专利名称：高炉出铁口用无水炮泥及其制备方法
技术领域：
本发明涉及不定形耐火材料，特别是一种高炉出铁口用无水炮泥及其制备方法。
背景技术：
随着高炉冶炼不断强化，对高炉出铁口用炮泥的要求也越来越高；要求炮泥的作业性好，能使铁口充分装填；体积稳定性好，在烧结过程中不发生收缩；烧结性能好，能快速烧透，具有快干速硬及较高的高温强度；开口性能要好，容易开孔；具有耐渣、铁液侵蚀、冲刷、抗氧化性的特性。
炮泥按结合剂分通常可以分为有水炮泥和无水炮泥，此外还有同时用油和水作结合剂的炮泥。有水炮泥是由碳素材料、耐火骨料、软质粘土等混合碾制而成，炮泥的加水量通常多达20％左右，因此往往存在如下缺陷1)出铁时存在未烧结区，出现潮铁口现象；2)高炉产量提高，渣铁流量增大，铁口深度不够，易冲刷成喇叭形，造成铁口不易维护；3)抵抗炉渣化学侵蚀能力不够。为了满足高炉生产的需要，公开号为CN1188752A和公开号为CN1290671A的专利报道了同时采用油和水做结合剂的炮泥的使用情况，通过加入部分的焦油或蒽油或无机减水剂，使炮泥的加水量降低到8-14％，从而改善有水炮泥的使用情况，但这种炮泥通常也只能应用于450m3以下的高炉；国内大于450m3的高炉大多采用粘土、铝矾土、SiC、C、刚玉材质的无水炮泥。和含水的炮泥相比，无水炮泥具有高温强度大，耐冲刷不易扩径不易潮铁口等优点，公开号为CN1523120A的专利报道了以棕刚玉、莫来石等为主要原料，以蒽油为结合剂通过热碾而制得的无水炮泥；公开号为CN1641046A的专利报道了以电熔刚玉、碳化硅、焦粉等为主要原料，通过添加少量的滑石粉、微晶石墨等改善炮泥的作业性，以煤焦油和蒽油的混合油为结合剂生产了无水炮泥，均获得了较好的使用效果，但也存在一些不足其一以焦油或焦油和蒽油的混合油做无水炮泥的结合剂，炮泥的早期强度低且产生慢，必须较长的压炮时间，同时也产生较严重的环境污染问题；其二以上专利中炮泥的中温强度都主要是依靠绢云母、软质粘土的烧结性，但绢云母和软质粘土的过多引入一方面可能导致炮泥收缩过大而造成断铁口，另一方面高温下产生较多的液相必然会降低炮泥的高温强度和抗渣铁的冲刷性能；此外，以上专利在无水炮泥的制备上仅仅只是通过碾制而成，也明显存在不足。
发明内容
本发明的目的旨在针对现有含水炮泥和无水炮泥配料组成及制备工艺上的不足，而提供一种既具有良好的可塑性和烧结性，又具有优良的中高温强度和抗渣、铁冲刷性能，能满足大中型高炉高强度冶炼需要的高炉出铁口用无水炮泥及其制备方法。
实现上述发明目的的技术方案是组成无水炮泥的原料按质量百分比为焦粉15-25，粘土10-20，棕刚玉20-36，碳化硅10-20，沥青8-16，绢云母5-9，添加剂1-5；另加占原料总重12-22％的结合剂。
所述原料的水分均＜2％，粒度为焦粉＜3mm，粘土＜0.088mm，棕刚玉＜3mm，碳化硅＜1mm，沥青＜1mm，绢云母＜0.088mm。
所述的添加物为金属硅、金属铝、硅铝合金、硅铁合金中的一种或两种以上组合，其粒度＜0.088mm。
所述的结合剂为脱水焦油、蒽油、洗油的一种或两种以上组合，并可加入适量热塑性或热固性的液体酚醛树脂或固体树脂粉末。
高炉出铁口用无水炮泥的制备方法，包括破碎、筛分、预混、混碾、困料工序外还包括挤泥工序。
所述破碎和筛分工序，即将各原料进行破碎，筛取筛下物。
所述预混工序，即将粘土10-20，碳化硅10-20，沥青8-16，绢云母5-9，添加物1-5配料并搅拌均匀。
所述混碾工序，是向泥碾机内依次加入焦粉15-25和棕刚玉20-36，混合均匀后，加入所述结合剂的三分之二，待结合剂充分润湿泥料表面后，加入预混合粉，混合约3分钟后，再加入剩余的结合剂，直至混合均匀。
