成莫来石相,从而提高制品荷软、蠕 变等尚温性能,提尚制品抗冲刷、抗渔抗喊侵蚀性能。
[0042] 在本发明中,所述细粉包括莫来石生料粉。在本发明中,所述莫来石生料粉优选为 粒径大于0且小于等于0.074mm的莫来石生料粉。在本发明中,由于莫来石生料粉具有类似 莫来石理论组成成分,在高温下会转化为A3S2相,而A3S2相具有熔点高、膨胀系数小、抗热 震性好、抗懦变性尚等优点,其加入能提尚制品的尚温性能。
[0043] 在本发明中,上述组分中,颗粒料和细粉的质量比为66~76:24~34,比例升高则 颗粒多细粉偏少,达不到最紧密堆积,细粉不足以填充颗粒间隙,导致制品结构疏松,显气 孔率升高,气孔孔径大,抗侵蚀、抗冲刷能力下降;比例降低,同样达不到最紧密堆积,颗粒 偏少细粉偏多,多余的细粉累积会破坏颗粒搭建的骨架,导致制品高温性能降低。
[0044] 在本发明中,所述耐火材料的制备方法优选按照以下方法进行:
[0045] 将2~6重量份的二氧化娃微粉、2~6重量份的莫来石生料粉、0.05~0.35重量份 的减水剂与4~8重量份的水球磨,得到泥浆,然后将66~76重量份的粒径为0.088~8mm的 颗粒料、余下重量份的粒径大于〇且小于〇. 〇88mm的细粉和上述泥浆混合,得到泥料;所述颗 粒料包括质量比为50~70:3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;余下细粉 包括质量比为7~11:5~9:3~7的刚玉粉、碳化硅粉和煅烧α氧化铝微粉。
[0046] 将所述泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型,得到砖坯;
[0047] 将所述砖坯进行干燥和烧成,再进行切磨和组合装配,得到风口组合砖。
[0048] 在本发明中,所述粒径为0.088~8mm的颗粒料和粒径大于0小于0.088mm的细粉包 括的组分和组分的来源与上述技术方案一致,在此不再赘述。
[0049]在本发明中,所述烧成的温度优选为1470°C~1480°C;所述烧成的时间优选为12 ~14小时。
[0050]本发明还提供了一种风口组合砖,所述风口组合砖是一种耐火材料。本发明对其 形状没有特殊的限制,可根据实际需要对其进行设计。
[0051 ]在本发明中,所述风口组合砖的显气孔率优选为8~10% ;所述风口组合砖的密度 优选为 3.10~3.25g/cm3〇
[0052]本发明提供了一种风口组合砖,由以下方法制得:
[0053]将2~6重量份的二氧化硅微粉、2~6重量份的莫来石生料粉、0.05~0.35重量份 的减水剂与4~8重量份的水球磨,得到泥浆,然后将66~76重量份的粒径为0.088~8mm的 颗粒料、余下重量份的粒径大于〇小于〇.〇88mm的细粉和上述泥浆混合,得到泥料;所述颗粒 料包括质量比为50~70:3~7: 2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;余下细粉包 括质量比为7~11:5~9:3~7的刚玉粉、碳化硅粉和煅烧α氧化铝微粉。
[0054]将所述泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型,得到砖坯;
[0055] 将所述砖坯进行干燥和烧成,再进行切磨和组合装配,得到风口组合砖。
[0056] 在本发明中,所述颗粒料、细粉的种类、用量和来源与上述技术方案所述颗粒料、 细粉的种类、用量和来源一致,在此不再赘述。
[0057] 本发明先将二氧化硅微粉、莫来石生料粉、水和减水剂在球磨机内一起球磨,制得 泥浆。在本发明中,二氧化硅微粉、莫来石生料粉、水和减水剂的质量比优选为2~6:2~6:4 ~8:0.15~0.35。本发明优选在本领域技术人员熟知的球磨机中进行泥浆的制备。在本发 明中,所述减水剂包括有机减水剂和无机减水剂,优选无机减水剂;所述无机减水剂优选为 三聚磷酸钠。在本发明中,泥浆制备时间优选为5~6h。
[0058] 本发明将棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂在混砂机内先混合,混合的时间优选为 1~2min,然后加入泥浆,混合4~6min后加入余下细粉部分,再混练15~20min得到泥料。混 合的设备优选为本领域技术人员熟知的强制混砂机。本发明优选在泥浆配料前将进行真空 搅拌;所述真空搅拌的压力优选为1500~1800Pa,所述真空搅拌的速度优选为35~38rpm; 所述真空搅拌的温度优选为20~25°C ;所述真空搅拌的时间优选为60~90min。在本发明 中,通过对泥浆进行真空搅拌能够使制得的砖坯的气孔率更低,组织更致密,耐压强度更 高。在本发明中,所述砖还的密度优选为3.10~3.25g/cm 3。
