一種耐火材料和風(fēng)口組合磚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耐火材料和風(fēng)口組合磚，該耐火材料由包括以下組分的原料制得:粒徑為0.088～8mm的顆粒料66～76重量份和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24～34重量份；顆粒料包括質(zhì)量比為50～70:3～7:2～6:1～3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂；細(xì)粉包括質(zhì)量比為7～11:5～9:3～7:2～6:2～6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉。該耐火材料以剛玉和碳化硅為主要原料，以紅柱石、硅線石、石英砂、煅燒α氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉改善耐火材料的晶相結(jié)構(gòu)，降低耐火材料的顯氣孔率，提高其抗沖刷、抗渣抗堿性、抗氧化性、耐磨及抗熱震性能。
【專利說明】
一種耐火材料和風(fēng)口組合磚
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)口組合磚技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐火材料和風(fēng)口組合磚。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐是煉鐵生產(chǎn)的主要熱工設(shè)備，其風(fēng)口部位是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。風(fēng)口前 產(chǎn)生的高溫煤氣以很高的速度上升，其溫度約在1600°C以上；1450°C~1550°C左右的高溫 鐵水和爐渣經(jīng)爐腹流向爐缸，高溫焦炭不停地向下運(yùn)動(dòng)，并且在風(fēng)口部位有焦炭的高速回 旋運(yùn)動(dòng)，各種高溫冶金反應(yīng)在這個(gè)區(qū)域劇烈地進(jìn)行，因此，高爐的風(fēng)口部位的耐火材料處于 很惡劣的工作條件中。對(duì)高爐的風(fēng)口部位的耐火材料的要求是:耐高溫、耐爐渣的侵蝕、抗 堿性好、抗煤氣和鐵水、爐渣的沖刷、熱震穩(wěn)定性好、抗COdPH 2O的氧化。
[0003] 目前，高爐風(fēng)口部位的耐火材料為組合磚，所述組合磚是通過一磚一模人工搗制 法、母磚機(jī)械切割法、機(jī)壓成型法或機(jī)壓-振動(dòng)成型法等生產(chǎn)出單體磚，再將各個(gè)單體磚組 裝而成。用于這個(gè)部位的風(fēng)口組合磚有Si 3N4結(jié)合SiC磚、Sialon陶瓷結(jié)合SiC磚及塑性相復(fù) 合剛玉磚等。但現(xiàn)有的這些風(fēng)口組合磚性價(jià)比不高，抗沖刷和抗渣抗堿性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種耐火材料和風(fēng)口組合磚，本發(fā)明提供的耐 火材料具有優(yōu)異的抗沖刷和抗渣抗堿性能。
[0005] 本發(fā)明提供了一種耐火材料，由包括以下原料的組分制得：
[0006] 粒徑為0.088~8mm的顆粒料66~76重量份；
[0007] 和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重量份；
[0008] 所述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70:3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石 英砂;細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7:2~6:2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化鋁微 粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉。
[0009] 優(yōu)選地，所述顆粒料包括粒徑為5~8mm的顆粒料和粒徑為3~5mm的顆粒料;所述 粒徑為5~8_的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為32%~42%;
[0010] 所述粒徑為3~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為18%~28%。
[0011] 優(yōu)選地，所述顆粒料包括粒徑為1~3mm的顆粒料和粒徑為0.088~Imm的顆粒料； 所述粒徑為1~3mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為9%~19% ;
[0012] 所述粒徑為0.088~Imm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為21 %~31 %。
[0013] 優(yōu)選地，所述棕剛玉的體積密度2 3.8g/cm3,棕剛玉的顯微硬度為1800~2000; [0014]所述碳化硅的體積密度2 3.2g/cm3,碳化硅的莫氏硬度為9.2。
[0015]本發(fā)明提供了一種風(fēng)口組合磚，由以下方法制得：
[0016]將2~6重量份的二氧化娃微粉、2~6重量份的莫來石生料粉、0.05~0.35重量份 的減水劑與4~8重量份的水球磨，得到泥漿，然后將66~76重量份的粒徑為0.088~8mm的 顆粒料、余下重量份的粒徑大于〇小于〇.〇88mm的細(xì)粉和上述泥漿混合，得到泥料;所述顆粒 料包括質(zhì)量比為50~70:3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;余下細(xì)粉包 括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7的剛玉粉、碳化硅粉和煅燒α氧化鋁微粉。
[0017] 將所述泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型，得到磚坯；
