CN102391004A

CN102391004A - 一种高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料及其制备方法

Info

Publication number: CN102391004A
Application number: CN2011102268001A
Authority: CN
Inventors: 尹玉成; 梁永和; 葛山; 刘志强; 逯久昌; 聂建华; 李维锋; 崔任渠
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102391004B

Abstract

本发明具体涉及一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。其技术方案是该浇注料的原料及其含量是：致密刚玉为26～50wt％，白刚玉为18～33wt％，碳化硅为10～16wt％，二氧化钛为2～5wt％，α-Al₂O₃微粉为7～10wt％，硅微粉为2～5wt％，单质硅粉为2～5wt％，球状沥青为2～5wt％，铝酸盐水泥为2～5wt％。按上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.05～0.2wt％的金属铝粉和0.05～0.2wt％的聚丙烯酸钠，干混10～40s，再外加上述原料4～6wt％的水，搅拌4～8min。本发明制备的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料具有热震稳定性、抗侵蚀性和抗氧化性高的特点，且使用寿命长。

Description

一种高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火浇注料技术领域，具体涉及一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。

背景技术

我国的高炉炼铁流程将在一段时间内仍占主导地位，且随着冶金技术的不断进步，高炉将继续朝着大型化、高效化和长寿化方向发展，这无疑对高炉出铁沟提出看更高的要求。高炉出铁沟是高炉生产中的一个重要组成部分，据统计，在铁水耐火材料单耗中，出铁场用不定形耐火材料(高炉出铁沟用耐火材料和炮泥)约占71％，高炉一代炉龄期间的出铁沟修筑和维修费用以及炮泥价格的总和，高于新建一座高炉及其附属设备的费用。因此，出铁场用不定形耐火材料在整个炼铁过程中具有举足轻重的影响。

目前国内外较大型高炉出铁沟用耐火材料，普遍采用的是Al₂O₃-SiC-C质浇注料。高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C质浇注料质量的好坏主要表现在其寿命的长短。出铁沟寿命的延长不仅可减轻炉前的体力劳动和改善炉前工作环境，且能减少耐火材料磨损对铁水造成的污染和降低高炉出铁沟用耐火材料消耗，降低吨铁成本。

高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的损坏主要原因之一是高温铁水和炉渣的熔蚀及对其冲刷损蚀。针对这一情况，科技工作者们分别采取了相应的措施予以了不同程度的改善或者提高。例如，通过加入MgO或者镁铝尖晶石，改变材料本身组分向渣中的溶解速度及渣与Al₂O₃-SiC-C质浇注料反应的产物，从而改善材料的抗侵蚀性能。也有添加低熔点物质以在较低温度下产生液相从而堵塞气孔，实现提高材料的抗渗透性能的尝试，但是这无疑对在高温下的抗侵蚀性能是不利的。另外，也有从改善材料的抗氧化性和充分发挥材料本身的优良抗侵蚀能力观点出发进行研究。这些研究通过添加非氧化物包括Sialon、Si₃N₄、B₄C等化合物来提高Al₂O₃-SiC-C质浇注料的抗氧化性，从而实现寿命的提高，但这些非氧化物都是人工合成的，价格较为昂贵，不利于工业推广应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种热震稳定性、抗侵蚀性和抗氧化性得到进一步提高的使用寿命长的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，该浇注料的原料及其百分含量是：致密刚玉为26～50wt％，白刚玉为18～33wt％，碳化硅为10～16wt％，二氧化钛为2～5wt％，α-Al₂O₃微粉为7～10wt％，硅微粉为2～5wt％，单质硅粉为2～5wt％，球状沥青为2～5wt％，铝酸盐水泥为2～5wt％。

按上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.05～0.2wt％的金属铝粉和0.05～0.2wt％的聚丙烯酸钠，干混10～40s，再外加上述原料4～6wt％的水，搅拌4～8min。