[0059] 得到泥料后,本发明将所述泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型,得到砖坯。 在本发明中,所述石膏母模优选采用整体造型的方法制备:即所述石膏母模优选按照公开 号为CN 87102012A的专利中记载的石膏母模的方法进行制备:
[0060] 将石膏母砖按设计要求组成一个组合体,根据组合体的相贯关系划出相贯线,沿 相贯线进行整体切削加工,再将其解体,得到石膏子砖。
[0061] 更具体地,所述石膏母模的制备方法为:先将各组合砖的石膏母砖按设计要求组 成一个整体,然后根据组合体的相贯关系在石膏母砖组成的整体表面划出相贯线,再沿相 贯线进行整体切削加工,切除多余部分后将其解体,便得到具有所设计组合砖外形的石膏 子砖模型,进而用它翻制得到石膏母模。
[0062] 本发明将经过真空搅拌后的泥浆所配泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型。 本发明优选在本领域技术人员熟知的离心机上进行离心成型。泥料中的颗粒和细粉在离心 力的作用下进一步紧密堆积,使得砖坯的密度增高。离心成型时,砖坯的密度随着离心力的 增大而提高。在本发明中,所述离心成型时的离心速度为1400~1500rpm;所述离心成型时 的离心时间为4~5min。在本发明中,所述砖还的密度优选为3.10~3.25g/cm 3。
[0063] 得到砖坯后,本发明将所述砖坯进行干燥和烧成,再进行切磨和组合装配,得到风 口组合砖。本发明在烧成前先进行干燥;所述干燥的方式优选为红外线干燥。本发明对红外 线干燥的方式没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的红外线干燥技术方案即可。在 本发明中,所述干燥的温度优选为20~140°C;所述干燥的时间优选为36~40小时。本发明 优选在本领域技术人员熟知的隧道窑内进行烧成;所述隧道窑的长度为125.4m;本发明优 选在空气气氛下进行烧成;在本发明中,所述烧成的温度优选为1470Γ~1480°C;所述烧成 的时间优选为12~14小时。
[0064] 本发明将砖坯烧成得到单体砖后优选进行切磨加工,再进行组合装配,得到风口 组合砖。在本发明中,所述砖坯的形状根据实际需要而设计,可能相同,也可能不相同。
[0065] 本发明提供的风口组合砖的制备方法通过采用整体造型制备石膏母模和泥浆真 空搅拌浇注离心成型工艺,使得风口组合砖组织致密,显气孔率较低,气孔孔径较小,无层 裂、组织均匀,各单体砖互相啮合锁紧力强,整体性好,不会出现松动、移位、剥落、掉砖等现 象,寿命满足高炉一代炉役。
[0066]本发明按照GB/T 6900.4-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方法中的EDTA容量 法测定了组合砖中氧化铝含量,结果表明,本发明提供的组合砖中氧化铝含量较高。
[0067]本发明按照GB/T 6900.3-2006粘土、高铝质耐火材料化学分析方法中的邻二氮杂 菲光度法测定了组合砖中三氧化二铁含量,结果表明,本发明提供的组合砖中三氧化二铁 含量较低。
[0068]本发明按照GB/T 16555.2-1996碳化硅耐火材料化学分析方法中的气体容量法测 定碳化硅量,结果表明,本发明提供的组合砖中碳化硅含量适中。
[0069] 本发明按照GB/T 2997-2000中致密定形耐火制品显气孔率、吸水率、体积密度和 真气孔率试验方法测试了组合砖的显气孔率和体积密度,结果表明,本发明提供的组合砖 具有较低的显气孔率和较高的体积密度。
[0070] 本发明按照GB/T 5072-1985致密定形耐火制品常温耐压强度试验方法测试了组 合砖的耐压强度,即抗冲刷性能,结果表明,本发明提供的组合砖具有较高的耐压强度,即 优异的抗冲刷性能。
[0071] 本发明按照GB/T 5988-1986致密定形耐火制品重烧线变化试验方法测试了组合 砖的重烧线变化率,结果表明,本发明提供的组合砖重烧线变化率较小。
[0072]本发明按照GB/T 7322-2007耐火材料耐火度试验方法测试了组合砖的耐火度,结 果表明,本发明提供的组合砖具有较高的耐火度。
[0073] 本发明按照YB/T 370-1995耐火制品荷重软化温度试验方法(非示差-升温法)测 试了组合砖的荷重软化点,结果表明,本发明提供的组合砖荷重软化点较高。
[0074]本发明按照GB/T 5073-1985耐火制品压蠕变试验方法测试了组合砖的蠕变率,结 果表明,本发明提供的组合砖具有较低的蠕变率。
