一種耐火材料和風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】
一種耐火材料和風口組合磚
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及風口組合磚技術(shù)領域，尤其涉及一種耐火材料和風口組合磚。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐是煉鐵生產(chǎn)的主要熱工設備，其風口部位是高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。風口前 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動，并且在風口部位有焦炭的高速回 旋運動，各種高溫冶金反應在這個區(qū)域劇烈地進行，因此，高爐的風口部位的耐火材料處于 很惡劣的工作條件中。對高爐的風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、母磚機械切割法、機壓成型法或機壓-振動成型法等生產(chǎn)出單體磚，再將各個單體磚組 裝而成。用于這個部位的風口組合磚有Si 3N4結(jié)合SiC磚、Sialon陶瓷結(jié)合SiC磚及塑性相復 合剛玉磚等。但現(xiàn)有的這些風口組合磚性價比不高，抗沖刷和抗渣抗堿性不強。

【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行振動離心成型，得到磚坯；
[0018] 將所述磚坯進行干燥和燒成，再進行切磨和組合裝配，得到風口組合磚。
[0019] 優(yōu)選地，所述燒成的溫度為1470°C~1480°C ;所述燒成的時間為12~14小時。
[0020]優(yōu)選地，所述泥漿配料前將進行真空攪拌;所述真空攪拌的速度為35~38rpm;所 述真空攪拌的時間為60~90min。
[0021] 優(yōu)選地，所述離心成型時的離心速度為1400~1500rpm;所述離心成型時的離心時 間為4min~5min〇
[0022] 優(yōu)選地，所述風口組合磚的顯氣孔率為8~10 % ;風口組合磚的密度為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。實驗結(jié)果表明：本發(fā)明提供的耐火材料制備的 風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;重燒 變化率為+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重軟化點為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口組合磚的性價比較高，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，制品表面碳化硅易被氧化， 生成二氧化硅氧化物保護膜，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)明對棕剛玉和 碳化硅的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術(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，有利于制品如風口組合磚的荷軟、 蠕變及熱震等高溫性能提高，同時，該反應產(chǎn)生一定體積膨脹，可以縮小氣孔孔徑，抵消制 品的尚溫燒結(jié)收縮，有利于提尚制品如風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的含量優(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)，使耐火材料在高溫燒結(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，有利于制品如風口組合磚的荷軟、蠕變、強度及耐磨性能的提 尚，也可平衡制品如風口組合磚的尚溫燒結(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的細粉24~34重 量份;所述細粉包括質(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；所述板狀剛玉，Al 2O3含量 在99%以上，晶形板狀、高純、致密，具有高導熱性、抗熱震性和耐侵蝕性等特點。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，加強基質(zhì)，提高燒結(jié)活性，降低燒結(jié)溫 度，提高制品強度、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，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，能夠加強基質(zhì)，提高燒結(jié)活性，降低燒結(jié)溫度，提 高制品強度;第三，能夠與煅燒α氧化鋁微粉極易反應生成莫來石相，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，在高溫下會轉(zhuǎn)化為A3S2相，而A3S2相具有熔點高、膨脹系數(shù)小、抗熱 震性好、抗懦變性尚等優(yōu)點，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，顆粒料和細粉的質(zhì)量比為66~76:24~34,比例升高則 顆粒多細粉偏少，達不到最緊密堆積，細粉不足以填充顆粒間隙，導致制品結(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，同樣達不到最緊密堆積，顆粒 偏少細粉偏多，多余的細粉累積會破壞顆粒搭建的骨架，導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行振動離心成型，得到磚坯；
[0047] 將所述磚坯進行干燥和燒成，再進行切磨和組合裝配，得到風口組合磚。
[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;所述燒成的時間優(yōu)選為12 ~14小時。
[0050]本發(fā)明還提供了一種風口組合磚，所述風口組合磚是一種耐火材料。本發(fā)明對其 形狀沒有特殊的限制，可根據(jù)實際需要對其進行設計。
[0051 ]在本發(fā)明中，所述風口組合磚的顯氣孔率優(yōu)選為8~10% ;所述風口組合磚的密度 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行振動離心成型，得到磚坯；
[0055] 將所述磚坯進行干燥和燒成，再進行切磨和組合裝配，得到風口組合磚。
