一種無水炮泥及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種無水炮泥及其制備方法，由下列原料組成：剛玉骨料15~25%，剛玉粉料10~20%，紅石10~15%，碳化硅10~15%，氮化硅鐵0~8%，可塑粘土12~16%，焦炭粉13~18%，高溫瀝青4~8%，外加硼砂或硼酸1~2%，外加焦油：14~20%。生產設備采用強力攪拌機，將上述原料配好后在攪拌機里先干混1~2分鐘，然后邊攪拌邊加入焦油80~90%，攪拌2~10分鐘后根據炮泥情況微調焦油加入量，再繼續攪拌15~30分鐘，用擠泥機壓制成型。本發明專利技術炮泥具有良好的快速燒結性和高溫性能，燒后收縮較小，應用過程中減少了大潮泥、斷鐵口、長時間噴濺、快速擴孔等不良現象。采用新的生產工藝，保證了產品質量的長期穩定，炮泥具有良好的作業性和使用性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于耐火材料和冶金
，涉及高爐出鐵口用高性能無水炮泥及其制備方法。尤其涉及一種基于焦油-浙青結合的Al2O3-SiO2-SiC-C質的高性能無水炮泥及其新制備工藝。
技術介紹
炮泥是高爐冶煉過程中，關系到高爐是否順利運行的一種關鍵耐火材料。隨著我國鋼鐵工業的快速發展，高爐不斷向大型化、長壽化、強化冶煉方向發展， 對出鐵口無水炮泥性能的要求越來越高。如今要求其具備多個性能良好的作業性(充填性、開口性)、透氣性、燒結性、新舊炮泥的結合性、耐侵蝕性和抗沖刷性等，尤其是要求出鐵過程噴濺時間短、擴孔速度慢。設計炮泥配方的過程中，在滿足某些性能要求時，難免對別的某些性能要求有所不利，為了盡可能實現所有要求，必須引入多種組分并限制其加入量(如結合劑、燒結劑，膨脹劑、抗蝕劑等)，最終取得一個較好的平衡。為了提高炮泥的透氣性而引入了大量的焦炭，為了提高炮泥抗沖刷磨損性引入了碳化硅，這些都導致炮泥燒結性能差，主要靠結合粘土等的燒結產生中溫強度，早期強度低；若大量引入粘土則導致燒結收縮大、產生斷鐵口、降低高溫強度。長期以來，提高炮泥的燒結性能和高溫性能，以及減少炮泥燒后收縮是炮泥工作者的重要目標之一。從生產工藝方面看，傳統炮泥都是運用輪碾機、依靠碾壓而成，若碾壓時間短，則混料不充分，而長時間碾壓則容易把顆粒壓碎，改變顆粒級配。此外輪碾式生產炮泥經常混料不均勻，導致產品性能波動較大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種高性能無水炮泥及其制備方法。這種炮泥具有良好的快速燒結性和高溫性能，燒后收縮較小，應用過程中減少了大潮泥、斷鐵口、長時間噴濺、快速擴孔等不良現象。采用的新型生產工藝，保證了產品質量的長期穩定，炮泥具有良好的作業性和使用性能。本專利技術的無水炮泥是基于焦油-浙青結合的Al2O3-SiO2-SiC-C體系，由下列原料按質量百分比組成 剛玉骨料15 25% 剛玉粉料10 20% 紅石1(Γ15% 碳化硅1(Γ15% 氮化硅鐵(Γ8% 可塑粘土 12 16% 焦炭粉13 18% 高溫浙青4 8%硼砂或硼酸(外加)Γ2% 焦油(外加):14 20%。其中，剛玉骨料的粒度包含:Tlmm和廣0. 088mm兩種；剛玉粉料包含剛玉細粉和氧化鋁微粉兩種；紅石的粒度為3 0. 088mm ;碳化硅的粒度包含fO. 088mm和細粉兩種。本專利技術的無水炮泥的制備工藝是生產設備采用強力攪拌機，將上述原料按質量百分比配好后，在攪拌機里先干混廣2分鐘，然后一邊攪拌一邊加入焦油，為防止焦油過量，先加入所需用量的80、0%，攪拌2 10分鐘后根據炮泥情況微調焦油加入量，再繼續攪拌15 30分鐘，最后用擠泥機壓制成型。泥料攪拌過程中，可以將攪拌機轉子轉速定在500-700r/min,攪拌終了的泥料溫度控制在45飛(TC，壓縮值控制在9 11mm，馬夏值控制在60(Tl200KPa之間。 本專利技術無水炮泥中各種組分的主要作用簡述如下。I)剛玉骨料和粉料剛玉的耐高溫性能非常好，具有很好的抗高溫鐵水侵蝕和沖刷磨損的性能。粗顆粒起到骨架作用，粉料能提高炮泥的強度和高溫性能。2)碳化硅碳化硅的硬度非常高，耐磨性能好，抗渣侵蝕性好，添加一部分碳化硅的顆粒和細粉有利于提高炮泥的抗侵蝕和抗沖刷性。3)焦炭粉主要是提高炮泥的透氣性能和開口性能。4)可塑粘土 主要是利用其可塑性，提高炮泥的作業性能，此外，粘土具有很好的燒結性能，是炮泥中溫強度的重要來源之一。