所述困料工序，即将碾好的炮泥放入省泥池中进行困料，困料时将炮泥盖严防止结合剂挥发，困料时间不少于24小时，温度不低于10℃。
所述挤泥工序是将困好的泥料在挤泥机中挤压成型，挤泥机温度不低于10℃。
与现有技术相比，本发明可缩短压炮时间，提高高炉出铁口用无水炮泥的中高温强度和抗渣、铁侵蚀能力，延长出铁时间。原因如下其一，本发明的结合剂是通过脱水焦油、蒽油或洗油等的合理调配，并加入了一定量的液态酚醛树脂或固体树脂粉末(热固性或热塑性加固化剂)配制而成，使炮泥在具有良好施工性能的前提下尽量减少结合剂的加入量。这样一来是由于结合剂总量的减少而缩短了压炮时间，缓减了炉前污染；二来是由于树脂的硬化而提高了炮泥的低温强度而缩短了压炮时间，另外由于树脂炭化后提高了炮泥中的残碳量，也使得炮泥的中高温强度增大，抗渣、铁冲刷性能提高。
其二，本发明通过添加金属或合金粉来提高炮泥的性能。硅粉、铝粉、硅铝合金粉或硅铁合金粉等添加到炮泥中后，一方面由于它们相对耐火材料来说具有较好的延展性，能在一定程度上起到润滑剂的作用，从而在生产或打泥过程中改善炮泥的塑性；另一方面由于它们的熔点较低，例如铝的熔点为660℃，硅为1412℃，在升温过程中它们能在较低温度下液化而促进烧结而提高中温强度，当温度继续升高时它们又能原位转变为高导热率、高强度的氮化物或碳化物或氮氧化物而使炮泥结构致密化，并提高炮泥的抗渣、铁冲刷性能，延长出铁时间。
其三，本发明的制备方法还采用了挤泥的工序。碾好的泥料通过挤泥工序后，不仅结构更致密，而且炮泥的塑性明显改善，在炮筒中的填充性更好，从而提高了炮泥的使用性能。
具体实施例方式以下结合实施例详述本发明。
实施例1其原料配比(重量％)为焦粉＜3mm20，软质粘土＜0.088mm15，棕刚玉3-1mm10，棕刚玉1-0mm5，棕刚玉＜0.088mm13，碳化硅＜1mm15，绢云母＜0.088mm7，沥青＜1mm12，硅粉＜0.088mm2，铝粉＜0.088mm1；结合剂按脱水焦油∶蒽油∶热固性液体酚醛树脂＝6∶3∶1配制，加入占原料总重的17％。
实施例2其原料配比(重量％)为焦粉＜3mm15，软质粘土＜0.088mm20，棕刚玉3-1mm5，棕刚玉1-0mm5，棕刚玉＜0.088mm10，碳化硅＜1mm20，绢云母＜0.088mm5，沥青＜1mm15，硅铝合金粉＜0.088mm3，铝粉＜0.088mm2；结合剂按洗油∶蒽油∶热固性液体酚醛树脂＝8∶1∶1配制，加入占原料总重的12％。
实施例3其原料配比为焦粉＜3mm25，软质粘土＜0.088mm10，棕刚玉3-1mm7，棕刚玉1-0mm5，棕刚玉＜0.088mm24，碳化硅＜1mm10，绢云母＜0.088mm9，沥青＜1mm9，硅铝合金粉＜0.088mm1；结合剂按脱水焦油∶蒽油∶热固性液体酚醛树脂＝7∶2∶1配制，加入占原料总重的20％。
实施例4其原料配比为焦粉＜3mm20，软质粘土＜0.088mm15，棕刚玉3-1mm7，棕刚玉1-0mm5，棕刚玉＜0.088mm20，碳化硅＜1mm15，绢云母＜0.088mm8，沥青＜1mm8，硅铁合金粉＜0.088mm2；结合剂按脱水焦油∶热固性液体酚醛树脂＝9∶1配制，加入占原料总重的22％。
实施例5其原料配比为焦粉＜3mm20，软质粘土＜0.088mm15，棕刚玉3-1mm7，棕刚玉1-0mm5，棕刚玉＜0.088mm12，碳化硅＜1mm15，绢云母＜0.088mm6，沥青＜1mm16，硅铁合金粉＜0.088mm2，铝粉＜0.088mm2；结合剂按蒽油∶洗油∶热固性液体酚醛树脂＝5∶4∶1配制，加入占原料总重的15％。
