CN108911772A - 一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺 - Google Patents

一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺，属于高炉用耐火材料技术领域。其特征在于，原料重量份组成包括：堇青石16~20份、莫来石8.5~11.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7~9份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石8.5~11.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石10.5~13.5份、粒径小于0.074mm的红柱石15~19份、0.15mm~0.20mm白刚玉8.5~11.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉4~6份、高温氧化铝微粉4~6份、1#苏州土4~6份、双氢磷酸铝3.5~4.5份。制备方法先控制湿坯的体密度和气孔率，进而烧制，从而得到体积密度高、显气孔率低、热膨胀率小、耐火度高、荷重软化温度高、耐压强度高的冷却壁镶嵌用砖。

Description

一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺
技术领域
一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺，属于高炉用耐火材料技术领域。
背景技术
冷却壁是目前高炉普遍采用的一种冷却器形式，根据其材质不同分为铸铁冷却壁、铜冷却壁、钢冷却壁和钢一铜复合冷却壁等。冷却壁的工作原理是：通过面式冷却将高炉内传递出的热量顺畅地导出，避免高温热流直接抵达炉壳，将冷却壁安装在砖衬和炉壳之间以期达到该效果。采用全冷却壁结构的现代高炉，由炉底至炉喉的炉壳均安装了冷却壁或水冷壁，构成了全冷却的炉体结构。由高炉内传出的热量通过与冷却壁的热交换，将热量经冷却水传递到环境中。
镶砖冷却壁的结构为条状间隔排列的镶砖与铸铁筋板，热面为平面，具有便于挂渣的特点。冷却壁镶嵌用砖作为耐火材料，外层经冷却壁及时的带走热量，内层则处于高温环境。冷却壁镶嵌用砖所处环境的内外温差较大。目前的耐火材料做成的冷却壁镶嵌用砖在经过内外大温差的长时间影响后，会出现开裂、掉渣的问题，影响高炉的正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种体积密度大、显气孔率小、强度高、热膨胀率小的高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高炉冷却壁镶嵌用砖，其特征在于，原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm~1.4 mm的堇青石16~20份、粒径为1mm~3mm的莫来石8.5~11.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7~9份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石8.5~11.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石10.5~13.5份、粒径小于0.074mm的红柱石15~19份、粒径为0.15mm~0.20mm的白刚玉8.5~11.5份、粒径为0.04mm~0.05mm的亚白刚玉4~6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4~6份、粒径小于45μm的1#苏州土4~6份、双氢磷酸铝3.5~4.5份。
本发明针对高炉冷却壁的特殊环境提供一种冷却壁镶嵌用砖的配方。通过原料组成和原料粒径的搭配，控制烧成后的砖体组成和形态，提高砖的体积密度、降低显气孔率和热膨胀率的同时还提高耐火度、荷重软化温度、耐压强度。降低内外大温差的影响，防止砖体开裂、掉渣，保证更长的使用寿命。
砖体的组成包括Al2O3、Fe2O3和MgO；其中Al2O3所占的质量百分比为59.6%，Fe2O3所占的质量百分比为0.7%，MgO所占的质量百分比为2.5%。由上述原料组成烧制后的制品能够满足该砖体组成要求，保证砖体性能。
优选的，原料重量份组成包括：粒径为0.5mm~1.4mm的堇青石17~19份、粒径为1mm~3mm的莫来石9.5~10.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7.5~8.5份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石9.5~10.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石11.5~12.5份、粒径小于0.074mm的红柱石16~18份、0.15mm~0.20mm白刚玉9.5~10.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉4.5~5.6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4.5~5.6份、粒径小于45μm的1#苏州土4.5~5.6份、双氢磷酸铝溶液3.8~4.2份。优选的原料组成能够达到本发明最佳的砖体性能。
一种上述高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：所述的加工步骤为：
1）称料后先混练12~16分钟，加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3%~4%，混匀；
2）利用模具成型制成湿坯，利用打压控制湿坯体密度2.70g/cm3~2.75g/cm3，气孔率≤15%；
3）将湿坯干燥至残余水分≤0.8%后得干坯；
4）干坯装车烧制，烧成温度为1340℃~1360℃，升温速率为4℃/ hr~6℃/hr。
本发明的制备方法先通过控制加水量和打压的方式控制湿坯的体密度和气孔率，进而以特定的烧成制度烧制，保证物料之间充分的反应结合，从而得到体积密度高、显气孔率低、热膨胀率小、耐火度高、荷重软化温度高、耐压强度高的冷却壁镶嵌用砖。
优选的，步骤1）所述混练的时间为15~16分钟，所述的水分在总物料中所占的质量百分比为3.4%~3.6%。优选的加水量更容易在打压时得到更合适的体密度和气孔率。
优选的，步骤2）所述的湿坯体密度2.74g/cm3~2.75g/cm3，气孔率13%~13.5%。优选的体密度和气孔率能够得到更优异的砖体性能。