[0018] 將所述磚坯進(jìn)行干燥和燒成，再進(jìn)行切磨和組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。
[0019] 優(yōu)選地，所述燒成的溫度為1470°C~1480°C ;所述燒成的時(shí)間為12~14小時(shí)。
[0020]優(yōu)選地，所述泥漿配料前將進(jìn)行真空攪拌;所述真空攪拌的速度為35~38rpm;所 述真空攪拌的時(shí)間為60~90min。
[0021] 優(yōu)選地，所述離心成型時(shí)的離心速度為1400~1500rpm;所述離心成型時(shí)的離心時(shí) 間為4min~5min〇
[0022] 優(yōu)選地，所述風(fēng)口組合磚的顯氣孔率為8~10 % ;風(fēng)口組合磚的密度為3.10~ 3·25g/cm3。
[0023]本發(fā)明提供了一種耐火材料，由包括以下組分的原料制得:粒徑為0.088~8mm的 顆粒料66~76重量份和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重量份;顆粒料包括質(zhì)量比為 50~70:3~7:2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11:5~ 9:3~7: 2~6: 2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉。 本發(fā)明提供的耐火材料基于顆粒最緊密堆積原理和微粉技術(shù)，以剛玉和碳化硅為主要原 料，以紅柱石、硅線石、石英砂、煅燒α氧化鋁微粉、硅微粉和莫來石生料粉改善耐火材料的 晶相結(jié)構(gòu)，降低耐火材料的顯氣孔率并縮小氣孔孔徑，使其組織結(jié)構(gòu)均勻、無層裂，致密性 尚，強(qiáng)度尚，從而提尚耐火材料的抗沖刷和抗?jié)O抗喊性能。另外，本發(fā)明提供的耐火材料還 具有優(yōu)異的抗氧化性、耐磨性和抗熱震性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的耐火材料制備的 風(fēng)口組合磚的顯氣孔率為8~10 % ;體積密度為3.1~3.25g/cm3;耐壓為151~184MPa;重?zé)?變化率為+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重軟化點(diǎn)為1650~1700°C ;蠕變率為0.24~ 0.61 % ;熱震穩(wěn)定性為52~71次;抗鐵水熔蝕率為1.0~1.5% ;抗渣性為8~10 % ;抗堿性為 8~11 % ;抗氧化性為0 · 006~0 · 008g/cm2;耐磨性為2 · 1~3 · 8cm3。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明提供了 一種耐火材料，由包括以下組分的原料制得：
[0025] 粒徑為0 · 088~8mm的顆粒料66~76重量份；
[0026] 和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重量份；
[0027] 所述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70:3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石 英砂；
[0028] 所述細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11: 5~9: 3~7: 2~6: 2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α 氧化鋁微粉、硅微粉和莫來石生料粉。
[0029]本發(fā)明提供的耐火材料基于顆粒最緊密堆積原理和微粉技術(shù)，以剛玉和碳化硅為 主要原料，所述剛玉包括顆粒料中的棕剛玉和細(xì)粉中的剛玉粉，以紅柱石、硅線石、石英砂、 煅燒α氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉改善耐火材料的晶相結(jié)構(gòu)，降低耐火材料 的顯氣孔率并縮小氣孔孔徑，使其組織結(jié)構(gòu)均勻、無層裂，致密性高，強(qiáng)度高，從而提高耐火 材料的抗沖刷和抗渣抗堿性能。另外，本發(fā)明提供的耐火材料還具有優(yōu)異的抗氧化性、耐磨 和抗熱震性能。該耐火材料制備的風(fēng)口組合磚的性價(jià)比較高，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0030]本發(fā)明提供的耐火材料的制備原料包括粒徑為0.088~8mm的顆粒料66~76重量 份;所述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70:3~7:2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂； [0031 ] 在本發(fā)明中，所述顆粒料包括粒徑為5~8mm的顆粒料和粒徑為3~5mm的顆粒料； 所述粒徑為5~8_的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為32%~42%;所述粒徑為3 ~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為18%~28%。在本發(fā)明中，所述顆粒料包 括粒徑為1~3mm的顆粒料和粒徑為0.088~Imm的顆粒料;所述粒徑為1~3mm的顆粒料在所 有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為9%~19% ;所述粒徑為0.088~Imm的顆粒料在所有顆粒料 中的質(zhì)量占比優(yōu)選為21 %~31 %。
[0032]在本發(fā)明中，所述棕剛玉的體積密度優(yōu)選23.8g/cm3,棕剛玉的顯微硬度優(yōu)選為 1800~2000。在本發(fā)明中，所述棕剛玉是用礬土、碳素材料、鐵肩三種原料在電爐中經(jīng)過熔 化還原而制得的棕褐色人造剛玉;棕剛玉的主要化學(xué)成份是Al 2O3，其含量在94.5%~97%， 還含有少量的Fe、Si、Ti等。