以上实施例1-5所给出的高炉出铁口用无水炮泥的制备方法简述如下按原料配比秤取各组分原料，先将软质粘土、棕刚玉细粉、碳化硅细粉、绢云母、沥青和硅粉等预混均匀；再向泥碾机内依次加入焦粉和棕刚玉颗粒，混合均匀后，加入结合剂总量的三分之二，待结合剂充分润湿泥料表面后，再加入预混合粉，混合约3分钟后，再加入剩余的结合剂，直至混合均匀；将碾好的炮泥放入省泥池中进行困料，困料时将炮泥盖严，防止结合剂挥发，困料时间不少于24小时，温度不低于10℃；将困好的泥料在挤泥机中挤压成型即制成成品。
以上实施例中主要原料的化学成分及所制备的无水炮泥的冷态性能指标见表1、表2。
表1高炉出铁口用无水炮泥主要原料化学成分
表2高炉用无水炮泥1450℃×0.5h埋碳冷态性能指标
权利要求
1.一种高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于原料按质量百分比为焦粉15-25，粘土10-20，棕刚玉20-36，碳化硅10-20，沥青8-16，绢云母5-9，添加物1-5；另加占原料总重12-22％的结合剂。
2.根据权利要求书1所述的高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于所述原料的水分均＜2％，粒度为焦粉＜3mm，粘土＜0.088mm，棕刚玉＜3mm，碳化硅＜1mm，沥青＜1mm，绢云母＜0.088mm。
3.根据权利要求书1或2所述的高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于所述的添加物为金属硅、金属铝、硅铝合金、硅铁合金中的一种或两种以上组合，其粒度＜0.088mm。
4.根据权利要求书1或2所述的高炉出铁口用无水炮泥，其特征在于所述的结合剂为脱水焦油、蒽油、洗油的一种或两种以上组合，并可加入适量热塑性或热固性的液体酚醛树脂或固体树脂粉末。
5.一种如权利要求1所述的高炉出铁口用无水炮泥的制备方法，包括破碎、筛分、预混、混碾、困料工序，其特征在于它还包括挤泥工序，所述破碎和筛分工序，即将各原料进行破碎，筛取筛下物；所述预混工序，即将粘土10-20，碳化硅10-20，沥青8-16，绢云母5-9，添加物1-5配料并搅拌均匀；所述混碾工序，是向泥碾机内依次加入焦粉15-25和棕刚玉20-36，混合均匀后，加入权利要求书4所述结合剂的三分之二，待结合剂充分润湿泥料表面后，加入预混合粉，混合约3分钟后，再加入剩余的结合剂，直至混合均匀；所述困料工序，即将碾好的炮泥放入省泥池中进行困料，困料时将炮泥盖严防止结合剂挥发，困料时间不少于24小时，温度不低于10℃；所述挤泥工序是将困好的泥料在挤泥机中挤压成型，挤泥机温度不低于10℃。
全文摘要
本发明涉及不定形耐火材料，特别是一种高炉出铁口用无水炮泥及其制备方法，其原料按质量百分比为焦粉15－25，粘土10－20，棕刚玉20－36，碳化硅10－20，沥青8－16，绢云母5－9，添加剂1－5，结合剂12－22，另加占原料总重12－22％的结合剂；其制备方法包括破碎、筛分、预混、混碾、困料工序外还包括挤泥工序。本发明无水炮泥既具有良好的可塑性和烧结性，又具有优良的中高温强度和抗渣、铁冲刷性能，能满足高炉高强度冶炼的需要。
文档编号C04B35/10GK1810723SQ20061001244
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月24日 优先权日2006年2月24日
发明者涂军波, 魏军从, 王义龙, 杨强, 张连进, 陈永强 申请人:河北理工大学