上述技术方案中：致密刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，致密刚玉的颗粒级配是：8～5mm为25～40wt％，5～3mm为25～40wt％，3～1mm为30～50wt％；白刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，白刚玉的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％；碳化硅的SiC含量≥97wt％，碳化硅的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％；二氧化钛的TiO₂含量≥99wt％，其粒度为0.1～2μm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt％，其粒度为1～3μm；硅微粉的SiO₂含量≥93wt％粒，其粒度为0.1～3μm；单质硅粉的Si含量≥97wt％，其粒度为≤0.074mm；球状沥青的C含量≥50wt％，其粒度为0.5～1mm；铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt％，CaO含量≤20wt％，其粒度为≤0.045mm；金属铝粉的Al含量≥98.5wt％，其粒度为≤0.088mm；聚丙烯酸钠的分子量为2000～3000。

由于采用上述技术方案，加入适量的TiO₂以后，优化了基质级配，同时采用了高效分散剂聚丙烯酸钠，使得Al₂O₃-SiC-C浇注料中的超细粉得以有效分散，保证了其具有良好的流动性，提高了其致密程度，降低了其气孔率，强度也得到了明显的提高，从而减缓了熔渣向Al₂O₃-SiC-C浇注料内部的渗透，改善了浇注料的抗氧化性能，减少了炭素组分的氧化，提高了Al₂O₃-SiC-C浇注料的热震稳定性；同时，在高温条件下，TiO₂与熔渣中的CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂组分反应生成高熔点的化合物，提高了熔渣的粘度，从而提高了Al₂O₃-SiC-C浇注料的抗侵蚀性。

所以，本发明具有热震稳定性、抗侵蚀性和抗氧化性高的特点，且使用寿命长。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护的限制。

为避免重复，现将本具体实施方式的各种原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

致密刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，致密刚玉的颗粒级配是：8～5mm为25～40wt％，5～3mm为25～40wt％，3～1mm为30～50wt％；白刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，白刚玉的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％；碳化硅的SiC含量≥97wt％，碳化硅的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％；二氧化钛的TiO₂含量≥99wt％，其粒度为0.1～2μm；α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt％，其粒度为1～3μm；硅微粉的SiO₂含量≥93wt％粒，其粒度为0.1～3μm；单质硅粉的Si含量≥97wt％，其粒度为≤0.074mm；球状沥青的C含量≥50wt％，其粒度为0.5～1mm；铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt％，CaO含量≤20wt％，其粒度为≤0.045mm；金属铝粉的Al含量≥98.5wt％，其粒度为≤0.088mm；聚丙烯酸钠的分子量为2000～3000。

实施例1

一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。该浇注料的原料及其百分含量是：致密刚玉为26～34wt％，白刚玉为28～33wt％，碳化硅为10～12wt％，二氧化钛为4～5wt％，α-Al₂O₃微粉为9～10wt％，硅微粉为4～5wt％，单质硅粉为4～5wt％，球状沥青为4～5wt％，铝酸盐水泥为3～4wt％。

按上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.05～0.1wt％的金属铝粉和0.05～0.1wt％的聚丙烯酸钠，干混10～20s，再外加上述原料4～5wt％的水，搅拌4～6min。

本实施例所制备的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：常温抗折强度为11.5～14MPa和17～23MPa，常温耐压强度为60～70MPa和124～154MPa，体积密度为2.92～3.0g/cm³和2.91～2.98g/cm³，显气孔率％为8～10％和15～17％；在1100℃←→水冷循环5次条件下检测的常温抗折强度损失率为42～46％；1200℃×1h条件下检测的氧化失重率为0.7～0.9％；1450℃×3h条件下的抗侵蚀性经检测为无明显侵蚀。

实施例2

一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。该浇注料的原料及其百分含量是：致密刚玉为34～42wt％，白刚玉为23～28wt％，碳化硅为14～16wt％，二氧化钛为2～3wt％，α-Al₂O₃微粉为7～8wt％，硅微粉为3～4wt％，单质硅粉为2～3wt％，球状沥青为3～4wt％，铝酸盐水泥为4～5wt％。

按上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.1～0.15wt％的金属铝粉和0.1～0.15wt％的聚丙烯酸钠，干混20～30s，再外加上述原料5～6wt％的水，搅拌5～7min。

本实施例所制备的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：常温抗折强度为11～13.8MPa和16～22MPa；常温耐压强度为63～75MPa和118～151MPa；体积密度为2.93～3.02g/cm³和2.9～3.0g/cm³；显气孔率为8～10％和14～17％；在1100℃←→水冷循环5次条件下检测的常温抗折强度损失率为40～45％；1200℃×1h条件下检测的氧化失重率为0.9～1.0％；1450℃×3h条件下的抗侵蚀性经检测为无明显侵蚀。

