专利名称：一种热风管道韧性莫来石砖的制作方法
技术领域：
本发明为一种热风管道韧性莫来石砖，属于耐火材料领域。
背景技术：
炼铁高炉热风管道是连接热风炉和高炉的热风通道，是高炉冶炼的关键设施。近 年来，瑞沃耐火注意到了较多的大型高炉在投产后不久，有的使用二三年、有的一年多、甚 至也有几个月就出现了热风主管道里面的耐火材料衬体开裂、剥落、甚至大面积脱落，引起 了管道管壳发红、变形甚至发生事故等严重问题，迫使炼铁厂以淋水、减低风温和风压以应 急，然后以灌浆或者局部打开管壳进行浇注，但这些都是临时的补救措施，无法从根本上解 决问题，热风管道成了热风炉和高炉之间的定时炸弹，使高炉的正常冶炼面临严重的威胁。通过研究以及细致的现场观察发现，现在应用于管道内衬的耐火材料在方向上存 在误区。管道出现问题后，大家一般从施工质量和耐火材料质量上找原因。首先，施工质量 是应该绝对严格控制的，而且是可以控制好的。再者从耐火材料衬体找原因，但是近年来的 事实证明，业界只是在蠕变率及强度指标上进行控制，这样反而出现问题的热风管道更多 了。大家忽略了韧性材料，忽略了热震稳定性对热风管道长寿所起到的核心作用。业界使用热风炉大墙砖作为管道砖材质，然后一味的提高耐火材料蠕变等级、提 高耐材的高温荷重软化温度是不对的。因为热风管道和热风炉大墙的工作环境、气氛和 受力、受热方式、砌筑结构是完全不同的。我们应该首先找到管道出现问题的真正原因，为 什么在材料技术和施工工艺相对落后的九十年代前期或者更早时间建设的高炉热风炉较 少的出现类似问题？为什么同样是近年新建的结构更为复杂的大型高炉热风环形围管较 少出现问题？通过大量的调查和实地测量，建于八九十年代的高炉和热风炉普遍距离较 近，主管道悬空的部分比较短。而近年来规划的炼铁厂考虑整体的美观以及炉下道路的布 局，使高炉和热风炉相距比较远，从而大幅度的增加了热风主管道的悬空距离；同时随着 高炉冶炼条件的苛刻，现在大中型热风管道的送风温度都超过了 1200°C，有的甚至接近于 1300°C ；另外在长期的高温、高压、气流冲刷以及持续的机械震动情况下，再加上频繁的换 风、休风，悬在空中的热风管道会是稳固的、毫不动摇的吗？答案是否定的。以前，由于热风 管道较短，结构比较稳定，所以参照热风炉大墙砖来设计热风管道砖是可以满足当时使用 条件的的。而现在，由于热风主管道的加长，我们必须从能够适应热风管道变形的角度来考 虑耐火材料衬体的材质问题。经过对多座热风管道出现问题的大中型高炉现场的调查及对国内著名炼铁专家 和耐材专家的探讨，对热风管道砖衬的损毁机理已形成如下共识(1).高风温风压对耐火衬体的热应力、( .持续的机械震动、C3).主管道较长悬 空部分持续工作的变形、煤气流、烟尘、碱蒸汽对砖衬的冲刷侵蚀针对管道耐材衬体里进行思考，传统观念认为蠕变率是个关键指标，大家都在追 求低蠕变，好像蠕变越低越好，试想把不蠕变的耐火砖放在蠕变着的管道里会是什么境 况？当然要求耐材的蠕变是必要的，但是要有一个范围，因为管道的变形是轻微的；大家还在追求耐火材料的高强度，不惜在原料中加入刚玉等高强度材料，但是伴随着强度的增加， 产品的脆性也随之增加；还有荷重软化温度，在管道里的耐火材料应该说是没有什么重力 去压制它，而且管道里的热风温度不超过1300°C，过高的荷重软化温度指标也制约了耐火 材料的韧性。凡此种种的指标设计，与热风管道的工作环境背道而驰。通过对热风管道工作环境的深度分析，瑞沃耐火技术中心协同武汉科技大学、安 钢炼铁厂等单位的教授专家，对耐火材料晶相和机理进行细致分析、比对，认为可以研制出 一种专门用于热风管道，在高温下具有一定韧性的和较高耐磨性，还要能够抵抗一氧化碳 气氛渗透的产品。瑞沃耐火认识到，悬空的热风管道在高风温高风压及持续的机械震动作 用下，耐材自身不仅要具有合理的蠕变率，更应具有优异的高温热震稳定性才能更好抵抗 管道的变形以及热应力的作用。送风过程的交替作业使耐火材料承受较频繁的温度波动， 同时管道内的温度梯度较大，热应力分布不均，易使材料出现裂纹、开裂和剥落，从而使整 个砌体损毁。这种损毁在温度梯度差大的部位较为明显，可以在停炉后明显地观察到。国内 在宝钢、武钢、首钢等大中型管道砖衬的选材上也都认识到了热震稳定性指标的重要性，在 历年来管道砖衬寿命不断提高的同时，对热震稳定性的要求也是从无到有，从10次、15次、 逐渐提高到40次以上。