CN104478454B - 用于铁水包的耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种用于铁水包的耐火材料及其制备方法。所述的耐火材料由以下重量百分数的原料制成：焦宝石35‑63％；红柱石12‑35％；广西白泥5‑10％；碳化硅7‑16％；氧化铝微粉3‑8％；抗氧化金属2‑4％。所述的耐火材料具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣、保温好的特点；本发明的制备方法工艺简单、易于实现。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种用于铁水包的耐火材料及其制备方法。
背景技术
铁水包是铁水的一种运输设备，主要是将高炉铁水运输至转炉或者混铁炉，随着炼钢工艺的改进及发展，有时候铁水包也会承担铁水预处理任务，主要是对铁水进行脱硫，运输期间铁水使用温度波动区间在1350-1510℃。
目前，传统铁水包用耐火材料主要采用高铝砖、烧成铝碳化硅砖、不烧铝碳化硅碳砖。高铝砖因材料本身特性决定，在抗冲刷、抗侵蚀、抗剥落方面都不尽如人意，使用周期短，更换频繁，劳动强度大，但因其成本低廉，一些中小钢铁企业仍在一些吨位较小的铁水包使用。烧成铝碳化硅砖、莫来石碳化硅砖，因含有碳化硅，在抗侵蚀、抗冲刷方面有了较大提高，但由于弹性模量大、热膨胀系数也大，在铁水包频繁的冷热交换过程中，变质层与原砖层容易分离，产生剥落，造成工作层表面侵蚀不均匀，大大降低寿命。造成炉龄不稳定，加重安全隐患。不烧铝碳化硅碳砖由于其优良的综合性能，已经在各大钢厂得到了广泛应用，但因其含有石墨等碳材，所以在渣线等裸露在空气中的部位容易氧化变疏松并率先受到侵蚀，抗冲刷能力急剧下降，同时含有碳的情况下，导热系数较高，容易造成炉壳温度较高，热量损失大，容易结包，处理起来很困难，造成生产被动，这在一些铁水周转路线较长的钢厂尤其突出。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于铁水包的耐火材料，具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣、保温好的特点；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的用于铁水包的耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
其中，
焦宝石化学成分要求为：Al2O3≥43％，Fe2O3≤1.2％。
红柱石化学成分要求为：Al2O3≥58％，Fe2O3≤1.0％，TiO2≤0.6％，R2O≤1.2％。
抗氧化金属为金属硅，金属硅的粒度为-200目。
广西白泥和碳化硅的粒度均为-200目。广西白泥化学成分要求为：Al2O3≥30％，Fe2O3≤1.2％。碳化硅化学成分要求为：SiC≥90％。
氧化铝微粉的粒度为3-6μm。氧化铝微粉化学成分要求为：Al2O3≥99％。
所述的用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、抗氧化金属、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀；
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3-5min；
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料机压成型，得成型砖坯，砖坯干燥后，在1350-1450℃下烧制6-8h，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(2)中，外加结合剂和水之前，还加入粒径为0.1-1.0mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒。
粒径为0.1-1.0mm的焦宝石颗粒与粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒的质量比为8-28：32-35。
粒径为-200目的红柱石细粉与粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒的质量比为7-15：10-28。
步骤(2)中结合剂为亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和抗氧化金属总质量的2％。
步骤(3)中砖坯干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为20-40h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用焦宝石和红柱石作为主要原料，红柱石在高温煅烧时容易形成莫来石并伴随有3％-5.4％的体积膨胀，可以补偿原料中碱金属等低熔物在高温条件下产生的收缩，并且高温煅烧过程形成的莫来石相互连接结构可以均化耐火材料的膨胀性。普通莫来石碳化硅砖中，莫来石形成的显微结构为均匀结构，而本发明中红柱石煅烧生成的莫来石多晶聚团与焦宝石自身的矿相的组合在显微结构上呈现为多相非均态体系，多项非均态体系可保证其高温下的体积稳定，其多相结构对于提高材料的热稳定性也有帮助。
(2)本发明适量加入碳化硅，可提高材料的高温指标和抗侵蚀性能，本发明碳化硅的加入量以7-16％较为适宜，若加入量明显低于7％，则碳化硅的加入增效不明显；若加入量高于16％，会大幅度提高材料的制造成本，同时在使用效果上也没有明显改善。
(3)本发明用于铁水包的耐火材料具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣的特点，在保证使用寿命和效果的同时，降低了制造成本。
(4)本发明的制备方法，工艺简单、易于实现。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1
一种铁水包用耐火材料，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒、粒径为0.1-1mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒混合均匀，外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌5min；其中，结合剂为亚硫酸纸浆废液，加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的2％；水占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的3％。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.44g/cm3，砖坯于60℃下干燥40h后，在1350℃下烧制8h，即得用于铁水包的耐火材料。