5)高溫浙青在炮泥中可起到中、低溫結合劑作用，其加入量對無水炮泥的物理性能和作業性能影響很大。6)紅石一種盛產于中國河南省的紅色礦物，主要成分為SiO2，其次為Al2O3及少量其它氧化物，作為炮泥的膨脹劑，效果良好。它燒結性較好，高溫下產生的膨脹有利于炮泥的體積穩定性，可以提高新舊炮泥的結合性。7)氮化硅鐵氮化物具有難以被鐵渣浸潤的作用；由于鐵的存在，高溫下能促進氮化硅與碳的反應，對強化炮泥基質有所裨益。8)硼砂、硼酸硼砂是一種常用的助熔劑和燒結劑，它在878°C時熔化，其熔體中含有酸性氧化物B2O3 ;硼酸高溫下分解成硼酐(即B203)。B2O3熔點450°C，與SiO2共熔點372°C，可使炮泥較低溫度下產生液相，促進燒結，而在高溫下B2O3與氧化鋁形成A2B、A9B2,前者1035°C發生熔融分解，而后者熔點則高達1965°C。因此，硼砂等物質在炮泥中可起到間接液相燒結作用。此外，添加硼砂等，可在中溫下與碳形成B2O3-C固熔體，提高中溫強度。本專利技術的主要創新點和有益效果是1)采用產量豐富、價格低廉、燒結性能良好、膨脹效果顯著的紅石作為膨脹劑；2)引入硼砂或硼酸作為高效助燒結劑，炮泥熱態強度高；3)采用比傳統的碾泥機更先進的強力攪拌設備，可實現高速分散，生產工藝先進，產品穩定性好，避免傳統泥碾工藝中由于長時間碾壓而破壞原來設計的粒度配比。具體實施例方式以下結合具體實施例來對本專利技術做進一步說明，下述各實施例僅用于說明本專利技術而非對本專利技術的限制。實施例I :按以下原料配比進行配料3 Imm的棕剛玉13%，Γθ. 088mm的棕剛玉12%，棕剛玉細粉10%，Γο. 088mm的碳化硅5%，碳化硅細粉10%，焦炭粉13%，可塑粘土 12%，紅石15%,氮化娃鐵4%,高溫浙青6%,外加硼砂2%和焦油18%。將上述原料在強力攪拌機里先干混2分鐘，然后一邊攪拌一邊從加油孔加入焦油，攪拌5分鐘后根據炮泥情況微調焦油加入量，再繼續攪拌20分鐘，用擠泥機壓制成型。攪拌機轉子轉速為600r/min，攪拌終了的泥料溫度為52°C，壓縮值為9. 5mm,馬夏值為820KPa。該炮泥的理化性能200°C X72h的體積密度為I. 99g/cm3,抗折強度為3. 7MPa，耐壓強度為16. 8MPa ； 1000°C X3h的線變化為-I. 06%，體積密度為I. 96g/cm3，抗折強度為3. 15MPa，耐壓強度為15. 3MPa ； 1450°C X3h的線變化為-O. 92%，體積密度為I. 98g/cm3，抗折強度為4. 9MPa，耐壓強度為29. 7MPa，1400°C X2h的熱態抗折強度為4. 3MPa。該炮泥在中國邯鄲鋼鐵廠3200m3高爐上試驗，效果令人滿意，噴濺時間小于20分 鐘，出鐵時長達130分鐘以上。實施例2 :按以下原料配比進行配料3 Imm的棕剛玉10%，Γθ. 088mm的棕剛玉10%，棕剛玉細粉13%，α -氧化鋁微粉7%，碳化硅細粉9. 8%，Γθ. 088mm的碳化硅O. 2%，焦炭粉14%，可塑粘土 14%，紅石10%，氮化硅鐵8%，高溫浙青4%，外加硼砂1%和焦油19. 6%。將上述原料在強力攪拌機里先干混2分鐘，然后加入90%焦油，攪拌5分鐘后根據炮泥情況微調焦油加入量，再攪拌25分鐘，攪拌機轉子轉速為700r/min，攪拌終了的泥料溫度為56°C，壓縮值為10mm，馬夏值為900KPa。該炮泥的理化性能200°C X72h的體積密度為I. 98g/cm3,抗折強度為3. 4MPa，耐壓強度為16. 2MPa ； 1000°C X3h的線變化為-I. 19%，體積密度為I. 95g/cm3，抗折強度為3.6MPa，耐壓強度為21. 3MP本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無水炮泥，其特征在于，由下列原料按質量百分比組成：剛玉骨料：15~25%剛玉粉料：10~20%紅石：10~15%碳化硅：10~15%氮化硅鐵：0~8%可塑粘土：12~16%焦炭粉：13~18%高溫瀝青：4~8%外加硼砂或硼酸：1~2%外加焦油：14~20%。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張正富，范詠蓮，劉興平，趙軍，張君博，陳博，邱海龍，張雯文，
申請(專利權)人：中冶建筑研究總院有限公司，中冶工程材料有限公司，
類型：發明
國別省市：