优选的，步骤3）所述干坯的残余水分为0.5%~0.6%。优选的干燥程度能够在烧制过程中更好的烧结，形成显气孔率更低的砖体。
优选的，步骤4）所述的烧成温度为1345℃~1355℃，所述升温阶段的升温速率为4.5℃/ hr~5.5℃/hr。
与现有技术相比，本发明的一种高炉冷却壁镶嵌用砖及其生产工艺所具有的有益效果是：本发明针对高炉冷却壁的特殊环境提供一种冷却壁镶嵌用砖的配方和制备方法。通过原料组成和原料粒径的搭配，控制烧成后的砖体组成和形态，制备方法先通过控制加水量和打压的方式控制湿坯的体密度和气孔率，进而以特定的烧成制度烧制，保证物料之间充分的反应结合，提高砖的体积密度、降低显气孔率和热膨胀率的同时还提高耐火度、荷重软化温度、耐压强度。降低内外大温差的影响，防止砖体开裂、掉渣，保证更长的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
实施例1
1）原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石18份、粒径为1mm~3mm的莫来石10份、粒径为1mm~2mm的红柱石8份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石10份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石12份、粒径小于0.074mm的红柱石17份、0.15mm~0.20mm白刚玉10份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉5份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉5份、粒径小于45μm的1#苏州土5份、双氢磷酸铝溶液4份。加料顺序：先加颗粒料干混2分钟，再加结合剂，最后加入混合粉，有效混练时间15分钟；
2）加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3.5%；
3）成型：模型缩尺：模型制作时，控制底板-0.5mm，拔模锥度-0.5 mm。打压次数： ≥10次；湿坯控制参数：湿坯体密： 2.75g/cm3、气孔率： 13.3%；
4）干燥及装车：干坯残余水分： 0.55%；装车：窑边批中上部，不接触火焰，窑车前后部架设挡砖。装车用垫砂可用1mm~2mm石英垫砂；
5）烧成温度及保温时间：（1345℃~1355℃）*5℃/hr；确保5个高温点。最高温度点不高于1370℃。
实施例2
1）原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石17份、粒径为1mm~3mm的莫来石10.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7.5份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石10.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石11.5份、粒径小于0.074mm的红柱石18份、0.15mm~0.20mm白刚玉9.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉5.6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4.5份、粒径小于45μm的1#苏州土5.6份、双氢磷酸铝溶液3.8份。加料顺序：先加颗粒料干混2分钟，再加结合剂，最后加入混合粉，有效混练时间16分钟；
2）加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3.6%；
3）成型：模型缩尺：模型制作时，控制底板-0.5mm，拔模锥度-0.5 mm。打压次数： ≥10次；湿坯控制参数：湿坯体密： 2.74g/cm3、气孔率：13.5%；
4）干燥及装车：干坯残余水分： 0.6%；装车：窑边批中上部，不接触火焰，窑车前后部架设挡砖。装车用垫砂可用1mm~2mm石英垫砂；
5）烧成温度及保温时间：（1345℃~1355℃）*5.5℃/hr；确保5个高温点。最高温度点不高于1370℃。
实施例3
1）原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石19份、粒径为1mm~3mm的莫来石9.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石8.5份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石9.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石12.5份、粒径小于0.074mm的红柱石16份、0.15mm~0.20mm白刚玉10.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉4.5份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉5.6份、粒径小于45μm的1#苏州土4.5份、双氢磷酸铝溶液4.2份。加料顺序：先加颗粒料干混2分钟，再加结合剂，最后加入混合粉，有效混练时间15分钟；
2）加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3.4%；
3）成型：模型缩尺：模型制作时，控制底板-0.5mm，拔模锥度-0.5 mm。打压次数： ≥10次；湿坯控制参数：湿坯体密： 2.75g/cm3、气孔率： 13%；
4）干燥及装车：干坯残余水分： 0.5%；装车：窑边批中上部，不接触火焰，窑车前后部架设挡砖。装车用垫砂可用1mm~2mm石英垫砂；
5）烧成温度及保温时间：（1345℃~1355℃）*4.5℃/ hr；确保5个高温点。最高温度点不高于1370℃。
实施例4
1）原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石16份、粒径为1mm~3mm的莫来石11.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石11.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石10.5份、粒径小于0.074mm的红柱石19份、0.15mm~0.20mm白刚玉8.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4份、粒径小于45μm的1#苏州土6份、双氢磷酸铝3.5份。加料顺序：先加颗粒料干混2分钟，再加结合剂，最后加入混合粉，有效混练时间不低于14分钟；
