CN102775155A

CN102775155A - 出铁口堵泥

Info

Publication number: CN102775155A
Application number: CN2011101191163A
Authority: CN
Inventors: 潘燕岑; 陈宝财; 黄玉振; 陈炳坤
Original assignee: SANWARD REFRACTORIES CO Ltd
Current assignee: SANWARD REFRACTORIES CO Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-14

Abstract

一种出铁口堵泥，包含体积比超过50％且不大于70％的骨材、体积比不为0且不大于20％的膨胀材，以及占其余体积组分并用于黏结该骨材与膨胀材而使该出铁口堵泥混练后成可塑形的固体形态的黏结材，且该出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝的重量百分比是25％～45％，碳化硅和氮化硅的加总总合的重量百分比是30％～50％，本发明提供一种适用于短时间开孔出铁作业，并具有更快速且稳定的烧结速率及良好抗渣铣侵蚀性的堵泥。

Description

出铁口堵泥

技术领域

本发明涉及一种可塑性耐火材料，特别是涉及一种炼铁高炉用的出铁口堵泥。

背景技术

参阅图1，在高炉炼铁作业中，出铁口堵泥1是用于当出铁作业结束后，填堵高炉21的出铁口22以阻止铁水3与渣4继续流出的耐火材料。

一般来说，出铁口堵泥的良莠以开孔性、堵泥性、结合性、烧结性和耐蚀性等五个特性进行评估。开孔性是指在需要进行出铁作业时，出铁口堵泥必须能很容易、快速地被钻通，以及时出铁、确保高炉出铁作业的顺畅；堵泥性是在结束出铁作业时，能短时间将出铁口封堵，且确保足够的堵泥量，保持稳定的铁口深度；结合性是指新、旧出铁口堵泥结合的状况，不能出现出铁口内的新出铁口堵泥和旧出铁口堵泥结合不佳而出现隙缝，以至于渗漏铁水或渣的情形发生；烧结性是指堵泥在各温度阶段都能达到不同程度的烧结，以便即时堵住出铁口，同时在炉壁内形成泥包而可保护炉壁；耐蚀性是指出铁作业进行时，出铁口堵泥被钻通的孔径不可急遽扩大，且出铁时间需达到每炉次150分钟以上的标准，以减少炉前作业次数、节省材料成本。

就台湾省内而言，出铁口堵泥因为大致仅有中钢与烨联两家炼钢业者有需求，所以种类有限；又因为高炉维修时单边出铁在间隔约30分钟内即须进行下一次的开孔出铁作业，因此必须开发新的、烧结速率更快更稳定，及具有良好抗渣铣侵蚀性的出铁口堵泥供市场选择运用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结速率更快速稳定，及具有良好抗渣铣侵蚀性的出铁口堵泥。

本发明的一种出铁口堵泥包含一份骨材、一份膨胀材，及一份黏结材。

该骨材对整体的体积比超过50％且不大于70％，该膨胀材对整体的体积比不为0且不大于20％，该黏结材占整体体积比的其余组分，用于黏结该骨材与膨胀材而使该出铁口堵泥混练后成可塑形的固体形态，另外，该出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该骨材包括刚玉矿物、纯度不低于96.5％的碳化硅粉、焦碳、高岭土、氮化硅粉、硅粉、氧化铝粉、土状黑铅、碳黑，或上述材料的组合。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该膨胀材包括腊石、蓝晶石、红柱石、莫来石，或上述材料的组合。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该黏结材包括焦油粉、煤焦油、酚醛树脂、纸浆、聚氯乙烯、树脂粉、糊精，或上述材料的组合。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该刚玉矿物为棕刚玉、白刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述材料的组合。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该氧化铝粉是煅烧氧化铝。

较佳地，本发明的出铁口堵泥中，该酚醛树脂的固形份70％、残碳量30％、分子量200～500。

本发明的有益效果在于：提供一种新的出铁口堵泥，特别是其中三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％，而具有更快速稳定的烧结速率，以及良好的抗渣铣侵蚀性。

附图说明

图1是一剖视示意图，说明高炉炼铁作业中，出铁口堵泥封堵高炉的出铁口的情形。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种出铁口堵泥的一个较佳实施例，包含一份骨材、一份膨胀材，及一份黏结材，且该出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25％～45％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30％～50％。