[0056] 在本發(fā)明中，所述顆粒料、細粉的種類、用量和來源與上述技術(shù)方案所述顆粒料、 細粉的種類、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)選在本領域技術(shù)人員熟知的球磨機中進行泥漿的制備。在本發(fā) 明中，所述減水劑包括有機減水劑和無機減水劑，優(yōu)選無機減水劑;所述無機減水劑優(yōu)選為 三聚磷酸鈉。在本發(fā)明中，泥漿制備時間優(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內(nèi)先混合，混合的時間優(yōu)選為 1~2min，然后加入泥漿，混合4~6min后加入余下細粉部分，再混練15~20min得到泥料?；?合的設備優(yōu)選為本領域技術(shù)人員熟知的強制混砂機。本發(fā)明優(yōu)選在泥漿配料前將進行真空 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 ;所述真空攪拌的時間優(yōu)選為60~90min。在本發(fā)明 中，通過對泥漿進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行振動離心成型，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 號為CN 87102012A的專利中記載的石膏母模的方法進行制備：
[0060] 將石膏母磚按設計要求組成一個組合體，根據(jù)組合體的相貫關系劃出相貫線，沿 相貫線進行整體切削加工，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計要求組 成一個整體，然后根據(jù)組合體的相貫關系在石膏母磚組成的整體表面劃出相貫線，再沿相 貫線進行整體切削加工，切除多余部分后將其解體，便得到具有所設計組合磚外形的石膏 子磚模型，進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行振動離心成型。 本發(fā)明優(yōu)選在本領域技術(shù)人員熟知的離心機上進行離心成型。泥料中的顆粒和細粉在離心 力的作用下進一步緊密堆積，使得磚坯的密度增高。離心成型時，磚坯的密度隨著離心力的 增大而提高。在本發(fā)明中，所述離心成型時的離心速度為1400~1500rpm;所述離心成型時 的離心時間為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)明將所述磚坯進行干燥和燒成，再進行切磨和組合裝配，得到風 口組合磚。本發(fā)明在燒成前先進行干燥;所述干燥的方式優(yōu)選為紅外線干燥。本發(fā)明對紅外 線干燥的方式?jīng)]有特殊的限制，采用本領域技術(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;所述干燥的時間優(yōu)選為36~40小時。本發(fā)明 優(yōu)選在本領域技術(shù)人員熟知的隧道窯內(nèi)進行燒成;所述隧道窯的長度為125.4m;本發(fā)明優(yōu) 選在空氣氣氛下進行燒成;在本發(fā)明中，所述燒成的溫度優(yōu)選為1470Γ~1480°C;所述燒成 的時間優(yōu)選為12~14小時。
[0064] 本發(fā)明將磚坯燒成得到單體磚后優(yōu)選進行切磨加工，再進行組合裝配，得到風口 組合磚。在本發(fā)明中，所述磚坯的形狀根據(jù)實際需要而設計，可能相同，也可能不相同。
[0065] 本發(fā)明提供的風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，整體性好，不會出現(xiàn)松動、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)耐火材料化學分析方法中的EDTA容量 法測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)耐火材料化學分析方法中的鄰二氮雜 菲光度法測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分析方法中的氣體容量法測 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 真氣孔率試驗方法測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度試驗方法測試了組 合磚的耐壓強度，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燒線變化試驗方法測試了組合 磚的重燒線變化率，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚重燒線變化率較小。
[0072]本發(fā)明按照GB/T 7322-2007耐火材料耐火度試驗方法測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方法(非示差-升溫法)測 試了組合磚的荷重軟化點，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的組合磚荷重軟化點較高。
[0074]本發(fā)明按照GB/T 5073-1985耐火制品壓蠕變試驗方法測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方法(水-急冷法)測試了組 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方法測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方法測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方法測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)試驗方法測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方法測試了組合磚的抗氧化性:將 試樣切成邊長為50mm的立方體，置于試驗爐內(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，測量試樣氧化前后的質(zhì)量，計算氧化后單位面 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] 為了進一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種耐火材料和風口組 合磚進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0082] 實施例1
[0083]根據(jù)某一高爐風口設計尺寸進行組合磚的整體設計，即按照專利號為87102012的 中國專利進行整體造型，得到組合磚的各個單體磚的石膏母模；
[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先 在球磨機內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進行真空攪拌處理；