[0033]在本發(fā)明中，所述碳化硅的體積密度優(yōu)選23.2g/cm3;所述碳化硅的莫氏硬度優(yōu) 選為9.2;所述碳化硅的膨脹系數(shù)優(yōu)選為4.5~5.(^HT6Tr1。在本發(fā)明中，所述碳化硅耐高 溫、耐腐蝕、抗沖刷、耐磨、抗熱震，且制品在空氣氣氛中燒成時(shí)，制品表面碳化硅易被氧化， 生成二氧化硅氧化物保護(hù)膜，阻止內(nèi)部碳化硅繼續(xù)被氧化。
[0034]在本發(fā)明中，所述棕剛玉和碳化硅均為耐火材料的主要原料。本發(fā)明對(duì)棕剛玉和 碳化硅的來源沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的棕剛玉和碳化硅即可，如可以 米用其市售商品。
[0035] 在本發(fā)明中，所述紅柱石的硬度優(yōu)選為7.0~7.5;所述紅柱石的體積密度優(yōu)選為 3.13~3.16g/cm3;在本發(fā)明中，所述娃線石的硬度優(yōu)選為6.5~7.5;所述娃線石的體積密 度優(yōu)選為3.23~3.27g/cm 3。在本發(fā)明中，所述紅柱石和硅線石在燒成及高溫使用過程中， 能夠逐步分解并持續(xù)二次莫來石化，產(chǎn)生莫來石高溫相，有利于制品如風(fēng)口組合磚的荷軟、 蠕變及熱震等高溫性能提高，同時(shí)，該反應(yīng)產(chǎn)生一定體積膨脹，可以縮小氣孔孔徑，抵消制 品的尚溫?zé)Y(jié)收縮，有利于提尚制品如風(fēng)口組合磚的尚溫體積穩(wěn)定性。
[0036] 在本發(fā)明中，所述石英砂優(yōu)選為精制石英砂;所述精制石英砂的SiO2的含量?jī)?yōu)選 為99 %~99.5 %。在本發(fā)明中，所述耐火材料添加石英砂，其中的SiO2能夠發(fā)生位移或重建 晶型轉(zhuǎn)變，改變耐火材料的晶相結(jié)構(gòu)，使耐火材料在高溫?zé)Y(jié)和使用過程中產(chǎn)生持續(xù)的體 積膨脹，可以縮小氣孔孔徑，有利于制品如風(fēng)口組合磚的荷軟、蠕變、強(qiáng)度及耐磨性能的提 尚，也可平衡制品如風(fēng)口組合磚的尚溫?zé)Y(jié)收縮，提尚制品的尚溫體積穩(wěn)定性。
[0037] 在本發(fā)明中，所述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70: 3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱 石、娃線石和石英砂;優(yōu)選包括質(zhì)量比為52~68:3.5~6.5:2.5~5.5:1.5~2.5的棕剛玉、 紅柱石、硅線石和石英砂。
[0038]本發(fā)明提供的耐火材料的制備原料包括粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重 量份;所述細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7: 2~6: 2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化 鋁微粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉。
[0039]在本發(fā)明中，所述細(xì)粉包括剛玉粉;所述剛玉粉優(yōu)選白剛玉粉和/或板狀剛玉粉。 所述白剛玉，呈白色、晶體巨大、多孔，晶體為長(zhǎng)條形和菱形，Al2O3含量在98.5%以上，并含 有少量Fe 2〇3、Si02和Na2O等雜質(zhì)，具有耐高溫和抗侵蝕性等特點(diǎn)；所述板狀剛玉，Al 2O3含量 在99%以上，晶形板狀、高純、致密，具有高導(dǎo)熱性、抗熱震性和耐侵蝕性等特點(diǎn)。本發(fā)明中， 所述剛玉粉作為基質(zhì)部分主要原料，保證制品良好的抗熱震性、耐磨耐侵蝕性和高溫綜合 性能。
[0040] 在本發(fā)明中，所述細(xì)粉包括煅燒α氧化鋁微粉。在本發(fā)明中，所述煅燒α氧化鋁微粉 為超微粉，平均粒徑優(yōu)選為2~4μπι，活性好;其加入，一方面，起填充作用，使基質(zhì)部分趨于 最緊密堆積，降低氣孔和縮小氣孔孔徑；另一方面，加強(qiáng)基質(zhì)，提高燒結(jié)活性，降低燒結(jié)溫 度，提高制品強(qiáng)度、耐磨、抗沖刷和抗渣抗堿侵蝕性能。
[0041] 在本發(fā)明中，所述細(xì)粉包括二氧化硅微粉;所述二氧化硅微粉為無定形Si02(非晶 態(tài)），其顆粒極細(xì)，優(yōu)選為粒徑大于〇小于等于5wii的二氧化硅微粉，其平均粒徑優(yōu)選為0.15μ m，比表面積優(yōu)選為20~30m 2/g。二氧化娃微粉的加入，第一，能夠起填充作用，使基質(zhì)部分 趨于最緊密堆積，降低和縮小氣孔;第二，能夠加強(qiáng)基質(zhì)，提高燒結(jié)活性，降低燒結(jié)溫度，提 高制品強(qiáng)度;第三，能夠與煅燒α氧化鋁微粉極易反應(yīng)生成莫來石相，從而提高制品荷軟、蠕 變等尚溫性能，提尚制品抗沖刷、抗?jié)O抗喊侵蝕性能。
[0042] 在本發(fā)明中，所述細(xì)粉包括莫來石生料粉。在本發(fā)明中，所述莫來石生料粉優(yōu)選為 粒徑大于0且小于等于0.074mm的莫來石生料粉。在本發(fā)明中，由于莫來石生料粉具有類似 莫來石理論組成成分，在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)化為A3S2相，而A3S2相具有熔點(diǎn)高、膨脹系數(shù)小、抗熱 震性好、抗懦變性尚等優(yōu)點(diǎn)，其加入能提尚制品的尚溫性能。
[0043] 在本發(fā)明中，上述組分中，顆粒料和細(xì)粉的質(zhì)量比為66~76:24~34,比例升高則 顆粒多細(xì)粉偏少，達(dá)不到最緊密堆積，細(xì)粉不足以填充顆粒間隙，導(dǎo)致制品結(jié)構(gòu)疏松，顯氣 孔率升高，氣孔孔徑大，抗侵蝕、抗沖刷能力下降；比例降低，同樣達(dá)不到最緊密堆積，顆粒 偏少細(xì)粉偏多，多余的細(xì)粉累積會(huì)破壞顆粒搭建的骨架，導(dǎo)致制品高溫性能降低。
