一种高炉永久性陶瓷出铁包及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高炉永久性陶瓷出铁包及其制备方法，涉及冶炼高炉领域，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉10‑23份、锆刚玉12‑31份、铬刚玉6‑15份、钛铝酸钙11‑27份、氮化硅铝氧5‑14份、金属硅粉3‑9份、陶瓷结合剂4‑9份、有机硅改性树脂5‑8份，能够有效的节约资源、且得到的出铁包性能稳定、使用寿命长。

Permanent ceramic tapping bag for blast furnace and preparation method thereof

The invention discloses a permanent ceramic tapping ladle for blast furnace and its preparation method, which relates to the field of blast furnace smelting. It consists of raw materials of the following weight parts: dense corundum 10_23 parts, zirconium corundum 12_31 parts, chromium corundum 6_15 parts, calcium titanate 11_27 parts, silicon aluminium nitride 5_14 parts, metal silica powder 3_9 parts, ceramic binder 4 parts. Nine copies and five to eight copies of organosilicon modified resin can effectively save resources, and the obtained ladle has stable performance and long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种高炉永久性陶瓷出铁包及其制备方法
本专利技术涉及冶炼高炉领域，尤其涉及一种高炉永久性陶瓷出铁包及其制备方法。
技术介绍
高炉铁口是高炉的关键部位，铁水及炉渣通过高炉铁口排出，高炉铁口的操作与维护决定着铁口工作状态的好坏，同时对高炉的寿命也起着决定性的影响。传统的高炉铁口泥包，是由高炉堵铁口时用泥炮沿铁口孔道打入炉内的炮泥形成的，该泥包能够附着在高炉出铁口周围炉墙内侧，用于保护该部位炉墙。传统铁口泥包可分为原始泥包和新生成泥包。原始泥包是开炉以前进入炉内由人工堆砌炮泥形成的，原始泥包在开炉后不久就会被侵蚀掉，以后的时间主要依靠每次出铁完毕，用炮泥堵铁口时，新生成泥包保护铁口周围炉墙。炮泥是用来封堵出铁口的耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两大类，前者用在顶压较低、强化冶炼程度不高的中小型高炉，后者在顶压较高、强化冶炼程度高的大中型高炉上。炮泥组成可分为两部分――耐火骨料和结合剂。耐火骨料指刚玉、莫来石、焦宝石等耐火原料和焦炭、云母等改性材料。结合剂为水或焦油沥青和酚醛树脂等有机材料，还掺加SiC，Si3N4，膨胀剂和外加剂等。骨料按一定的粒度及重量组成基质，在结合剂的调和下使之具有一定的可塑性，从而可以通过泥炮打人铁口堵住铁水。炮泥的主要功能如下：1)堵出铁口，要求炮泥具有良好的填充性和烧结性；2)稳定出铁，要求炮泥易开铁口和耐侵蚀，冲刷；3)保护炉缸，要求炮泥迅速加热时没有裂纹，并且新旧炮泥的结合强度高；4)开口性能良好，开口机钻头容易钻孔；5)适度的可塑性，便于泥炮操作和形成铁口泥包；6)良好的体积稳定性，在高温下体积变化小，不会由于收缩渗漏铁水。传统由堵口炮泥形成的高炉泥包的形状和牢固程度均要受到泥炮打泥压力、打泥速度、打泥操作方法和炮泥质量等因素的影响，随着高炉大型化和强化冶炼,高炉出铁炉次在逐渐增加，堵铁口次数相应增加，铁口泥包不稳定、形成不牢固现象时有发生，严重的会使铁口周围内衬耐材受到铁水和炉渣的侵蚀，造成出铁口不稳定，并影响使用寿命。现有的泥包（出铁包）是将炮泥通过泥炮打入出铁口，然后在出铁的过程中形成泥包，但现有的炮泥主要性质不稳定，且使用泥炮会导致炮泥浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够有效的节约资源、且得到的出铁包性能稳定、使用寿命长的一种高炉永久性陶瓷出铁包及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高炉永久性陶瓷出铁包，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉10-23份、锆刚玉12-31份、铬刚玉6-15份、钛铝酸钙11-27份、氮化硅铝氧5-14份、金属硅粉3-9份、陶瓷结合剂4-9份、有机硅改性树脂5-8份。进一步地，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉15-20份、锆刚玉15-25份、铬刚玉8-12份、钛铝酸钙15-25份、氮化硅铝氧8-12份、金属硅粉5-7份、陶瓷结合剂5-8份、有机硅改性树脂6-7份。进一步地，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉19份、锆刚玉24份、铬刚玉11份、钛铝酸钙24份、氮化硅铝氧10份、金属硅粉6份、陶瓷结合剂6份、有机硅改性树脂6份。一种制备高炉永久性陶瓷出铁包的方法，包括以下步骤：步骤一，称取致密刚玉、锆刚玉、铬刚玉、钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉、陶瓷结合剂、有机硅改性树脂，其中，致密刚玉粒度为1-3mm，铬刚玉粒度不大于1mm，锆刚玉粒度不大于3mm，钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉、陶瓷结合剂的粒度为200目，有机硅改性树脂为液态；步骤二，将步骤一中的致密刚玉、锆刚玉、铬刚玉投入混碾机中，干混3-5min，干混速度为80-120r/min，然后加入50-80%重量百分比的有机硅改性树脂，继续混碾5-8min，再加入钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉、陶瓷结合剂，湿混3-5min后加入剩余的有机硅改性树脂，混碾3min，得到混合料；步骤三，在高炉出铁口处安装模具，将步骤二得到的混合粉料投入模具中，捣打成型，得到坯料；步骤四，步骤三中的坯料随烘炉过程烘干，拆除模具，得到成品高炉永久性陶瓷出铁包。进一步地，锆刚玉由粗粒锆刚玉和细粒锆刚玉组成，其中粗粒锆刚玉的粒径为1-3mm，细粒锆刚玉的粒径不大于1mm，粗粒锆刚玉和细粒锆刚玉二者之间的重量比为1:0.6-1.5。进一步地，所述陶瓷结合剂选用硼玻璃粉、钾长石粉其中的一种或多种。进一步地，所述陶瓷结合剂由硼玻璃粉、钾长石粉组成，二者的重量比为1-2:1进一步地，所述有机硅改性树脂为有机硅改性酚醛树脂。其中，铬刚玉主要化学成分是Cr2O3和Al2O3，Cr2O3和Al2O3可以形成连续固溶体，具有较好的耐高温性能和抗渣侵蚀性能，其抗渣性能随Cr2O3含量的增加而增强。钛铝酸钙是一种以CA6、Ca((Al0.84Ti0.16)2)6O19为主晶相，CA2、CaTiO3为次晶相的复相耐高温材料，优良的常温和高温性能，钛铝酸钙热膨胀系数处于板状刚玉和尖晶石之间，在1200~1600℃间与锆刚玉有相类似的减小倾向，另外，钛铝酸钙导热系数低，与莫来石和立方氧化锆相当，且随温度变化不大，采用钛铝酸钙作为原料生产陶瓷出铁包时，无论是中温还是高温条件下，出铁包都处于微膨胀中，有利于保持出铁包的体积稳定性；而采用传统刚玉或矾土为骨料的出铁包在中高温时是收缩的，在使用过程中极易产生收缩裂纹或由于收缩导致形成空隙，影响出铁包的使用寿命。有机硅改性树脂作为结合剂使用，具有优良的耐热性和耐潮性，其改性酚醛树脂具有优良的耐热性、粘接性、耐烧蚀和消融隔热性。氮化硅铝氧（SiAlON塞隆），塞隆材料SiALON即Si、Al、O、N四种元素的合成词。作为一种陶瓷材料，它实际上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置换所形成的一大类固溶体的总称，塞隆材料SiALON具有极高的高温硬度、优异的耐磨性，抗氧化性和抗热震性以及抗熔融有色金属侵蚀的能力，由于Sialon的烧结性能远优于氮化硅铁，在中、低温度下可以用无压烧结的Sialon材料来代替热压烧结的氮化硅制品，从而减少能源消耗，降低成本。致密刚玉主晶相大于96%，气孔率小于4%，具有良好的抗酸，碱性能，在高温下具有良好的耐磨，抗侵蚀及体积稳定性。锆刚玉质地坚韧，结构致密，强度高，热震性好。金属硅粉能够提高产品的耐高温，耐磨损和抗氧化性。硼玻璃粉耐火度约620-700℃，在材料中主要起催熔作用，在中低温下产生大量的玻璃相，增加材料的中低温强度，陶瓷结合剂流动性好，能均匀分布在物料之间，提高出铁包的塑性，易于捣打成型。硼玻璃粉可以熔解物料中的Al2O3，提高陶瓷结合剂和含Al2O3物料的粘结强度。一般结合剂反应能力为10％左右，而含硼结合剂可达30％。钾长石属单斜晶系，它具有熔点低（1150±20℃），熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点，增强物料粘性，并提高中低温强度，使物料快速烧结，在材料中主要起助熔作用。本专利技术的有益效果在于：使用致密刚玉、锆刚玉、铬刚玉、钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉作为主要原料，得到的出铁包致密、且热稳定性高、耐热强度高，使用陶瓷结合剂和有机硅改性树脂，能够保证各原料之间的结合，方便加工，同时能够提高出铁包的理化性能；通过模具直接将混合料加工在高炉出铁口处，能够有效的节约能源，同时操作简单，可控性高，通过合理选用高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉永久性陶瓷出铁包，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉10‑23份、锆刚玉12‑31份、铬刚玉6‑15份、钛铝酸钙11‑27份、氮化硅铝氧5‑14份、金属硅粉3‑9份、陶瓷结合剂4‑9份、有机硅改性树脂5‑8份。