该骨材对出铁口堵泥整体的体积比超过50％且不大于70％，选择自包括刚玉矿物、纯度不低于96.5％的碳化硅粉、焦碳、高岭土、氮化硅粉、硅粉、氧化铝粉、土状黑铅，及碳黑等原料。其中，刚玉矿物为棕刚玉、白刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述刚玉矿物的组合；焦碳是煤干馏后残存的固态产物，主要成分是碳元素，含少量氢、氧、氮、硫及其它元素，此类元素因存在量相对极少并不影响出铁口堵泥所需的特性；高岭土(Kaolinite)是含水的铝硅酸盐矿物，化学式为Al₂Si₂O₅(OH)₄；土状黑铅即石墨粉，在本发明中所用的土状黑铅的碳含量为88％～95％，细度不大于100μm；碳黑(Carbon Black)分子量12.01，是含碳原料(主要为石油)经不完全燃烧而产生的微细粉末，主要组成物是碳，还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分；较佳地，氧化铝粉是煅烧氧化铝；总结地说，组成骨材的各原料的多寡、纯度并无精确限制，但须与膨胀材、黏结材配合，满足最终骨材的体积比是整体的50％～70％，且出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％。

膨胀材占整体的体积比不为0且不大于20％，选择自包括腊石、蓝晶石、红柱石、莫来石，或上述材料的组合，主要作用是在施作后令出铁口堵泥的整体体积膨胀而确实封堵出铁口；其中，腊石(Pyrophylite)是单斜晶系、有滑感，在1150℃膨胀稍大，且分解为莫来石及方石英的矿物原料，且氧化铝(Al₂O₃)的含量占25wt％～28wt％；蓝晶石(Kyanite)属硅酸盐类矿物，由硅酸铝组成，化学式为Al₂SiO₅；红柱石(Andalusite)属硅酸盐类矿物，由硅酸铝所组成，化学式为Al₂SiO₅(Al₂O₃：63.2wt％，SiO₂：36.8wt％)；莫来石属斜方晶系、长柱状晶系，其中的Al₂O₃占80wt％，表面圆滑，1810℃开始分解，温度浅变小，化学性质稳定，抗热震；类似地，组成膨胀材的各原料的多寡、纯度并无精确限制，但须与骨材、黏结材配合，满足最终膨胀材的体积比是整体的0～20％(不含0)，且出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％的要求。

黏结材占整体体积比的其余组分，主要用于黏结该骨材与膨胀材而使该出铁口堵泥混练后成可塑形的固体形态，其组成包括焦油粉、煤焦油、酚醛树脂、纸浆、聚氯乙烯、树脂粉、糊精，或上述材料的组合；其中，焦油粉的黏性来自于熔融状态，残碳高，加温速率宜小，150℃以上呈熔融状态；煤焦油是蒸馏煤制焦碳和煤气时的副产物，成分复杂，主要是酚类、稠环芳烃和杂环化合物的混合物；酚醛树脂的固形份70％、残碳量30％、分子量200～500；纸浆是纤维原料(如木材、稻草、蔗泍、芦苇、废纸等)加入非纤维原料(如涂料、溶剂等)后，经过洗浆、抄浆、漂白等过程的产物；聚氯乙烯(PVC，Polyvinylchloride)，即五大泛用塑料(PE、PVC、PP、PS、ABS)中唯一的含氯塑料；树脂粉的黏性强，碳化率高，烧结后强度大，低温也可硬化，可提高热态强度，抗碱侵蚀；糊精(Dextrin)是淀粉的不完全水解产物，分子通式(C₆H₁₀O₅)m，m代表聚合度；类似地，组成黏结材的各原料的多寡、纯度并无精确限制，但须与骨材、膨胀材配合，满足最终出铁口堵泥需为可塑形的固体形态，且出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％。

上述本发明出铁口堵泥以如下表所列的实验样品，分别经过400℃、8小时烧成和600℃、3小时烧成后进行物性试验，另外取混练完成的成品(已添加黏结剂)进行挤出值试验，再另外取混练半成品(未添加黏结剂)进行残水分与粒度过筛试验；其中：