[0044] 在本發(fā)明中，所述耐火材料的制備方法優(yōu)選按照以下方法進(jìn)行：
[0045] 將2~6重量份的二氧化娃微粉、2~6重量份的莫來石生料粉、0.05~0.35重量份 的減水劑與4~8重量份的水球磨，得到泥漿，然后將66~76重量份的粒徑為0.088~8mm的 顆粒料、余下重量份的粒徑大于〇且小于〇. 〇88mm的細(xì)粉和上述泥漿混合，得到泥料;所述顆 粒料包括質(zhì)量比為50~70:3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;余下細(xì)粉 包括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7的剛玉粉、碳化硅粉和煅燒α氧化鋁微粉。
[0046] 將所述泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型，得到磚坯；
[0047] 將所述磚坯進(jìn)行干燥和燒成，再進(jìn)行切磨和組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。
[0048] 在本發(fā)明中，所述粒徑為0.088~8mm的顆粒料和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉包 括的組分和組分的來源與上述技術(shù)方案一致，在此不再贅述。
[0049]在本發(fā)明中，所述燒成的溫度優(yōu)選為1470°C~1480°C;所述燒成的時(shí)間優(yōu)選為12 ~14小時(shí)。
[0050]本發(fā)明還提供了一種風(fēng)口組合磚，所述風(fēng)口組合磚是一種耐火材料。本發(fā)明對(duì)其 形狀沒有特殊的限制，可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0051 ]在本發(fā)明中，所述風(fēng)口組合磚的顯氣孔率優(yōu)選為8~10% ;所述風(fēng)口組合磚的密度 優(yōu)選為 3.10~3.25g/cm3〇
[0052]本發(fā)明提供了一種風(fēng)口組合磚，由以下方法制得：
[0053]將2~6重量份的二氧化硅微粉、2~6重量份的莫來石生料粉、0.05~0.35重量份 的減水劑與4~8重量份的水球磨，得到泥漿，然后將66~76重量份的粒徑為0.088~8mm的 顆粒料、余下重量份的粒徑大于〇小于〇.〇88mm的細(xì)粉和上述泥漿混合，得到泥料;所述顆粒 料包括質(zhì)量比為50~70:3~7: 2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;余下細(xì)粉包 括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7的剛玉粉、碳化硅粉和煅燒α氧化鋁微粉。
[0054]將所述泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型，得到磚坯；
[0055] 將所述磚坯進(jìn)行干燥和燒成，再進(jìn)行切磨和組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。
[0056] 在本發(fā)明中，所述顆粒料、細(xì)粉的種類、用量和來源與上述技術(shù)方案所述顆粒料、 細(xì)粉的種類、用量和來源一致，在此不再贅述。
[0057] 本發(fā)明先將二氧化硅微粉、莫來石生料粉、水和減水劑在球磨機(jī)內(nèi)一起球磨，制得 泥漿。在本發(fā)明中，二氧化硅微粉、莫來石生料粉、水和減水劑的質(zhì)量比優(yōu)選為2~6:2~6:4 ~8:0.15~0.35。本發(fā)明優(yōu)選在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的球磨機(jī)中進(jìn)行泥漿的制備。在本發(fā) 明中，所述減水劑包括有機(jī)減水劑和無機(jī)減水劑，優(yōu)選無機(jī)減水劑;所述無機(jī)減水劑優(yōu)選為 三聚磷酸鈉。在本發(fā)明中，泥漿制備時(shí)間優(yōu)選為5~6h。
[0058] 本發(fā)明將棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂在混砂機(jī)內(nèi)先混合，混合的時(shí)間優(yōu)選為 1~2min，然后加入泥漿，混合4~6min后加入余下細(xì)粉部分，再混練15~20min得到泥料?；?合的設(shè)備優(yōu)選為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的強(qiáng)制混砂機(jī)。本發(fā)明優(yōu)選在泥漿配料前將進(jìn)行真空 攪拌;所述真空攪拌的壓力優(yōu)選為1500~1800Pa，所述真空攪拌的速度優(yōu)選為35~38rpm; 所述真空攪拌的溫度優(yōu)選為20~25°C ;所述真空攪拌的時(shí)間優(yōu)選為60~90min。在本發(fā)明 中，通過對(duì)泥漿進(jìn)行真空攪拌能夠使制得的磚坯的氣孔率更低，組織更致密，耐壓強(qiáng)度更 高。在本發(fā)明中，所述磚還的密度優(yōu)選為3.10~3.25g/cm 3。
[0059] 得到泥料后，本發(fā)明將所述泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型，得到磚坯。 在本發(fā)明中，所述石膏母模優(yōu)選采用整體造型的方法制備：即所述石膏母模優(yōu)選按照公開 號(hào)為CN 87102012A的專利中記載的石膏母模的方法進(jìn)行制備：
[0060] 將石膏母磚按設(shè)計(jì)要求組成一個(gè)組合體，根據(jù)組合體的相貫關(guān)系劃出相貫線，沿 相貫線進(jìn)行整體切削加工，再將其解體，得到石膏子磚。
[0061] 更具體地，所述石膏母模的制備方法為：先將各組合磚的石膏母磚按設(shè)計(jì)要求組 成一個(gè)整體，然后根據(jù)組合體的相貫關(guān)系在石膏母磚組成的整體表面劃出相貫線，再沿相 貫線進(jìn)行整體切削加工，切除多余部分后將其解體，便得到具有所設(shè)計(jì)組合磚外形的石膏 子磚模型，進(jìn)而用它翻制得到石膏母模。
