一种高炉复合内衬材料的制备方法

专利名称：一种高炉复合内衬材料的制备方法
技术领域：
本发明属于耐火材料领域，涉及一种高炉的冷却和内衬部件，提供了一种高炉新 型复合内衬材料的制备方法，工艺简单易于控制。
背景技术：
高炉长寿，不仅是钢铁联合企业保持生产稳定均衡的需要，也是降低生产成本、 提高市场竞争力的需要，因此，高炉长寿是世界各国炼铁工作者最关心的问题之一。 当代高炉寿命主要取决于炉身下部(包括炉腰和炉腹)。炉身下部主要受到上升煤 气流的摩擦和冲刷作用，受到初渣的侵蚀，碳素沉积，炉料中碱金属和其他有害金 属的破坏。碳素沉积是指煤气沿着砌缝和炉衬自身的透气孔侵入砖衬中，在适宜的 温度400-800°C下，分解成二氧化碳和析出碳，这种成丝状的碳会在适宜条件下无 限扩展，致使砖衬结构松散、强度下降、龟裂而破坏。如砖衬中含有三氧化二铁，则 象催化剂一样，使其方解和析出更严重。这是炉身下部砖衬遭破坏的重要原因之一。 炉料中的碱金属氧化物会与砖衬形成低熔点化合物，使之更易磨损，碱金属与焦炭 形成的氰化物渗人砖中，形成固体碳破坏砖衬，另外，碱金属化合物会影响砖衬强 度，氟化合物强烈侵蚀砖衬。因此，在高炉冶炼中，炉腹、炉腰和炉身下部是冲刷 磨损、热负荷最大，化学侵蚀最严重的部位，砖衬的侵蚀最快， 一般只能维持6个 月左右，最多也只能维持1年。砖衬侵蚀掉以后便完全依靠冷却设备维持生产。当 冷却设备大量破损时(一般在开炉2年以后)，便会向炉内大量漏水，使炼铁生产的 焦比升高。大量漏水后如果处理不及时，还会造成重大事故(炉缸冻结或铁口来水 后出铁发生爆炸)。同时，冷却设备向炉内漏水，还会氧化高炉内衬的炭质材料，导 致炉缸炭质材料内衬层提前损坏。当破损的冷却设备被迫关水，断水后，便会很快 被烧掉，导致炉壳失去保护发生变形、开裂。当外部打水也难以维持安全生产时， 就需要被迫进行大、中修。由此看来，高炉的使用寿命在很大程度上取决于冷却设 备的使用寿命。
高炉炉身下部这部分的砖衬必须抗热震性好、耐高温，抗碱性好，抗炉渣侵蚀 能力强，耐磨，抗氧化、热导性好。目前，这个部位用的耐火材料主要有高铝砖、
3浸渍磷酸盐的粘土砖、刚玉砖、铝碳砖、氮化硅或氮化硅结合的碳化硅砖、石墨-碳 化硅砖、碳砖等，但都不可避免的会出现松动和贯通缝的问题。

发明内容
本发明目的是为适应高炉炉身下部的工作条件，提供一种抗热震性好、耐高温， 抗碱性好，抗炉渣侵蚀能力强，耐磨，抗氧化、热导性好的复合炉衬，延长炉衬的 使用寿命，为炉体提供优良的保温性能，提高节能效果。
一种高炉复合内衬材料的制备方法，其特征是采用整体浇注成型的方法制备复 合炉衬，以高铝矾土熟料、碳化硅、金属硅粉、硅灰、人造石墨为主要原料，以CA50 耐火水泥为结合剂，加入适量外加剂，混练适量时间后，将浆料注入相关模具中成 型，养护数日后，经脱模、烘烤即得到本发明的Al203-SiC-C复合内衬材料。工艺流 程如下
1、 所用骨粉料化学配方及颗粒级配为(重量％) 高铝矾土熟料Al203>84%， 3-1.43mm，粗骨料，27-35%
1.43-0.45mm，中骨料，3-7% 0. 45-0. 088mm，细骨料，17-25% <0.088mm，粉料，5-9% 碳化硅SiC》90%， 3-1.43mm，粗骨料，6-12%
1. 43-0. 45mm,中骨料，1-4% 0.45-0. 088跳细骨料，2-6% <0.088mm，粉料，1-3% CA50耐火水泥:Al203》55%， <0.088线粉料，5-12% 金属硅粉Si》97%, <0.088mm，粉料，3-7% 硅灰Si02》92%， <0.088mm，粉料，1-5% 人造石墨<0.088mm，粉料，2-7%
2、 以所有固体粉料为基准加入外加剂和水，外加剂类别及外加量(重量％) 三聚磷酸钠(STP) +聚丙烯酸钠( 八厶％): 0. 05-0.15%+0. 01-0.1%或STP+萘系减水剂 (NTD): 0. 05-0.15%+0. 01-0. 1%或STP: 0. 05-0. 3%
水5-15%
3、 将1与2中的骨粉料与外加剂充分混合均匀；
4、 将3中混合均匀的浆料注入模具中成型，浇注成型后至初凝自然养护，初凝后常温20。C潮湿淋水养护,然后脱模，于ll(TC烘烤24h，即得到本发明的AlA-SiC-C 复合内衬材料。
本发明采用整体浇注成型制备新型复合炉衬，与传统的耐火砖砌筑比较，具有以 下特点浇注后无接缝、结构均匀的整体炉衬在加热使用中不产生松动和贯通缝、 有利于异形边、角、孔洞等炉体薄弱部位的异形砖炉衬砌筑、提高施工质量；延长 了炉衬的使用寿命，为炉体提供了优良的保温性能，明显提高了节能效果。
具体实施方式
实施例1
所用骨粉料化学配方及颗粒级配为(重量％) 高铝矶土熟料3-1.43咖28%、 1.43-0.45咖6%、 0. 45-0. 088mm 19%、 <0. 088mm 8%,碳化硅3-1.43mm 8%、 1.43-0. 45咖 2.5%、 0. 45-0. 088咖 5%、 <0.088mm 2. 5%， CA50耐火水泥<0.088mm 7%，金属硅粉<0. 088mm 5. 5%，硅灰<0. 088咖 2. 5%，人造石墨<0. 088國6%。