实施例3

一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料及其制备方法。该浇注料的原料及其百分含量是：致密刚玉为42～50wt％，白刚玉为18～23wt％，碳化硅为12～14wt％，二氧化钛为3～4wt％，α-Al₂O₃微粉为8～9wt％，硅微粉为2～3wt％，单质硅粉为3～4wt％，球状沥青为2～3wt％，铝酸盐水泥为2～3wt％。

按上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.15～0.2wt％的金属铝粉和0.15～0.2wt％的聚丙烯酸钠，干混30～40s，再外加上述原料5～6wt％的水，搅拌6～8min。

本实施例所制备的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：常温抗折强度为11.2～13.5MPa和18～23MPa；常温耐压强度为65～72MPa和120～150MPa；体积密度为2.9～3.0g/cm³和2.9～3.0g/cm³；显气孔率为7～9％和14～16％；在1100℃←→水冷循环5次条件下检测的常温抗折强度损失率为38～43％；1200℃×1h条件下检测的氧化失重率为0.8～1.0％；1450℃×3h条件下的抗侵蚀性经检测为无明显侵蚀。

本具体实施方式加入适量的TiO₂以后，优化了基质级配，同时采用了高效分散剂聚丙烯酸钠，使得Al₂O₃-SiC-C浇注料中的超细粉得以有效分散，保证了其具有良好的流动性，提高了其致密程度，降低了其气孔率，强度也得到了明显的提高，从而减缓了熔渣向Al₂O₃-SiC-C浇注料内部的渗透，改善了浇注料的抗氧化性能，减少了炭素组分的氧化，提高了Al₂O₃-SiC-C浇注料的热震稳定性；同时，在高温条件下，TiO₂与熔渣中的CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂组分反应生成高熔点的化合物，提高了熔渣的粘度，从而提高了Al₂O₃-SiC-C浇注料的抗侵蚀性。

本具体实施方式在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：常温抗折强度为11～14MPa和16～23MPa；常温耐压强度为60～75MPa和118～154MPa；体积密度为2.9～3.02g/cm³和2.9～3.0g/cm³；显气孔率为7～10％和14～17％；在1100℃←→水冷循环5次条件下检测的常温抗折强度损失率为38～46％；1200℃×1h条件下检测的氧化失重率为0.7～1.0％；1450℃×3h条件下的抗侵蚀性经检测为无明显侵蚀。

因此，本具体实施方式具有热震稳定性、抗侵蚀性和抗氧化性高的特点，且使用寿命长。

Claims

1.一种高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于该浇注料的原料及其百分含量是：致密刚玉为26～50wt％，白刚玉为18～33wt％，碳化硅为10～16wt％，二氧化钛为2～5wt％，α-Al₂O₃微粉为7～10wt％，硅微粉为2～5wt％，单质硅粉为2～5wt％，球状沥青为2～5wt％，铝酸盐水泥为2～5wt％；

2.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的致密刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，致密刚玉的颗粒级配是：8～5mm为25～40wt％，5～3mm为25～40wt％，3～1mm为30～50wt％。

3.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的白刚玉的Al₂O₃含量≥98.5wt％，白刚玉的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％。

4.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的碳化硅的SiC含量≥97wt％，碳化硅的颗粒级配是：0.088～1mm为40～60wt％，≤0.088mm为40～60wt％。

5.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的二氧化钛的TiO₂含量≥99wt％，其粒度为0.1～2μm。

6.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥99.5wt％，其粒度为1～3μm。

7.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的硅微粉的SiO₂含量≥93wt％粒，其粒度为0.1～3μm。

8.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的单质硅粉的Si含量≥97wt％，其粒度为≤0.074mm。

9.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的球状沥青的C含量≥50wt％，其粒度为0.5～1mm。

10.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt％，CaO含量≤20wt％，其粒度为≤0.045mm。

11.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的金属铝粉的Al含量≥98.5wt％，其粒度为≤0.088mm。

12.如权利要求1所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯酸钠的分子量为2000～3000。

13.如权利要求1～12项中任一项所述的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料的制备方法所制备的高炉出铁沟用Al₂O₃-SiC-C浇注料。