專利名稱：高爐出鐵口用無水炮泥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及不定形耐火材料，特別是一種高爐出鐵口用無水炮泥及其制備方法。
背景技術：
隨著高爐冶煉不斷強化，對高爐出鐵口用炮泥的要求也越來越高；要求炮泥的作業性好，能使鐵口充分裝填；體積穩定性好，在燒結過程中不發生收縮；燒結性能好，能快速燒透，具有快干速硬及較高的高溫強度；開口性能要好，容易開孔；具有耐渣、鐵液侵蝕、沖刷、抗氧化性的特性。
炮泥按結合劑分通常可以分為有水炮泥和無水炮泥，此外還有同時用油和水作結合劑的炮泥。有水炮泥是由碳素材料、耐火骨料、軟質粘土等混合碾制而成，炮泥的加水量通常多達20％左右，因此往往存在如下缺陷1)出鐵時存在未燒結區，出現潮鐵口現象；2)高爐產量提高，渣鐵流量增大，鐵口深度不夠，易沖刷成喇叭形，造成鐵口不易維護；3)抵抗爐渣化學侵蝕能力不夠。為了滿足高爐生產的需要，公開號為CN1188752A和公開號為CN1290671A的專利報道了同時采用油和水做結合劑的炮泥的使用情況，通過加入部分的焦油或蒽油或無機減水劑，使炮泥的加水量降低到8-14％，從而改善有水炮泥的使用情況，但這種炮泥通常也只能應用于450m3以下的高爐；國內大于450m3的高爐大多采用粘土、鋁礬土、SiC、C、剛玉材質的無水炮泥。和含水的炮泥相比，無水炮泥具有高溫強度大，耐沖刷不易擴徑不易潮鐵口等優點，公開號為CN1523120A的專利報道了以棕剛玉、莫來石等為主要原料，以蒽油為結合劑通過熱碾而制得的無水炮泥；公開號為CN1641046A的專利報道了以電熔剛玉、碳化硅、焦粉等為主要原料，通過添加少量的滑石粉、微晶石墨等改善炮泥的作業性，以煤焦油和蒽油的混合油為結合劑生產了無水炮泥，均獲得了較好的使用效果，但也存在一些不足其一以焦油或焦油和蒽油的混合油做無水炮泥的結合劑，炮泥的早期強度低且產生慢，必須較長的壓炮時間，同時也產生較嚴重的環境污染問題；其二以上專利中炮泥的中溫強度都主要是依靠絹云母、軟質粘土的燒結性，但絹云母和軟質粘土的過多引入一方面可能導致炮泥收縮過大而造成斷鐵口，另一方面高溫下產生較多的液相必然會降低炮泥的高溫強度和抗渣鐵的沖刷性能；此外，以上專利在無水炮泥的制備上僅僅只是通過碾制而成，也明顯存在不足。
發明內容
本發明的目的旨在針對現有含水炮泥和無水炮泥配料組成及制備工藝上的不足，而提供一種既具有良好的可塑性和燒結性，又具有優良的中高溫強度和抗渣、鐵沖刷性能，能滿足大中型高爐高強度冶煉需要的高爐出鐵口用無水炮泥及其制備方法。
實現上述發明目的的技術方案是組成無水炮泥的原料按質量百分比為焦粉15-25，粘土10-20，棕剛玉20-36，碳化硅10-20，瀝青8-16，絹云母5-9，添加劑1-5；另加占原料總重12-22％的結合劑。
所述原料的水分均＜2％，粒度為焦粉＜3mm，粘土＜0.088mm，棕剛玉＜3mm，碳化硅＜1mm，瀝青＜1mm，絹云母＜0.088mm。
所述的添加物為金屬硅、金屬鋁、硅鋁合金、硅鐵合金中的一種或兩種以上組合，其粒度＜0.088mm。
所述的結合劑為脫水焦油、蒽油、洗油的一種或兩種以上組合，并可加入適量熱塑性或熱固性的液體酚醛樹脂或固體樹脂粉末。
高爐出鐵口用無水炮泥的制備方法，包括破碎、篩分、預混、混碾、困料工序外還包括擠泥工序。
所述破碎和篩分工序，即將各原料進行破碎，篩取篩下物。
所述預混工序，即將粘土10-20，碳化硅10-20，瀝青8-16，絹云母5-9，添加物1-5配料并攪拌均勻。