[0062] 本發(fā)明將經(jīng)過真空攪拌后的泥漿所配泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型。 本發(fā)明優(yōu)選在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的離心機(jī)上進(jìn)行離心成型。泥料中的顆粒和細(xì)粉在離心 力的作用下進(jìn)一步緊密堆積，使得磚坯的密度增高。離心成型時(shí)，磚坯的密度隨著離心力的 增大而提高。在本發(fā)明中，所述離心成型時(shí)的離心速度為1400~1500rpm;所述離心成型時(shí) 的離心時(shí)間為4~5min。在本發(fā)明中，所述磚還的密度優(yōu)選為3.10~3.25g/cm 3。
[0063] 得到磚坯后，本發(fā)明將所述磚坯進(jìn)行干燥和燒成，再進(jìn)行切磨和組合裝配，得到風(fēng) 口組合磚。本發(fā)明在燒成前先進(jìn)行干燥;所述干燥的方式優(yōu)選為紅外線干燥。本發(fā)明對(duì)紅外 線干燥的方式?jīng)]有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的紅外線干燥技術(shù)方案即可。在 本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為20~140°C;所述干燥的時(shí)間優(yōu)選為36~40小時(shí)。本發(fā)明 優(yōu)選在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的隧道窯內(nèi)進(jìn)行燒成;所述隧道窯的長(zhǎng)度為125.4m;本發(fā)明優(yōu) 選在空氣氣氛下進(jìn)行燒成;在本發(fā)明中，所述燒成的溫度優(yōu)選為1470Γ~1480°C;所述燒成 的時(shí)間優(yōu)選為12~14小時(shí)。
[0064] 本發(fā)明將磚坯燒成得到單體磚后優(yōu)選進(jìn)行切磨加工，再進(jìn)行組合裝配，得到風(fēng)口 組合磚。在本發(fā)明中，所述磚坯的形狀根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)計(jì)，可能相同，也可能不相同。
[0065] 本發(fā)明提供的風(fēng)口組合磚的制備方法通過采用整體造型制備石膏母模和泥漿真 空攪拌澆注離心成型工藝，使得風(fēng)口組合磚組織致密，顯氣孔率較低，氣孔孔徑較小，無層 裂、組織均勻，各單體磚互相嚙合鎖緊力強(qiáng)，整體性好，不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)、移位、剝落、掉磚等現(xiàn) 象，壽命滿足高爐一代爐役。
[0066]本發(fā)明按照GB/T 6900.4-2006粘土、高鋁質(zhì)耐火材料化學(xué)分析方法中的EDTA容量 法測(cè)定了組合磚中氧化鋁含量，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚中氧化鋁含量較高。
[0067]本發(fā)明按照GB/T 6900.3-2006粘土、高鋁質(zhì)耐火材料化學(xué)分析方法中的鄰二氮雜 菲光度法測(cè)定了組合磚中三氧化二鐵含量，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚中三氧化二鐵 含量較低。
[0068]本發(fā)明按照GB/T 16555.2-1996碳化硅耐火材料化學(xué)分析方法中的氣體容量法測(cè) 定碳化硅量，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚中碳化硅含量適中。
[0069] 本發(fā)明按照GB/T 2997-2000中致密定形耐火制品顯氣孔率、吸水率、體積密度和 真氣孔率試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的顯氣孔率和體積密度，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚 具有較低的顯氣孔率和較高的體積密度。
[0070] 本發(fā)明按照GB/T 5072-1985致密定形耐火制品常溫耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法測(cè)試了組 合磚的耐壓強(qiáng)度，即抗沖刷性能，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有較高的耐壓強(qiáng)度，即 優(yōu)異的抗沖刷性能。
[0071] 本發(fā)明按照GB/T 5988-1986致密定形耐火制品重?zé)€變化試驗(yàn)方法測(cè)試了組合 磚的重?zé)€變化率，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚重?zé)€變化率較小。
[0072]本發(fā)明按照GB/T 7322-2007耐火材料耐火度試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的耐火度，結(jié) 果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有較高的耐火度。
[0073] 本發(fā)明按照YB/T 370-1995耐火制品荷重軟化溫度試驗(yàn)方法(非示差-升溫法)測(cè) 試了組合磚的荷重軟化點(diǎn)，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚荷重軟化點(diǎn)較高。
[0074]本發(fā)明按照GB/T 5073-1985耐火制品壓蠕變?cè)囼?yàn)方法測(cè)試了組合磚的蠕變率，結(jié) 果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有較低的蠕變率。