实施例2
一种铁水包用耐火材料，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒、粒径为0.1-1mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒混合均匀，外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3min；其中，结合剂为亚硫酸纸浆废液，加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的2％；水占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的3％。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于70℃下干燥30h后，在1400℃下烧制7h，即得用于铁水包的耐火材料。
实施例3
一种铁水包用耐火材料，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒、粒径为0.1-1mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒混合均匀，外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3min；其中，结合剂为亚硫酸纸浆废液，加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的2％；水占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的3％。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于80℃下干燥20h后，在1450℃下烧制6h，即得用于铁水包的耐火材料。
实施例4
一种铁水包用耐火材料，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的焦宝石颗粒混合均匀，外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3min；其中，结合剂为亚硫酸纸浆废液，加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的2％；水占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的3％。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于80℃下干燥20h后，在1450℃下烧制6h，即得用于铁水包的耐火材料。
实施例5
一种铁水包用耐火材料，由以下原料制成，
制备方法：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、金属硅、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀。
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒混合均匀，外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3min；其中，结合剂为亚硫酸纸浆废液，加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的2％；水占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和金属硅总质量的3％。
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料用高吨位摩擦压力机压制成型，得成型砖坯，成型砖坯密度为2.46g/cm3，砖坯于70℃下干燥30h后，在1400℃下烧制7h，即得用于铁水包的耐火材料。
Claims (7)
1.一种用于铁水包的耐火材料，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：
焦宝石 35-63%；
红柱石 12-35%；
广西白泥 5-10%；
碳化硅 7-16%；
氧化铝微粉 3-8%；
抗氧化金属 2-4%；
所述的用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化硅、氧化铝微粉、抗氧化金属、广西白泥和粒径为-200目的红柱石细粉混合均匀；
(2)将粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒外加结合剂和水，搅拌均匀，然后加入步骤(1)得到的混合料，继续搅拌3-5min；
(3)将步骤(2)得到的搅拌好的混合料机压成型，得成型砖坯，砖坯干燥后，在1350-1450℃下烧制6-8h，即得用于铁水包的耐火材料；
抗氧化金属为金属硅，金属硅的粒度为-200目；
步骤(2)中，外加结合剂和水之前，还加入粒径为0.1-1.0mm的焦宝石颗粒和粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒。
2.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：广西白泥和碳化硅的粒度均为-200目。
3.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：氧化铝微粉的粒度为3-6μm。
4.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：粒径为0.1-1.0mm的焦宝石颗粒与粒径为1.0-3.0mm的焦宝石颗粒的质量比为8-28：32-35。
5.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：粒径为-200目的红柱石细粉与粒径为0.1-1mm的红柱石颗粒的质量比为7-15：10-28。
6.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：步骤(2)中结合剂为亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的加入量占焦宝石、红柱石、广西白泥、碳化硅、氧化铝微粉和抗氧化金属总质量的2％。
7.根据权利要求1所述的用于铁水包的耐火材料，其特征在于：步骤(3)中砖坯干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为20-40h。
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| TR01 | Transfer of patent right |