所述混碾工序，是向泥碾機內依次加入焦粉15-25和棕剛玉20-36，混合均勻后，加入所述結合劑的三分之二，待結合劑充分潤濕泥料表面后，加入預混合粉，混合約3分鐘后，再加入剩余的結合劑，直至混合均勻。
所述困料工序，即將碾好的炮泥放入省泥池中進行困料，困料時將炮泥蓋嚴防止結合劑揮發，困料時間不少于24小時，溫度不低于10℃。
所述擠泥工序是將困好的泥料在擠泥機中擠壓成型，擠泥機溫度不低于10℃。
與現有技術相比，本發明可縮短壓炮時間，提高高爐出鐵口用無水炮泥的中高溫強度和抗渣、鐵侵蝕能力，延長出鐵時間。原因如下其一，本發明的結合劑是通過脫水焦油、蒽油或洗油等的合理調配，并加入了一定量的液態酚醛樹脂或固體樹脂粉末(熱固性或熱塑性加固化劑)配制而成，使炮泥在具有良好施工性能的前提下盡量減少結合劑的加入量。這樣一來是由于結合劑總量的減少而縮短了壓炮時間，緩減了爐前污染；二來是由于樹脂的硬化而提高了炮泥的低溫強度而縮短了壓炮時間，另外由于樹脂炭化后提高了炮泥中的殘碳量，也使得炮泥的中高溫強度增大，抗渣、鐵沖刷性能提高。
其二，本發明通過添加金屬或合金粉來提高炮泥的性能。硅粉、鋁粉、硅鋁合金粉或硅鐵合金粉等添加到炮泥中后，一方面由于它們相對耐火材料來說具有較好的延展性，能在一定程度上起到潤滑劑的作用，從而在生產或打泥過程中改善炮泥的塑性；另一方面由于它們的熔點較低，例如鋁的熔點為660℃，硅為1412℃，在升溫過程中它們能在較低溫度下液化而促進燒結而提高中溫強度，當溫度繼續升高時它們又能原位轉變為高導熱率、高強度的氮化物或碳化物或氮氧化物而使炮泥結構致密化，并提高炮泥的抗渣、鐵沖刷性能，延長出鐵時間。
其三，本發明的制備方法還采用了擠泥的工序。碾好的泥料通過擠泥工序后，不僅結構更致密，而且炮泥的塑性明顯改善，在炮筒中的填充性更好，從而提高了炮泥的使用性能。
具體實施例方式以下結合實施例詳述本發明。
實施例1其原料配比(重量％)為焦粉＜3mm20，軟質粘土＜0.088mm15，棕剛玉3-1mm10，棕剛玉1-0mm5，棕剛玉＜0.088mm13，碳化硅＜1mm15，絹云母＜0.088mm7，瀝青＜1mm12，硅粉＜0.088mm2，鋁粉＜0.088mm1；結合劑按脫水焦油∶蒽油∶熱固性液體酚醛樹脂＝6∶3∶1配制，加入占原料總重的17％。
實施例2其原料配比(重量％)為焦粉＜3mm15，軟質粘土＜0.088mm20，棕剛玉3-1mm5，棕剛玉1-0mm5，棕剛玉＜0.088mm10，碳化硅＜1mm20，絹云母＜0.088mm5，瀝青＜1mm15，硅鋁合金粉＜0.088mm3，鋁粉＜0.088mm2；結合劑按洗油∶蒽油∶熱固性液體酚醛樹脂＝8∶1∶1配制，加入占原料總重的12％。
實施例3其原料配比為焦粉＜3mm25，軟質粘土＜0.088mm10，棕剛玉3-1mm7，棕剛玉1-0mm5，棕剛玉＜0.088mm24，碳化硅＜1mm10，絹云母＜0.088mm9，瀝青＜1mm9，硅鋁合金粉＜0.088mm1；結合劑按脫水焦油∶蒽油∶熱固性液體酚醛樹脂＝7∶2∶1配制，加入占原料總重的20％。
實施例4其原料配比為焦粉＜3mm20，軟質粘土＜0.088mm15，棕剛玉3-1mm7，棕剛玉1-0mm5，棕剛玉＜0.088mm20，碳化硅＜1mm15，絹云母＜0.088mm8，瀝青＜1mm8，硅鐵合金粉＜0.088mm2；結合劑按脫水焦油∶熱固性液體酚醛樹脂＝9∶1配制，加入占原料總重的22％。