[0075]本發(fā)明按照YB/T 376.1-1995耐火制品抗熱震性試驗(yàn)方法(水-急冷法)測(cè)試了組 合磚的熱震穩(wěn)定性，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的熱震穩(wěn)定性。
[0076]本發(fā)明按照GB/T 14983耐火材料抗堿性試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的抗堿性，結(jié)果表 明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的抗堿性能。
[0077]本發(fā)明按照GB/T 18301耐火材料的常溫耐磨性試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的耐磨性， 結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的耐磨性能。
[0078]本發(fā)明按照YB/T 117高爐用耐火材料抗渣性試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的抗渣性，結(jié) 果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的抗渣性能。
[0079] 本發(fā)明按照YB/T 4036高爐炭塊鐵水熔蝕指數(shù)試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的鐵水熔蝕 指數(shù)，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的抗鐵水熔蝕性能。
[0080] 按照GB/T 13244含碳耐火材料的抗氧化性試驗(yàn)方法測(cè)試了組合磚的抗氧化性:將 試樣切成邊長(zhǎng)為50mm的立方體，置于試驗(yàn)爐內(nèi)，以5L/min的流量向爐內(nèi)通空氣，按10°C/min 的速率升至1400°C，恒溫5hr，冷卻至室溫后，測(cè)量試樣氧化前后的質(zhì)量，計(jì)算氧化后單位面 積的質(zhì)量變化來衡量試樣抗氧化性的好壞。結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚具有良好的抗 氧化性能。
[0081] 為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種耐火材料和風(fēng)口組 合磚進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0082] 實(shí)施例1
[0083]根據(jù)某一高爐風(fēng)口設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行組合磚的整體設(shè)計(jì)，即按照專利號(hào)為87102012的 中國專利進(jìn)行整體造型，得到組合磚的各個(gè)單體磚的石膏母模；
[0084] 將質(zhì)量比為4:4:0.2:6的粒徑大于0小于等于5μπι的二氧化硅微粉、粒徑大于0小于 等于0.074mm的莫來石生料粉、粒徑大于0小于等于0.15mm三聚磷酸鈉減水劑和潔凈水預(yù)先 在球磨機(jī)內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進(jìn)行真空攪拌處理；
[0085] 將質(zhì)量比為60 :5:4:2的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂加入到800強(qiáng)制混砂機(jī) 中，所述顆粒料中粒徑為5~8mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為36.62% ;所述 顆粒料中粒徑為3~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為22.54%;所述顆粒料 中粒徑為1~3mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為14.08 % ;所述顆粒料中粒徑 為0.088~Imm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為26.76% ;上述棕剛玉、紅柱石、 硅線石和石英砂先干混2分鐘，再向其中加入上述真空攪拌泥漿混碾5min，再加入余下細(xì)粉 部分，即質(zhì)量比為9:7:5的白剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉和煅燒α氧化鋁微粉，混合18min，出料， 得到泥料；
[0086]將泥料澆注到上述石膏母模中，邊加料邊振動(dòng)，3~5min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機(jī)上進(jìn)行離心成型，所述離心成型時(shí)的離心速度為1450rpm，離心時(shí)間為 5min，得到磚還；
[0087] 將上述磚坯在20~120 °C下進(jìn)行紅外線干燥38hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進(jìn)行燒成，燒成的溫度為1475Γ，燒成的時(shí)間為13小時(shí)，得到單體磚，將所述單體磚進(jìn) 行切磨加工，再進(jìn)行組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。將所述風(fēng)口組合磚進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié) 果如表1所示：
[0088]表1本發(fā)明實(shí)施例1~3制備的風(fēng)口組合磚的性能測(cè)試結(jié)果

[0091] 實(shí)施例2
[0092] 根據(jù)某一高爐風(fēng)口設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行組合磚的整體設(shè)計(jì)，即按照專利號(hào)為87102012的 中國專利進(jìn)行整體造型，得到組合磚的各個(gè)單體磚的石膏母模；