尤其是宝钢，更是自2000年以来对热震稳定性这一重要性能的认 识，也使得管道砖寿命达到了 10年以上，由此可见热震稳定性对管道砖衬的重要意义。煤气流、烟尘、碱蒸汽对砖衬的冲刷侵蚀也是不容忽视的重要影响因素。管道砖衬 长期工作于高温烟气中，会受到烟气中的碱性氧化物，特别是氧化钠与氧化钾侵蚀，这些杂 质的侵入和积累会使耐火材料表面产生脆化层，这种脆化层的膨胀率与原砖层相差很大， 其抗热震性显著下降，在机械震动和温度波动的过程中逐渐产生开裂和剥落。这就要求砖 衬不仅要有较低的显气孔率、较高的耐压强度去抵抗煤气流、烟尘的冲刷，还要有低杂质 (K20+Na20 ^ 0. 6),以更好的抵抗碱蒸汽侵蚀的同时来降低砖衬的剥落。相信该产品的研制成功，必将是热风管道衬里材料的一次革命，从根本上解决目 前较多出现的问题，使热风管道可以达到十年以致更长的使用寿命。
发明内容
为解决热风管道管寿命短、易发红、变形甚至发生事故的问题，本发明提供了一种 热风管道韧性莫来石砖。本发明所采用的技术方案是一种热风管道韧性莫来石砖，是由重量计的烧结 莫来石5-40%、硅线石5 30%、红柱石5 30%、板状刚玉5 30%、韧性添加物4 15%和结合粘土 3 10%制成。本发明的有益效果所述的一种热风管道韧性莫来石砖，综合了热风炉用低蠕变 砖、红柱石砖、莫来石砖等的优良性能，即良好的韧性和受热体积稳定性，较高的热震稳定 性(水冷1100°C ≥ 40)，高温下良好的耐磨性和抗侵蚀性、低杂质等优良性能于一体，同时 新增加了产品的抗CO侵蚀性不受影响，满足大中型高炉热风管道长寿的要求。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。本发明所采用的技术方案是一种热风管道韧性莫来石砖，是由重量计的烧结莫来石5-40%、硅线石5 30%、红柱石5 30%、板状刚玉5 30%、韧性添加物4 15%和结合粘土 3 10%制成。重量优选配比为烧结莫来石30%、硅线石20%、红柱石12%、板状刚玉20%、韧 性添加物10%和结合粘土 8%制成。韧性添加物粗度为1 10mm。对于主体原料，我们应用莫来石和红柱石等纯度高、蠕变性、热震稳定性以及线变 化性能稳定的材料来控制制品的指标范围，以适应管道衬里的工作环境；我们引入了特殊 添加物，在制品高温烧结反应中增加制品的韧性，以达到制品具有较高的热震稳定性(水 冷1100°C>40次)；提高制品的耐磨性有两种方式，一种是增加强度，另一种是提高制品的 光滑度，我们选择了后者。在基质部分引入了润性耐火原料，可以使制品在高温气流冲刷下 保持衬体蚀面的光滑、减少风阻以及热气流对耐火材料的渗透；同时我们在基质部分以纳 米级的微粉加入韧性添加物，以达到增强制品韧性的目的。经过国家安全相关部门分析测定如下韧性莫来石砖理化指标
权利要求
1.一种热风管道韧性莫来石砖，其特征在于，是由重量计的烧结莫来石5-40%、硅线 石5 30%、红柱石5 30%、板状刚玉5 30%、韧性添加物4 15%和结合粘土 3 10%制成。
2.如权利要求1所述的热风管道韧性莫来石砖，其特征在于，重量优选配比为烧结莫 来石30 %、硅线石20 %、红柱石12 %、板状刚玉20 %、韧性添加物10 %和结合粘土 8 %制 成。
3.如权利要求1或2所述的热风管道韧性莫来石砖，其特征在于，韧性添加物粗度为 1 IOmm。
4.如权利要求1或2所述的热风管道韧性莫来石砖，其特征在于，在炼铁高炉热风管道 中使用。
全文摘要
本发明为一种热风管道韧性莫来石砖，其特征在于，是由重量计的烧结莫来石5-40％、硅线石5～30％、红柱石5～30％、板状刚玉5～30、韧性添加物4～15％和结合粘土3～10％制成。本发明综合了热风炉用低蠕变砖、红柱石砖、莫来石砖等的优良性能，即良好的韧性和受热体积稳定性，较高的热震稳定性(水冷1100℃≥40)，高温下良好的耐磨性和抗侵蚀性、低杂质等优良性能于一体，同时新增加了产品的抗CO侵蚀性不受影响，满足大中型高炉热风管道长寿的要求。
文档编号C04B35/66GK102101780SQ20101061446
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者丁丰收, 郭长江 申请人:郑州市瑞沃耐火材料有限公司