2）加水至水分在总物料中所占的质量百分比为4%；
3）成型：模型缩尺：模型制作时，控制底板-0.5mm，拔模锥度-0.5 mm。打压次数： ≥10次；湿坯控制参数：湿坯体密：2.70g/cm3、气孔率：15%；
4）干燥及装车：干坯残余水分： 0.7%；装车：窑边批中上部，不接触火焰，窑车前后部架设挡砖。装车用垫砂可用1mm~2mm石英垫砂；
5）烧成温度及保温时间：（1340℃~1360℃）*6℃/hr；确保5个高温点。最高温度点不高于1370℃。
实施例5
1）原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石20份、粒径为1mm~3mm的莫来石8.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石9份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石8.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石13.5份、粒径小于0.074mm的红柱石19份、0.15mm~0.20mm白刚玉11.5份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉4份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉6份、粒径小于45μm的1#苏州土4份、双氢磷酸铝4.5份。加料顺序：先加颗粒料干混2分钟，再加结合剂，最后加入混合粉，有效混练时间不低于12分钟；
2）加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3%；
3）成型：模型缩尺：模型制作时，控制底板-0.5mm，拔模锥度-0.5 mm。打压次数： ≥10次；湿坯控制参数：湿坯体密： 2.75g/cm3、气孔率：12%；
4）干燥及装车：干坯残余水分： 0.8%；装车：窑边批中上部，不接触火焰，窑车前后部架设挡砖。装车用垫砂可用1mm~2mm石英垫砂；
5）烧成温度及保温时间：（1340℃~1360℃）*4℃/ hr；确保5个高温点。最高温度点不高于1370℃。
对比例1
原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm ~1.4 mm的堇青石10份、粒径为1mm~3mm的莫来石18份、粒径为74μm ~2mm的红柱石47份、0.15mm~0.20mm白刚玉10份、0.04mm~0.05mm亚白刚玉5份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉5份、粒径小于45μm的1#苏州土5份、双氢磷酸铝溶液4份。制备过程同实施例1。
表1 实施例和对比例所得冷却壁镶嵌用砖的理化指标
。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种高炉冷却壁镶嵌用砖，其特征在于，原料重量份组成包括：粒径为0.5 mm~1.4mm的堇青石16~20份、粒径为1mm~3mm的莫来石8.5~11.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7~9份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石8.5~11.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石10.5~13.5份、粒径小于0.074mm的红柱石15~19份、粒径为0.15mm~0.20mm的白刚玉8.5~11.5份、粒径为0.04mm~0.05mm的亚白刚玉4~6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4~6份、粒径小于45μm的1#苏州土4~6份、双氢磷酸铝3.5~4.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖，其特征在于：砖体的组成包括Al2O3、Fe2O3和MgO；其中Al2O3所占的质量百分比为59.6%，Fe2O3所占的质量百分比为0.7%，MgO所占的质量百分比为2.5%。
3.根据权利要求1所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖，其特征在于：原料重量份组成包括：粒径为0.5mm~1.4 mm的堇青石17~19份、粒径为1mm ~3mm的莫来石9.5~10.5份、粒径为1mm~2mm的红柱石7.5~8.5份、粒径为0.5mm~1mm的红柱石9.5~10.5份、粒径为74μm~0.5mm的红柱石11.5~12.5份、粒径小于0.074mm的红柱石16~18份、粒径为0.15mm~0.20mm的白刚玉9.5~10.5份、粒径为0.04mm~0.05mm的亚白刚玉4.5~5.6份、粒径小于5μm的高温氧化铝微粉4.5~5.6份、粒径小于45μm的1#苏州土4.5~5.6份、双氢磷酸铝溶液3.8~4.2份。
4.一种权利要求1~3所述的高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：加工步骤为：
1）称料后先混练12~16分钟，加水至水分在总物料中所占的质量百分比为3%~4%，混匀；
2）利用模具成型制成湿坯，利用打压控制湿坯体密度2.70g/cm3~2.75g/cm3，气孔率≤15%；
3）将湿坯干燥至残余水分≤0.8%后得干坯；
4）干坯装车烧制，烧成温度为1340℃~1360℃，升温速率为4℃/ hr~6℃/hr。
5.根据权利要求4所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：步骤1）所述混练的时间为15~16分钟，所述的水分在总物料中所占的质量百分比为3.4%~3.6%。
6.根据权利要求4所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：步骤2）所述的湿坯体密度2.74g/cm3~2.75g/cm3，气孔率13%~13.5%。
7.根据权利要求4所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：步骤3）所述干坯的残余水分为0.5%~0.6%。
8.根据权利要求4所述的一种高炉冷却壁镶嵌用砖的生产工艺，其特征在于：步骤4）所述的烧成温度为1345℃~1355℃，所述升温阶段的升温速率为4.5℃/ hr~5.5℃/hr。
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