一种耐火材料、其制备方法及耐火砖技术

本发明专利技术提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。采用高纯红柱石和硅线石制备得到耐火材料，并添加高纯刚玉和高纯氧化铝来强化基质，使基质中主晶相莫来石呈柱状、长柱状或针状，形成了特殊的网络结构，同时基质中的针柱状莫来石与硅线石和刚玉形成相互交错的网络结构，都使本发明专利技术产品具有极好的抗热震稳定性能、较高的荷重软化温度(＞1700℃)和较低的蠕变率(0.125％)。本发明专利技术还提供了一种耐火材料的制备方法和一种耐火砖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种耐火材料、其制备方法及耐火砖。
技术介绍
随着我国国民经济的快速发展，对钢铁材料的需求量越来越大。近几年来钢铁产量的迅速增长主要归功于高炉的大型化发展，高炉发展的同时促进了高炉最重要的附属热工设备——热风炉的迅速发展，热风炉作为一种蓄热式的热交换器，对高炉实现高产、低耗和降低生铁成本起着非常重要的作用。最近二十年，热风炉逐步向大型化、高风温和长寿命的方向发展。高炉大型化，与之配套的热风炉也大型化。热风炉的风温由早期的900℃提高到1100～1200℃，在一些发达国家，热风炉的风温已达到1200～1300℃。现代热风炉要求实现25～30年炉衬砌体无检修的目标。目前，国内大型热风炉的损毁原因主要有：1、所用耐火材料的高温蠕变偏高；2、高风温的热冲击作用；3、烟气的侵蚀作业；4、砌砖体收缩或膨胀过大引起的结构破坏等。由此可见，所用的耐火材料是制约热风炉实现高风温作业和长寿命的关键因素。对热风炉各方面的严格要求，使得人们对热风炉所用耐火材料性能的要求也越来越高。我国的热风炉一直以来大都采用低蠕变高铝砖、莫来石砖、添加“三石”的高铝砖及红柱石砖等作为内衬材料，但经过长期使用均存在不同程度的缺陷。其中，低蠕变高铝砖和添加“三石”的高铝砖中大量杂质的存在，在高温下产生大量的液相，严重影响产品性能；莫来石砖的成本较高，不适用于工业化生产。而红柱石砖是最近十年开发的，具有良好的热震稳定性，但抗蠕变性能不太理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐火材料、其制备方法及耐火砖，使用本发明提供的耐火材料制成的耐火砖同时具有较好的抗蠕变性能和热震稳定性。本专利技术提供一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。优选的，所述红柱石包括第一红柱石颗粒料和第二红柱石颗粒料；所述第一红柱石颗粒料的粒级为3～1mm；所述第二红柱石颗粒料的粒级为1～0mm。优选的，所述第一红柱石颗粒料与所述第二红柱石颗粒料的质量比为(3～5)：1。优选的，所述红柱石中Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO和MgO的含量之和≤2％。优选的，所述硅线石包括硅线石颗粒料和硅线石细粉料；所述硅线石颗粒料的粒级为0.2～0mm；所述硅线石细粉料的粒级为0.074～0mm。优选的，所述硅线石颗粒料与所述硅线石细粉料的质量比为(0.5～1.5)：1。优选的，所述硅线石中Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO和MgO的含量之和≤3.1％。优选的，所述氧化铝的粒级为5～0μm；所述刚玉的粒级为0.045～0mm；所述结合粘土的粒级为0.074～0mm；所述硅微粉粒级为5～0μm；所述纸浆粉粒级为0.088～0mm。本专利技术提供一种耐火材料的制备方法，包括以下步骤：A)以质量分数计，将20～35％的硅线石、4～8％的氧化铝、5～15％的刚玉和2～6％的结合粘土混合，得到预混物；B)以质量分数计，将1～3％的硅微粉、0.5～1.5％的纸浆粉、0.1～0.3％的减水剂和1～3％的水混合，得到泥浆；C)将48～62％的红柱石、所述步骤A)得到的预混物和所述步骤B)得到的泥浆混合，得到耐火材料；所述步骤A)和步骤B)没有时间顺序限制。本专利技术提供一种耐火砖，由耐火材料制成，所述耐火材料为上文所述的耐火材料或所述的制备方法得到的耐火材料。本专利技术提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。本专利技术通过采用高纯红柱石和硅线石制备得到耐火材料，并添加高纯刚玉和高纯氧化铝来强化基质，使基质中主晶相莫来石呈柱状、长柱状或针状，形成了特殊的网络结构，以及利用红柱石和硅线石在不同温度下莫来石化反应，使制备的耐火砖内部一次莫来石化和二次莫来石化反应一直持续，产生体积膨胀效应，进一步强化了基质的高温结构强度，因而制品具有较高的荷重软化温度(＞1700℃)和较低的蠕变率(0.125％)；红柱石颗粒边缘莫来石反应形成无数细微空隙，使得由于热胀冷缩在材料内部产生的应力得到释放，从而提高材料的耐热冲击性，同时基质中的针柱状莫来石与硅线石和刚玉形成相互交错的网络结构，都使本专利技术产品具有极好的抗热震稳定性能。另外，由一次莫来石化和二次莫来石化产生的体积膨胀效应和高温液相烧结所产生的收缩效应基本抵消，因此本专利技术提供的耐火材料制备得到的耐火砖具有良好的高温体积稳定性；本专利技术提供的耐火材料制备得到的耐火砖可以将热风炉的炉温提高到1300℃左右，材料消耗和能源消耗明显降低，热风炉炉体运行稳定，使用寿命可以达到30年以上，可以为钢铁用户节约大量的维修费用，节能效果显著，取得了明显的经济效益和社会效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第一位置在500×下的显微照片；图2为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第二位置在500×下的显微照片；图3为本专利技术实施例1得到的耐火砖在1000×下的显微照片；图4为本专利技术实施例1得到的耐火砖在3000×下的显微照片；图5为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第三位置在2000×下的显微照片；图6为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第四位置在2000×下的显微照片；图7为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第五位置在5000×下的显微照片；图8为本专利技术实施例1得到的耐火砖的第六位置在5000×下的显微照片。具体实施方式本专利技术提供了一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。本专利技术提供的耐火材料制成的耐火砖同时具有较好的抗蠕变性能和热震稳定性。本专利技术提供的耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。

【技术特征摘要】
1.一种耐火材料，由以下质量分数的组分制成：
红柱石：48～62％；硅线石：20～35％；氧化铝：4～8％；刚玉：5～15％；
结合粘土：2～6％；硅微粉：1～3％；纸浆粉：0.5～1.5％；减水剂：0.1～0.3％。
2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述红柱石包括第一
红柱石颗粒料和第二红柱石颗粒料；
所述第一红柱石颗粒料的粒级为3～1mm；
所述第二红柱石颗粒料的粒级为1～0mm。
3.根据权利要求2所述的耐火材料，其特征在于，所述第一红柱石颗粒
料与所述第二红柱石颗粒料的质量比为(3～5)：1。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的耐火材料，其特征在于，所述红柱
石中Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO和MgO的含量之和≤2％。
5.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述硅线石包括硅线
石颗粒料和硅线石细粉料；
所述硅线石颗粒料的粒级为0.2～0mm；
所述硅线石细粉料的粒级为0.074～0mm。
6.根据权利要求4所述的耐火材料，其特征在于，所述硅线石颗粒料与
所述硅线石细粉料的质量比为(0.5～1.5)：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新军，章兴高，曾立民，刘利华，
申请(专利权)人：湖南湘钢瑞泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43