[0093] 將質(zhì)量比為4:3 :0.15: 5.5的粒徑大于0小于等于5μπι的硅微粉、粒徑大于0小于等 于0.074mm的莫來石生料粉、粒徑大于0小于等于0.15mm三聚磷酸鈉減水劑和潔凈水預(yù)先在 球磨機(jī)內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進(jìn)行真空攪拌處理；
[0094] 將質(zhì)量比為58:6:5: 3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂加入到800強(qiáng)制混砂機(jī) 中，所述顆粒料中粒徑為5~8mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為38.89% ;所述 顆粒料中粒徑為3~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為19.44%;所述顆粒料 中粒徑為1~3mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為13.89 % ;所述顆粒料中粒徑 為0.088~Imm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為27.78 % ;上述棕剛玉、紅柱石、 硅線石和石英砂先干混1.5分鐘，再向其中加入上述真空攪拌泥漿混碾4min，再加入余下細(xì) 粉部分，即質(zhì)量比為9:6:6的板狀剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉和煅燒α氧化鋁微粉，混合20min，出 料，得到泥料；
[0095]將泥料澆注到上述石膏母模中，邊加料邊振動(dòng)，4~5min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機(jī)上進(jìn)行離心成型，所述離心成型時(shí)的離心速度為1500rpm，離心時(shí)間為 4min，得到磚還；
[0096] 將上述磚坯在25~140 °C下進(jìn)行紅外線干燥40hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進(jìn)行燒成，燒成的溫度為1470°C，燒成的時(shí)間為14小時(shí)，得到單體磚，將所述單體磚進(jìn) 行切磨加工，再進(jìn)行組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。將所述風(fēng)口組合磚進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié) 果如表1所示。
[0097] 實(shí)施例3
[0098]根據(jù)某一高爐風(fēng)口設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行組合磚的整體設(shè)計(jì)，即按照專利號(hào)為87102012的 中國專利進(jìn)行整體造型，得到組合磚的各個(gè)單體磚的石膏母模；
[0099] 將質(zhì)量比為3 :4:0.25: 5.5的粒徑大于0小于等于5μπι的硅微粉、粒徑為大于0小于 等于0.074mm的莫來石生料粉、粒徑為大于0小于等于0.15_三聚磷酸鈉減水劑和潔凈水預(yù) 先在球磨機(jī)內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進(jìn)行真空攪拌處理；
[0100] 將質(zhì)量比為62:4:3:1.5的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂加入到800強(qiáng)制混砂機(jī) 中，所述顆粒料中粒徑為5~8mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為34.04% ;所述 顆粒料中粒徑為3~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為25.53%;所述顆粒料 中粒徑為1~3mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為14.18% ;所述顆粒料中粒徑 為0.088~Imm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比優(yōu)選為26.24% ;上述棕剛玉、紅柱石、 硅線石和石英砂先干混1分鐘，再向其中加入上述真空攪拌泥漿混碾6min，再加入余下細(xì)粉 部分，即質(zhì)量比為10.5:8:4的板狀剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉和煅燒α氧化鋁微粉，混合16min， 出料，得到泥料；
[0101]將泥料澆注到上述石膏母模中，邊加料邊振動(dòng)，3~4min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機(jī)上進(jìn)行離心成型，所述離心成型時(shí)的離心速度為HOOrpm，離心時(shí)間為 4.5min，得到磚還；
[0102] 將上述磚坯在20~140 °C下進(jìn)行紅外線干燥36hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進(jìn)行燒成，燒成的溫度為1480 °C，燒成的時(shí)間為12小時(shí)，得到單體磚，將所述單體磚進(jìn) 行切磨加工，再進(jìn)行組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。將所述風(fēng)口組合磚進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié) 果如表1所示。