[0075]本发明按照YB/T 376.1-1995耐火制品抗热震性试验方法(水-急冷法)测试了组 合砖的热震稳定性,结果表明,本发明提供的组合砖具有良好的热震稳定性。
[0076]本发明按照GB/T 14983耐火材料抗碱性试验方法测试了组合砖的抗碱性,结果表 明,本发明提供的组合砖具有良好的抗碱性能。
[0077]本发明按照GB/T 18301耐火材料的常温耐磨性试验方法测试了组合砖的耐磨性, 结果表明,本发明提供的组合砖具有良好的耐磨性能。
[0078]本发明按照YB/T 117高炉用耐火材料抗渣性试验方法测试了组合砖的抗渣性,结 果表明,本发明提供的组合砖具有良好的抗渣性能。
[0079] 本发明按照YB/T 4036高炉炭块铁水熔蚀指数试验方法测试了组合砖的铁水熔蚀 指数,结果表明,本发明提供的组合砖具有良好的抗铁水熔蚀性能。
[0080] 按照GB/T 13244含碳耐火材料的抗氧化性试验方法测试了组合砖的抗氧化性:将 试样切成边长为50mm的立方体,置于试验炉内,以5L/min的流量向炉内通空气,按10°C/min 的速率升至1400°C,恒温5hr,冷却至室温后,测量试样氧化前后的质量,计算氧化后单位面 积的质量变化来衡量试样抗氧化性的好坏。结果表明,本发明提供的组合砖具有良好的抗 氧化性能。
[0081] 为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种耐火材料和风口组 合砖进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0082] 实施例1
[0083]根据某一高炉风口设计尺寸进行组合砖的整体设计,即按照专利号为87102012的 中国专利进行整体造型,得到组合砖的各个单体砖的石膏母模;
[0084] 将质量比为4:4:0.2:6的粒径大于0小于等于5μπι的二氧化硅微粉、粒径大于0小于 等于0.074mm的莫来石生料粉、粒径大于0小于等于0.15mm三聚磷酸钠减水剂和洁净水预先 在球磨机内球磨混合,得到泥浆,并将泥浆进行真空搅拌处理;
[0085] 将质量比为60 :5:4:2的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂加入到800强制混砂机 中,所述颗粒料中粒径为5~8mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为36.62% ;所述 颗粒料中粒径为3~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为22.54%;所述颗粒料 中粒径为1~3mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为14.08 % ;所述颗粒料中粒径 为0.088~Imm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为26.76% ;上述棕刚玉、红柱石、 硅线石和石英砂先干混2分钟,再向其中加入上述真空搅拌泥浆混碾5min,再加入余下细粉 部分,即质量比为9:7:5的白刚玉细粉、碳化硅细粉和煅烧α氧化铝微粉,混合18min,出料, 得到泥料;
[0086]将泥料浇注到上述石膏母模中,边加料边振动,3~5min后,再将装有泥料的石膏 母模置于离心机上进行离心成型,所述离心成型时的离心速度为1450rpm,离心时间为 5min,得到砖还;
[0087] 将上述砖坯在20~120 °C下进行红外线干燥38hr;然后在125.4m隧道窑内空气气 氛下进行烧成,烧成的温度为1475Γ,烧成的时间为13小时,得到单体砖,将所述单体砖进 行切磨加工,再进行组合装配,得到风口组合砖。将所述风口组合砖进行性能检测,检测结 果如表1所示:
[0088]表1本发明实施例1~3制备的风口组合砖的性能测试结果

[0091] 实施例2
[0092] 根据某一高炉风口设计尺寸进行组合砖的整体设计,即按照专利号为87102012的 中国专利进行整体造型,得到组合砖的各个单体砖的石膏母模;
[0093] 将质量比为4:3 :0.15: 5.5的粒径大于0小于等于5μπι的硅微粉、粒径大于0小于等 于0.074mm的莫来石生料粉、粒径大于0小于等于0.15mm三聚磷酸钠减水剂和洁净水预先在 球磨机内球磨混合,得到泥浆,并将泥浆进行真空搅拌处理;