[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強制混砂機 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，再加入余下細粉 部分，即質(zhì)量比為9:7:5的白剛玉細粉、碳化硅細粉和煅燒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，3~5min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機上進行離心成型，所述離心成型時的離心速度為1450rpm，離心時間為 5min，得到磚還；
[0087] 將上述磚坯在20~120 °C下進行紅外線干燥38hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進行燒成，燒成的溫度為1475Γ，燒成的時間為13小時，得到單體磚，將所述單體磚進 行切磨加工，再進行組合裝配，得到風口組合磚。將所述風口組合磚進行性能檢測，檢測結(jié) 果如表1所示：
[0088]表1本發(fā)明實施例1~3制備的風口組合磚的性能測試結(jié)果

[0091] 實施例2
[0092] 根據(jù)某一高爐風口設計尺寸進行組合磚的整體設計，即按照專利號為87102012的 中國專利進行整體造型，得到組合磚的各個單體磚的石膏母模；
[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先在 球磨機內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進行真空攪拌處理；
[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強制混砂機 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 粉部分，即質(zhì)量比為9:6:6的板狀剛玉細粉、碳化硅細粉和煅燒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，4~5min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機上進行離心成型，所述離心成型時的離心速度為1500rpm，離心時間為 4min，得到磚還；
[0096] 將上述磚坯在25~140 °C下進行紅外線干燥40hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進行燒成，燒成的溫度為1470°C，燒成的時間為14小時，得到單體磚，將所述單體磚進 行切磨加工，再進行組合裝配，得到風口組合磚。將所述風口組合磚進行性能檢測，檢測結(jié) 果如表1所示。
[0097] 實施例3
[0098]根據(jù)某一高爐風口設計尺寸進行組合磚的整體設計，即按照專利號為87102012的 中國專利進行整體造型，得到組合磚的各個單體磚的石膏母模；
[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 先在球磨機內(nèi)球磨混合，得到泥漿，并將泥漿進行真空攪拌處理；
[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強制混砂機 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，再加入余下細粉 部分，即質(zhì)量比為10.5:8:4的板狀剛玉細粉、碳化硅細粉和煅燒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，3~4min后，再將裝有泥料的石膏 母模置于離心機上進行離心成型，所述離心成型時的離心速度為HOOrpm，離心時間為 4.5min，得到磚還；
[0102] 將上述磚坯在20~140 °C下進行紅外線干燥36hr;然后在125.4m隧道窯內(nèi)空氣氣 氛下進行燒成，燒成的溫度為1480 °C，燒成的時間為12小時，得到單體磚，將所述單體磚進 行切磨加工，再進行組合裝配，得到風口組合磚。將所述風口組合磚進行性能檢測，檢測結(jié) 果如表1所示。
[0103] 由以上實施例可知，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口組合磚基于顆粒最緊密堆積原 理和微粉技術(shù)，運用整體造型、泥漿真空攪拌和振動離心成型工藝，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，使得耐火材料和風口組合磚的組 織結(jié)構(gòu)均勻、無層裂，致密性高，強度高，從而提高耐火材料和風口組合磚的抗沖刷、抗渣抗 堿性、抗氧化性、耐磨及抗熱震性能。實驗結(jié)果表明：本發(fā)明提供的耐火材料制備的風口組 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;重燒變化率 為+0.04~+0.11 % ;耐火度2 1790°C ;荷重軟化點為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)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(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和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
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行振動離心成型，得到磚坯； 將所述磚坯進行干燥和燒成，再進行切磨和組合裝配，得到風口組合磚。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風口組合磚，其特征在于，所述燒成的溫度為1470Γ~1480 °C ;所述燒成的時間為12~14小時。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風口組合磚，其特征在于，所述泥漿配料前將進行真空攪拌； 所述真空攪拌的速度為35~38rpm;所述真空攪拌的時間為60~90min。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風口組合磚，其特征在于，所述離心成型時的離心速度為1400 ~1500rpm;所述離心成型時的離心時間為4~5min。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風口組合磚，其特征在于，所述風口組合磚的顯氣孔率為8~ 10% ;風口組合磚的密度為3 · 10~3 · 25g/cm3〇
【文檔編號】C04B35/622GK105859308SQ201610192211
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】朱新軍, 唐安山, 曾立明, 劉利華, 曾昆
【申請人】湖南湘鋼瑞泰科技有限公司