挤出值试验定义为测定堵泥挤出所需的力量大小。其试验程序是称取待测试堵泥试料少许，将堵泥与试验模具放入烘箱加热至试验温度，取出试验模具后立即将试验模具组合并置于试验机的加压台上，然后将待测试的堵泥试料置于试验模具内，并放上加压杆，接着进行加压，并在加压同时由计算机记录挤出力量大小变化。

物性试验定义为测定堵泥烧结后的体积密度、表面气孔率、抗折强度、抗压强度、永久热线变率，以维持产品的质量稳定并反应组织结构特征。其试验程序是依循JIS R2553测试标准，取40mm×40mm×160mm的长方体试样，在埋碳条件下，依所需烧成温度、持温后炉冷，测定密度、表面气孔率、抗折强度、抗压强度、永久线变率(Permanent Linear Change，P.L.C.)。

残水分试验定义为测定原料所有开孔气孔中所存水分与干燥材料的质量的比值，试验程序是依试料特性称取试料后，置于烘箱中30分钟后取出称重，再置入烘箱中15分钟后称重，如连续称重两次所得结果一致，即认定水分完全蒸干，如否，再重复作动。

粒度过筛试验定义为测定试料颗粒大小分布；试验程序是称取试料些许，若为干式试料则直接选择适用的筛网直接筛分，若为湿式试料则使用200mesh筛网水洗至通过筛网的水呈澄清状态，再将留于筛网的试料置于电炉线板干燥后于常温下筛分；以百分比计，通过+6mesh筛网、+18mesh筛网、+60mesh筛网、+200mesh筛网和-200mesh筛网的量为100％。

烧失量是在750±50℃下残留的碳、木屑及硫化物等被烧掉的量。

实验样品1(三氧化二铝(Al₂O₃)占25wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和(SiC+Si₃N₄)占40wt％)

实验样品2(三氧化二铝(Al₂O₃)占35wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和(SiC+Si₃N₄)占：50wt％)

对照样品3(三氧化二铝(Al₂O₃)占21wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和(SiC+Si₃N₄)占70wt％)

试验结果

由上述实验样品1、2的测试结果可知，本发明的出铁口堵泥的挤出值与物性试验和残水分与粒度过筛试验结果均较现有的以对照样品3为例的出铁口堵泥为优，特别是经过烧结试验后抗压强度与抗折强度，皆有明显提升。粒度分布更加均匀，进而使整体结构更加致密，其体积密度明显升高，对于抵抗渣铣侵蚀有正面效果。

综上所述，本发明出铁口堵泥是一种新的高炉用耐火材料，通过骨材、膨胀材与黏结材的体积组成配合和选取原料的搭配，以及整体化学组成中三氧化二铝占重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％，而较现有的出铁口堵泥具有更快速稳定的烧结速率以及良好的抗渣铣侵蚀性，确实达到本发明的目的。

Claims

1.一种出铁口堵泥，其特征在于：该出铁口堵泥包含一份体积比超过50％且不大于70％的骨材、一份体积比不为0且不大于20％的膨胀材，及一份占其余体积比组分并用于黏结骨材与膨胀材而使该出铁口堵泥混练后成可塑形的固体形态的黏结材，且该出铁口堵泥的化学组成中，三氧化二铝占的重量百分比是25wt％～45wt％，碳化硅和氮化硅的加总总和占的重量百分比是30wt％～50wt％。

2.根据权利要求1所述的出铁口堵泥，其特征在于：该骨材包括刚玉矿物、纯度不低于96.5％的碳化硅粉、焦碳、高岭土、氮化硅粉、硅粉、氧化铝粉、土状黑铅、碳黑，或上述材料的组合。

3.根据权利要求2所述的出铁口堵泥，其特征在于：该膨胀材包括腊石、蓝晶石、红柱石、莫来石，或上述材料的组合。

4.根据权利要求3所述的出铁口堵泥，其特征在于：该黏结材包括焦油粉、煤焦油、酚醛树脂、纸浆、聚氯乙烯、树脂粉、糊精，或上述材料的组合。

5.根据权利要求4所述的出铁口堵泥，其特征在于：该刚玉矿物为棕刚玉、白刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述材料的组合。

6.根据权利要求5所述的出铁口堵泥，其特征在于：该氧化铝粉是煅烧氧化铝。

7.根据权利要求6所述的出铁口堵泥，其特征在于：该酚醛树脂的固形份70％、残碳量30％、分子量200～500。