[0094] 将质量比为58:6:5: 3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂加入到800强制混砂机 中,所述颗粒料中粒径为5~8mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为38.89% ;所述 颗粒料中粒径为3~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为19.44%;所述颗粒料 中粒径为1~3mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为13.89 % ;所述颗粒料中粒径 为0.088~Imm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为27.78 % ;上述棕刚玉、红柱石、 硅线石和石英砂先干混1.5分钟,再向其中加入上述真空搅拌泥浆混碾4min,再加入余下细 粉部分,即质量比为9:6:6的板状刚玉细粉、碳化硅细粉和煅烧α氧化铝微粉,混合20min,出 料,得到泥料;
[0095]将泥料浇注到上述石膏母模中,边加料边振动,4~5min后,再将装有泥料的石膏 母模置于离心机上进行离心成型,所述离心成型时的离心速度为1500rpm,离心时间为 4min,得到砖还;
[0096] 将上述砖坯在25~140 °C下进行红外线干燥40hr;然后在125.4m隧道窑内空气气 氛下进行烧成,烧成的温度为1470°C,烧成的时间为14小时,得到单体砖,将所述单体砖进 行切磨加工,再进行组合装配,得到风口组合砖。将所述风口组合砖进行性能检测,检测结 果如表1所示。
[0097] 实施例3
[0098]根据某一高炉风口设计尺寸进行组合砖的整体设计,即按照专利号为87102012的 中国专利进行整体造型,得到组合砖的各个单体砖的石膏母模;
[0099] 将质量比为3 :4:0.25: 5.5的粒径大于0小于等于5μπι的硅微粉、粒径为大于0小于 等于0.074mm的莫来石生料粉、粒径为大于0小于等于0.15_三聚磷酸钠减水剂和洁净水预 先在球磨机内球磨混合,得到泥浆,并将泥浆进行真空搅拌处理;
[0100] 将质量比为62:4:3:1.5的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂加入到800强制混砂机 中,所述颗粒料中粒径为5~8mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为34.04% ;所述 颗粒料中粒径为3~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为25.53%;所述颗粒料 中粒径为1~3mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为14.18% ;所述颗粒料中粒径 为0.088~Imm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比优选为26.24% ;上述棕刚玉、红柱石、 硅线石和石英砂先干混1分钟,再向其中加入上述真空搅拌泥浆混碾6min,再加入余下细粉 部分,即质量比为10.5:8:4的板状刚玉细粉、碳化硅细粉和煅烧α氧化铝微粉,混合16min, 出料,得到泥料;
[0101]将泥料浇注到上述石膏母模中,边加料边振动,3~4min后,再将装有泥料的石膏 母模置于离心机上进行离心成型,所述离心成型时的离心速度为HOOrpm,离心时间为 4.5min,得到砖还;
[0102] 将上述砖坯在20~140 °C下进行红外线干燥36hr;然后在125.4m隧道窑内空气气 氛下进行烧成,烧成的温度为1480 °C,烧成的时间为12小时,得到单体砖,将所述单体砖进 行切磨加工,再进行组合装配,得到风口组合砖。将所述风口组合砖进行性能检测,检测结 果如表1所示。
[0103] 由以上实施例可知,本发明提供了一种耐火材料,由包括以下组分的原料制得:粒 径为0.088~8mm的颗粒料66~76重量份和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份;所 述颗粒料包括质量比为50~70: 3~7:2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;所述 细粉包括质量比为7~11:5~9:3~7:2~6:2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化铝微粉、二 氧化硅微粉和莫来石生料粉。