實施例5其原料配比為焦粉＜3mm20，軟質粘土＜0.088mm15，棕剛玉3-1mm7，棕剛玉1-0mm5，棕剛玉＜0.088mm12，碳化硅＜1mm15，絹云母＜0.088mm6，瀝青＜1mm16，硅鐵合金粉＜0.088mm2，鋁粉＜0.088mm2；結合劑按蒽油∶洗油∶熱固性液體酚醛樹脂＝5∶4∶1配制，加入占原料總重的15％。
以上實施例1-5所給出的高爐出鐵口用無水炮泥的制備方法簡述如下按原料配比秤取各組分原料，先將軟質粘土、棕剛玉細粉、碳化硅細粉、絹云母、瀝青和硅粉等預混均勻；再向泥碾機內依次加入焦粉和棕剛玉顆粒，混合均勻后，加入結合劑總量的三分之二，待結合劑充分潤濕泥料表面后，再加入預混合粉，混合約3分鐘后，再加入剩余的結合劑，直至混合均勻；將碾好的炮泥放入省泥池中進行困料，困料時將炮泥蓋嚴，防止結合劑揮發，困料時間不少于24小時，溫度不低于10℃；將困好的泥料在擠泥機中擠壓成型即制成成品。
以上實施例中主要原料的化學成分及所制備的無水炮泥的冷態性能指標見表1、表2。
表1高爐出鐵口用無水炮泥主要原料化學成分
表2高爐用無水炮泥1450℃×0.5h埋碳冷態性能指標
權利要求
1.一種高爐出鐵口用無水炮泥，其特征在于原料按質量百分比為焦粉15-25，粘土10-20，棕剛玉20-36，碳化硅10-20，瀝青8-16，絹云母5-9，添加物1-5；另加占原料總重12-22％的結合劑。
2.根據權利要求書1所述的高爐出鐵口用無水炮泥，其特征在于所述原料的水分均＜2％，粒度為焦粉＜3mm，粘土＜0.088mm，棕剛玉＜3mm，碳化硅＜1mm，瀝青＜1mm，絹云母＜0.088mm。
3.根據權利要求書1或2所述的高爐出鐵口用無水炮泥，其特征在于所述的添加物為金屬硅、金屬鋁、硅鋁合金、硅鐵合金中的一種或兩種以上組合，其粒度＜0.088mm。
4.根據權利要求書1或2所述的高爐出鐵口用無水炮泥，其特征在于所述的結合劑為脫水焦油、蒽油、洗油的一種或兩種以上組合，并可加入適量熱塑性或熱固性的液體酚醛樹脂或固體樹脂粉末。
5.一種如權利要求1所述的高爐出鐵口用無水炮泥的制備方法，包括破碎、篩分、預混、混碾、困料工序，其特征在于它還包括擠泥工序，所述破碎和篩分工序，即將各原料進行破碎，篩取篩下物；所述預混工序，即將粘土10-20，碳化硅10-20，瀝青8-16，絹云母5-9，添加物1-5配料并攪拌均勻；所述混碾工序，是向泥碾機內依次加入焦粉15-25和棕剛玉20-36，混合均勻后，加入權利要求書4所述結合劑的三分之二，待結合劑充分潤濕泥料表面后，加入預混合粉，混合約3分鐘后，再加入剩余的結合劑，直至混合均勻；所述困料工序，即將碾好的炮泥放入省泥池中進行困料，困料時將炮泥蓋嚴防止結合劑揮發，困料時間不少于24小時，溫度不低于10℃；所述擠泥工序是將困好的泥料在擠泥機中擠壓成型，擠泥機溫度不低于10℃。
全文摘要
本發明涉及不定形耐火材料，特別是一種高爐出鐵口用無水炮泥及其制備方法，其原料按質量百分比為焦粉15－25，粘土10－20，棕剛玉20－36，碳化硅10－20，瀝青8－16，絹云母5－9，添加劑1－5，結合劑12－22，另加占原料總重12－22％的結合劑；其制備方法包括破碎、篩分、預混、混碾、困料工序外還包括擠泥工序。本發明無水炮泥既具有良好的可塑性和燒結性，又具有優良的中高溫強度和抗渣、鐵沖刷性能，能滿足高爐高強度冶煉的需要。
文檔編號C04B35/10GK1810723SQ20061001244
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月24日 優先權日2006年2月24日
發明者涂軍波, 魏軍從, 王義龍, 楊強, 張連進, 陳永強 申請人:河北理工大學