[0103] 由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種耐火材料，由包括以下組分的原料制得:粒 徑為0.088~8mm的顆粒料66~76重量份和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重量份;所 述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70: 3~7:2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;所述 細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11:5~9:3~7:2~6:2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化鋁微粉、二 氧化硅微粉和莫來石生料粉。本發(fā)明提供的耐火材料和風(fēng)口組合磚基于顆粒最緊密堆積原 理和微粉技術(shù)，運(yùn)用整體造型、泥漿真空攪拌和振動(dòng)離心成型工藝，以剛玉和碳化硅為主要 原料，以紅柱石、硅線石、石英砂、煅燒α氧化鋁微粉、硅微粉和莫來石生料粉改善耐火材料 的晶相結(jié)構(gòu)，降低耐火材料的顯氣孔率并縮小氣孔孔徑，使得耐火材料和風(fēng)口組合磚的組 織結(jié)構(gòu)均勻、無層裂，致密性高，強(qiáng)度高，從而提高耐火材料和風(fēng)口組合磚的抗沖刷、抗渣抗 堿性、抗氧化性、耐磨及抗熱震性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的耐火材料制備的風(fēng)口組 合磚的顯氣孔率為8~10%;體積密度為3.1~3.25g/cm 3;耐壓為151~184MPa;重?zé)兓?為+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重軟化點(diǎn)為1650~1700°C ;蠕變率為0.24~ 0.61 % ;熱震穩(wěn)定性為52~71次;抗鐵水熔蝕率為1.0~1.5% ;抗渣性為8~10 % ;抗堿性為 8~11 % ;抗氧化性為0 · 006~0 · 008g/cm2;耐磨性為2 · 1~3 · 8cm3。
[0104] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐火材料，由包括以下組分的原料制得： 粒徑為0.088~8mm的顆粒料66~76重量份； 和粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉24~34重量份； 所述顆粒料包括質(zhì)量比為50~70 : 3~7 : 2~6 :1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英 砂；細(xì)粉包括質(zhì)量比為7~11: 5~9: 3~7 : 2~6: 2~6的剛玉粉、碳化硅粉、煅燒α氧化鋁微 粉、二氧化硅微粉和莫來石生料粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述顆粒料包括粒徑為5~8mm的顆粒 料和粒徑為3~5mm的顆粒料； 所述粒徑為5~8_的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為32 %~42 % ; 所述粒徑為3~5mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為18%~28%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述顆粒料包括粒徑為1~3mm的顆粒 料和粒徑為0.088~1mm的顆粒料； 所述粒徑為1~3mm的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為9%~19% ; 所述粒徑為〇 .088~1_的顆粒料在所有顆粒料中的質(zhì)量占比為21 %~31 %。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述棕剛玉的體積密度2 3.8g/cm3，棕 剛玉的顯微硬度為1800~2000; 所述碳化硅的體積密度2 3.2g/cm3，碳化硅的莫氏硬度為9.2。5. -種風(fēng)口組合磚，由以下方法制得： 將2~6重量份的二氧化硅微粉、2~6重量份的莫來石生料粉、0.05~0.35重量份的減 水劑與4~8重量份的水球磨，得到泥漿;然后將66~76重量份的粒徑為0.088~8mm的顆粒 料、余下重量份的粒徑大于0小于0.088mm的細(xì)粉和上述泥漿混合，得到泥料;所述顆粒料包 括質(zhì)量比為50~70: 3~7:2~6:1~3的棕剛玉、紅柱石、硅線石和石英砂;余下細(xì)粉包括質(zhì) 量比為7~11:5~9:3~7的剛玉粉、碳化硅粉和煅燒α氧化鋁微粉； 將所述泥料澆注到石膏母模中進(jìn)行振動(dòng)離心成型，得到磚坯； 將所述磚坯進(jìn)行干燥和燒成，再進(jìn)行切磨和組合裝配，得到風(fēng)口組合磚。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)口組合磚，其特征在于，所述燒成的溫度為1470Γ~1480 °C ;所述燒成的時(shí)間為12~14小時(shí)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)口組合磚，其特征在于，所述泥漿配料前將進(jìn)行真空攪拌； 所述真空攪拌的速度為35~38rpm;所述真空攪拌的時(shí)間為60~90min。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)口組合磚，其特征在于，所述離心成型時(shí)的離心速度為1400 ~1500rpm;所述離心成型時(shí)的離心時(shí)間為4~5min。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)口組合磚，其特征在于，所述風(fēng)口組合磚的顯氣孔率為8~ 10% ;風(fēng)口組合磚的密度為3 · 10~3 · 25g/cm3〇
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK105859308SQ201610192211
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】朱新軍, 唐安山, 曾立明, 劉利華, 曾昆
【申請(qǐng)人】湖南湘鋼瑞泰科技有限公司