本发明提供的耐火材料和风口组合砖基于颗粒最紧密堆积原 理和微粉技术,运用整体造型、泥浆真空搅拌和振动离心成型工艺,以刚玉和碳化硅为主要 原料,以红柱石、硅线石、石英砂、煅烧α氧化铝微粉、硅微粉和莫来石生料粉改善耐火材料 的晶相结构,降低耐火材料的显气孔率并缩小气孔孔径,使得耐火材料和风口组合砖的组 织结构均匀、无层裂,致密性高,强度高,从而提高耐火材料和风口组合砖的抗冲刷、抗渣抗 碱性、抗氧化性、耐磨及抗热震性能。实验结果表明:本发明提供的耐火材料制备的风口组 合砖的显气孔率为8~10%;体积密度为3.1~3.25g/cm 3;耐压为151~184MPa;重烧变化率 为+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重软化点为1650~1700°C ;蠕变率为0.24~ 0.61 % ;热震稳定性为52~71次;抗铁水熔蚀率为1.0~1.5% ;抗渣性为8~10 % ;抗碱性为 8~11 % ;抗氧化性为0 · 006~0 · 008g/cm2;耐磨性为2 · 1~3 · 8cm3。
[0104] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种耐火材料,由包括以下组分的原料制得: 粒径为0.088~8mm的颗粒料66~76重量份; 和粒径大于0小于0.088mm的细粉24~34重量份; 所述颗粒料包括质量比为50~70 : 3~7 : 2~6 :1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英 砂;细粉包括质量比为7~11: 5~9: 3~7 : 2~6: 2~6的刚玉粉、碳化硅粉、煅烧α氧化铝微 粉、二氧化硅微粉和莫来石生料粉。2. 根据权利要求1所述的耐火材料,其特征在于,所述颗粒料包括粒径为5~8mm的颗粒 料和粒径为3~5mm的颗粒料; 所述粒径为5~8_的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为32 %~42 % ; 所述粒径为3~5mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为18%~28%。3. 根据权利要求1所述的耐火材料,其特征在于,所述颗粒料包括粒径为1~3mm的颗粒 料和粒径为0.088~1mm的颗粒料; 所述粒径为1~3mm的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为9%~19% ; 所述粒径为〇 .088~1_的颗粒料在所有颗粒料中的质量占比为21 %~31 %。4. 根据权利要求1所述的耐火材料,其特征在于,所述棕刚玉的体积密度2 3.8g/cm3,棕 刚玉的显微硬度为1800~2000; 所述碳化硅的体积密度2 3.2g/cm3,碳化硅的莫氏硬度为9.2。5. -种风口组合砖,由以下方法制得: 将2~6重量份的二氧化硅微粉、2~6重量份的莫来石生料粉、0.05~0.35重量份的减 水剂与4~8重量份的水球磨,得到泥浆;然后将66~76重量份的粒径为0.088~8mm的颗粒 料、余下重量份的粒径大于0小于0.088mm的细粉和上述泥浆混合,得到泥料;所述颗粒料包 括质量比为50~70: 3~7:2~6:1~3的棕刚玉、红柱石、硅线石和石英砂;余下细粉包括质 量比为7~11:5~9:3~7的刚玉粉、碳化硅粉和煅烧α氧化铝微粉; 将所述泥料浇注到石膏母模中进行振动离心成型,得到砖坯; 将所述砖坯进行干燥和烧成,再进行切磨和组合装配,得到风口组合砖。6. 根据权利要求5所述的风口组合砖,其特征在于,所述烧成的温度为1470Γ~1480 °C ;所述烧成的时间为12~14小时。7. 根据权利要求5所述的风口组合砖,其特征在于,所述泥浆配料前将进行真空搅拌; 所述真空搅拌的速度为35~38rpm;所述真空搅拌的时间为60~90min。8. 根据权利要求5所述的风口组合砖,其特征在于,所述离心成型时的离心速度为1400 ~1500rpm;所述离心成型时的离心时间为4~5min。9. 根据权利要求5所述的风口组合砖,其特征在于,所述风口组合砖的显气孔率为8~ 10% ;风口组合砖的密度为3 · 10~3 · 25g/cm3〇
【文档编号】C04B35/622GK105859308SQ201610192211
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】朱新军, 唐安山, 曾立明, 刘利华, 曾昆
【申请人】湖南湘钢瑞泰科技有限公司
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