所用外加剂类别及外加量(重量％) STP+NTD: 0. 1%+0.05%，水8%。
将上述骨粉料与外加剂充分混合均匀；
将上述混合均匀的浆料注入模具中成型，浇注成型后至初凝自然养护，初凝后 常温20'C潮湿淋水养护，然后脱模，于110'C烘烤24h,即得到本发明的Al2(VSiC-C
复合内衬材料。 实施例2
所用骨粉料化学配方及颗粒级配为(重量％) 高铝矶土熟料3-1. 43mm 30%、 1. 43-0. 45扁 5%、 0. 45-0. 088mm 20%、 <0. 088mm 7%，碳化硅3-1. 43咖 8. 5%、 1. 43-0. 45mm 2%、 0. 45-0. 088mm 4. 5%、 <0. 088mm 2%， CA50耐火水泥<0.088mm挑，金属硅粉<0.088咖 5%，硅灰<0.088mm 3%，人造石墨<0.088mm 5%。
所用外加剂类别及外加量(重量％) STP+PAANa: 0.1%+0.03%，水9%。
将上述骨粉料与外加剂充分混合均匀；
将上述混合均匀的浆料注入模具中成型，浇注成型后至初凝自然养护，初凝后常温2(TC潮湿淋水养护，然后脱模，于ll(TC烘烤24h，即得到本发明的Al203-SiC-C 复合内衬材料。
实施例3
所用骨粉料化学配方及颗粒级配为(重量％) 高铝矶土熟料3-1.43mm 31%、 1.43-0.45mm 4.5%、 0.45-0.088ram 21%、 < 0.088咖6%，碳化硅3-1.43mm 7%、 1.43-0.45咖3%、 0. 45-0. 088咖3.5%、 < 0.088mm 1.5%， CA50耐火水泥<0.088ram 7.5%，金属硅粉<0.088咖 4.5%， 硅灰<0. 088mm 3. 5%，人造石墨<0. 088rara 7%。
所用外加剂类别及外加量(重量％) STP:0.2%，水10%。
将上述骨粉料与外加剂充分混合均匀；
将上述混合均匀的浆料注入模具中成型，浇注成型后至初凝自然养护，初凝后
常温20'C潮湿淋水养护，然后脱模，于ll(TC烘烤24h，即得到本发明的AlA-SiC-C 复合内衬材料。
权利要求
1.一种高炉新型复合内衬材料的制备方法，以高铝矾土熟料、碳化硅、金属硅粉、硅灰、人造石墨为主要原料，以CA50耐火水泥为结合剂，加入适量外加剂，采用整体浇注成型，其特征在于a.所用骨粉料化学配方及颗粒级配为(重量％)高铝矾土熟料Al2O3≥84％，3-1.43mm，粗骨料，27-35％ 1.43-0.45mm，中骨料，3-7％ 0.45-0.088mm，细骨料，17-25％ ＜0.088mm，粉料，5-9％碳化硅SiC≥90％，3-1.43mm，粗骨料，6-12％1.43-0.45mm，中骨料，1-4％0.45-0.088mm，细骨料，2-6％＜0.088mm，粉料，1-3％CA50耐火水泥Al2O3≥55％，＜0.088mm，粉料，5-12％金属硅粉Si≥97％，＜0.088mm，粉料，3-7％硅灰SiO2≥92％，＜0.088mm，粉料，1-5％人造石墨＜0.088mm，粉料，2-7％b.以所有固体粉料为基准加入外加剂和水，所用外加剂类别及外加量(重量％)三聚磷酸钠STP+聚丙烯酸钠PAANa0.05-0.15％+0.01-0.1％或STP+萘系减水剂NTD0.05-0.15％+0.01-0.1％或STP0.05-0.3％。水5-15％；c.将上述骨粉料与外加剂充分混合均匀；d.将上述混合均匀的浆料注入模具中成型，浇注成型后至初凝自然养护，初凝后常温20℃潮湿淋水养护，然后脱模，于110℃烘烤24h，即得到本发明的Al2O3-SiC-C复合内衬材料。
全文摘要
本发明属于耐火材料领域，涉及一种高炉用新型复合内衬材料的制备方法，特别涉及一种高炉炉身用非金属复合内衬材料的制备方法。该方法以高铝矾土熟料、碳化硅、金属硅粉、硅灰、人造石墨为主要原料，以CA50耐火水泥为结合剂，加入适量外加剂，混练适量时间后，将浆料注入相关模具中成型，养护数日后，经脱模、烘干即得到本发明的Al₂O₃-SiC-C复合内衬材料。本发明方法浇注后无接缝、结构均匀的整体炉衬在加热使用中不产生松动和贯通缝、有利于异形边、角、孔洞等炉体薄弱部位的异形砖炉衬砌筑、提高施工质量；延长了炉衬的使用寿命，为炉体提供了优良的保温性能，明显提高了节能效果。用本发明制备的复合内衬材料可广泛应用于冶炼高炉的炉腹、炉腰和炉身下部。
文档编号C04B35/66GK101618969SQ20091008914
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者仉小猛, 航 尹, 徐利华, 郝洪顺 申请人:北京科技大学