【技术特征摘要】
1.一种高炉永久性陶瓷出铁包，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉10-23份、锆刚玉12-31份、铬刚玉6-15份、钛铝酸钙11-27份、氮化硅铝氧5-14份、金属硅粉3-9份、陶瓷结合剂4-9份、有机硅改性树脂5-8份。2.根据权利要求1所述的一种高炉永久性陶瓷出铁包，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉15-20份、锆刚玉15-25份、铬刚玉8-12份、钛铝酸钙15-25份、氮化硅铝氧8-12份、金属硅粉5-7份、陶瓷结合剂5-8份、有机硅改性树脂6-7份。3.根据权利要求1所述的一种高炉永久性陶瓷出铁包，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：致密刚玉19份、锆刚玉24份、铬刚玉11份、钛铝酸钙24份、氮化硅铝氧10份、金属硅粉6份、陶瓷结合剂6份、有机硅改性树脂6份。4.一种制备根据权利要求1所述的高炉永久性陶瓷出铁包的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，称取致密刚玉、锆刚玉、铬刚玉、钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉、陶瓷结合剂、有机硅改性树脂，其中，致密刚玉粒度为1-3mm，铬刚玉粒度不大于1mm，锆刚玉粒度不大于3mm，钛铝酸钙、氮化硅铝氧、金属硅粉、陶瓷结合剂的粒度为200目，有机硅改性树脂为液态；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：常正钦，李星燃，吕雪艳，付武斌，陈要学，韩文茜，
申请(专利权)人：郑州赛沃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41