CN104671803B - 一种金属高铬砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属高铬砖,由电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒、铬刚玉颗粒、氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉、金属钇微粉和结合剂组成。本发明同时提供一种金属高铬砖的制备方法,步骤包括预混、混料、塑形、干燥、烧制和拣选,检验,包装入库。本发明通过加入金属微粉和金属氧化物微粉,提高高铬砖的耐火度、稳定性和抗渣性,提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域,特别是涉及一种金属高铬砖及其制备方法。
背景技术
在CFB锅炉、气化炉、陶瓷和化工等行业,对耐火砖的的耐火和耐磨要求远高于普通耐火砖,在这些领域,常常用到高铬砖。高铬砖具有较高的耐火度和机械强度,较低的热膨胀系数,耐磨和抗渣性强,热震稳定性好等优点,是普通耐火砖无法比拟的,然而,在一些特种领域,对于耐火材料的耐火性要求更高,而高铬砖无法突破1900℃耐火度的瓶颈,主要原因在于高温条件下,结合剂失去作用,高铬砖失去原有的稳定性,从而丧失作用,因此,解决高温下结合剂的问题,是高铬砖能否承受更高温度的关键。
中国专利CN101648812B公开了一种高铬砖的制备方法,通过添加氧化钇和氧化锆粉来提高烧制过程中的稳定性,但是无法提高耐火砖的耐火度,且对烧制要求高,偶然性大,在生产过程中并不实际。中国专利CN101935229B公开了一种微孔高铬砖及其制备方法,通过在原料中增加碳化硅在烧制过程中生成氧化硅和一氧化碳气体,从而产生还原气氛,提高高铬砖的微孔化率,但是此方法的偶然性较大,且产品仅提高了抗渣性,没有对其其他高温性能有所改善。
发明内容
为了解决高铬砖在高温下无法保持稳定性的问题,我们提出了一种金属高铬砖及其制备方法,采用本发明可以有效提高高铬砖在高温下的稳定性,同时提高高铬砖的耐火度和使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的:
为实现上述目的,本发明提供一种金属高铬砖,由以下质量百分比的原料组成:电熔氧化铬:50-75%;烧结氧化铬颗粒:10-20%;铬刚玉颗粒:10-20%;氧化铝微粉:2-6%;氧化镁微粉:2-6%;氧化锆微粉:2-6%;氧化钇微粉:0.1-2%;镧及镧系金属氧化物微粉:0.1-2%;金属铝微粉:0.1-2%;金属铬微粉:0.1-2%;金属锆微粉:0.1-2%;金属钇微粉:0.1-2%;结合剂:2-6%。其原料粒度如下:电熔氧化铬:1-0.5mm;烧结氧化铬颗粒:1-0.5mm;铬刚玉颗粒:1-0.5mm;氧化铝微粉:<0.088mm;氧化镁微粉:<0.088mm;氧化锆微粉:<0.088mm;氧化钇微粉:d50=5μm;镧及镧系金属氧化物微粉:d50=5μm;金属铝微粉:d50=5μm;金属铬微粉:d50=5μm;金属锆微粉:d50=5μm;金属钇微粉:d50=5μm。所有材料皆使用粒度较小粉末和颗粒,在烧制过程中,仅有极少数的空气,因此能在砖内部制造还原气氛,与外部还原气氛一起,从外部降低显气孔率,在内部提高微孔化率,有效提高高铬砖的抗渣性。同时,细小粒度的金属粉末和金属氧化物具有多种晶体结构,活性很高,在烧制过程中使高铬砖内部形成各种晶体结构相互作用相互结合,提高高铬砖的稳定性。传统结合剂能稳定作用于1600℃以下的耐火砖,在1600℃以上部分失去作用,氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉在1600℃以上开始起到结合剂作用,有效结合高铬砖各原料,降低气孔率,提高材料的稳定性和耐磨度。
优选地,上述电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒纯度不低于99%,氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉纯度不低于99.9%。高纯原料的使用,大大减少了二氧化硅的引入,减少了二氧化硅与材料中氧化镁在高温下生成低熔物,有效控制使用过程中与杂质反应生成低熔物的可能,保证了良好的高温强度及荷重软化温度,增强了材料抗侵蚀能力,提高寿命。
优选地,上述结合剂由以下质量百分比的原料组成:磷酸二氢铝:10-20%;糊精:30-80%;木质素磺酸钠溶液:20-60%。结合剂作用于常温和低温状态下原料各组分之间的结合,保证了烧制过程中的稳定,以及辅助了烧制过程中各氧化物晶体结构之间的结合。
本发明同时提供一种金属高铬砖的制备方法,步骤如下:
(1)预混:将电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混5-10分钟;
(2)混料:将另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中混合5-10分钟,加入结合剂混合5-10分钟,再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉混合10-30分钟,将步骤(1)中预混的原料加入混砂机,混合10-30分钟,制成泥料;
(3)塑形:将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm2的压力下压制成型;
(4)干燥:将步骤(3)中压制成型的砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%;
(5)烧制:送入隧道窑内,在还原气氛中,300-500℃预热20-40分钟,然后800-1000℃下焙烧1-2小时,之后控制温度1200-1450℃下焙烧1-2小时,最后控制温度1700-1800℃焙烧4-10小时;
(6)冷却,拣选,检验,包装入库。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
提高高铬砖的耐火度、稳定性和抗渣性,提高使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例,更具体地说明本发明的内容。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围;且下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1:
一种金属高铬砖,由以下质量百分比的原料组成:电熔氧化铬:60.2%;烧结氧化铬颗粒:15%;铬刚玉颗粒:15%;氧化铝微粉:2%;氧化镁微粉:2%;氧化锆微粉:2%;氧化钇微粉:0.1%;镧及镧系金属氧化物微粉:0.1%;金属铝微粉:0.5%;金属铬微粉:0.5%;金属锆微粉:0.5%;金属钇微粉:0.1%;结合剂:2%。生产步骤如下:
(1)预混:将电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混8分钟;
(2)混料:将另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中混合8分钟,加入结合剂混合8分钟,再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉20分钟,将步骤(1)中预混的原料加入混砂机,混合20分钟,制成泥料;
(3)塑形:将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在2T/cm2的压力下压制成型;(4)干燥:将步骤(3)中压制成型的砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%;
(5)烧制:送入隧道窑内,在还原气氛中,400℃预热30分钟,然后900℃下焙烧1.5小时,之后控制温度1300℃下焙烧1.5小时,最后控制温度1800℃焙烧8小时;
(6)冷却,拣选,检验,包装入库。
随机取样,检测各性能,结果如表1所示。
实施例2:
一种金属高铬砖,由以下质量百分比的原料组成:电熔氧化铬:59%;烧结氧化铬颗粒:15%;铬刚玉颗粒:15%;氧化铝微粉:2%;氧化镁微粉:2%;氧化锆微粉:2%;氧化钇微粉:0.5%;镧及镧系金属氧化物微粉:0.5%;金属铝微粉:0.5%;金属铬微粉:0.5%;金属锆微粉:0.5%;金属钇微粉:0.5%;结合剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样进行高温性能测试,结果如表1所示。
实施例3:
一种金属高铬砖,由以下质量百分比的原料组成:电熔氧化铬:57.5%;烧结氧化铬颗粒:15%;铬刚玉颗粒:15%;氧化铝微粉:2%;氧化镁微粉:2%;氧化锆微粉:2%;氧化钇微粉:1%;镧及镧系金属氧化物微粉:1%;金属铝微粉:0.5%;金属铬微粉:0.5%;金属锆微粉:0.5%;金属钇微粉:1%;结合剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样进行高温性能测试,结果如表1所示。
实施例4:
一种金属高铬砖,由以下质量百分比的原料组成:电熔氧化铬:54.5%;烧结氧化铬颗粒:
15%;铬刚玉颗粒:15%;氧化铝微粉:2%;氧化镁微粉:2%;氧化锆微粉:2%;氧化钇微粉:2%;镧及镧系金属氧化物微粉:2%;金属铝微粉:0.5%;金属铬微粉:0.5%;金属锆微粉:0.5%;金属钇微粉:2%;结合剂:2%。
生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样进行高温性能测试,结果如表1所示。
对比例:
市购普通高铬砖,随机取样进行高温性能测试,结果如表1所示。
表1:
从表1中可看出,使用本发明制造的金属高铬砖中杂质含量低,体积密度高,耐火度和荷重软化点显著高于市购高铬砖,且耐火度突破了2000℃,显气孔率也较市购高铬砖低,有较高的高温稳定性。而在常温和低温条件下,本发明和市购高铬砖无明显差异。
Claims (4)
1.一种金属高铬砖,其特征在于,由以下质量百分比的原料组成:
电熔氧化铬:50-75%;
烧结氧化铬颗粒:10-20%;
铬刚玉颗粒:10-20%;
氧化铝微粉:2-6%;
氧化镁微粉:2-6%;
氧化锆微粉:2-6%;
氧化钇微粉:0.1-2%;
镧系金属氧化物微粉:0.1-2%;
金属铝微粉:0.1-2%;
金属铬微粉:0.1-2%;
金属锆微粉:0.1-2%;
金属钇微粉:0.1-2%;
结合剂:2-6%;
其原料粒度如下:
电熔氧化铬:1-0.5mm;
烧结氧化铬颗粒:1-0.5mm;
铬刚玉颗粒:1-0.5mm;
氧化铝微粉:<0.088mm;
氧化镁微粉:<0.088mm;
氧化锆微粉:<0.088mm;
氧化钇微粉:d50=5μm;
镧系金属氧化物微粉:d50=5μm;
金属铝微粉:d50=5μm;
金属铬微粉:d50=5μm;
金属锆微粉:d50=5μm;
金属钇微粉:d50=5μm。
2.如权利要求1所述的一种金属高铬砖,其特征在于,所述电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒纯度不低于99%,氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉纯度不低于99.9%。
3.如权利要求1所述的一种金属高铬砖,其特征在于,所述结合剂由以下质量百分比的原料组成:
磷酸二氢铝:10-20%;
糊精:30-80%;
木质素磺酸钠溶液:20-60%。
4.一种如权利要求1所述的金属高铬砖的制备方法,其特征在于,步骤如下:
(1)预混:将一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入混砂机中预混5-10分钟;
(2)混料:将剩余另一批电熔氧化铬、烧结氧化铬颗粒和铬刚玉颗粒送入另一混砂机中混合5-10分钟,加入结合剂混合5-10分钟,再加入氧化铝微粉、氧化镁微粉、氧化锆微粉、氧化钇微粉、镧系金属氧化物微粉、金属铝微粉、金属铬微粉、金属锆微粉和金属钇微粉混合10-30分钟,最后加入步骤(1)中预混的原料,混合10-30分钟,制成泥料;
(3)塑形:将步骤(2)中制得的泥料放入送入制砖机模具内在1~4T/cm2的压力下压制成型;
(4)干燥:将步骤(3)中压制成型的砖自然干燥24h,至水分不高于0.5%;
(5)烧制:送入隧道窑内,在还原气氛中,300-500℃预热20-40分钟,然后800-1000℃下焙烧1-2小时,之后控制温度1200-1450℃下焙烧1-2小时,最后控制温度1700-1800℃焙烧4-10小时;
(6)冷却,拣选,检验,包装入库。
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