一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法，所述高炉铁口通道预制件的制备原料包括骨料、耐火材料、辅料和粘合剂，所述骨料包括矾土、电熔致密刚玉和棕刚玉，所述耐火材料包括碳化硅、碳化钛和陶瓷微粉，所述粘合剂为铝酸钙水泥，所述辅料包括尖晶石粉末、氧化铝、硅粉、沥青和防爆剂；所述电熔致密刚玉、棕刚玉和耐火材料混炼形成第一复合材料，所述矾土、耐火材料和粘合剂混炼形成第二复合材料，所述第一复合材料和第二复合材料与所述辅料再次混炼，得到所述高炉铁口通道预制件。

A prefabrication of iron channel of high strength blast furnace and its preparation method

The invention discloses a high-strength blast furnace iron channel prefabricate and a preparation method thereof. The preparation raw materials of the blast furnace iron channel prefabricate include aggregate, refractory material, auxiliary material and adhesive, the aggregate includes bauxite, fused dense corundum and brown corundum, the refractory material includes silicon carbide, titanium carbide and ceramic micro powder, the adhesive is calcium aluminate cement, and the auxiliary material The material includes spinel powder, alumina, silica powder, asphalt and explosion-proof agent; the fused dense corundum, brown corundum and refractories are mixed to form a first composite material, the bauxite, refractories and adhesives are mixed to form a second composite material, the first composite material and the second composite material are re mixed with the auxiliary material to obtain the blast furnace iron port channel prefabricated part.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法。
技术介绍
铁矿石的冶炼一般采用高炉流程，高炉炼铁具有成本低、产量高的特点，高炉的寿命是决定高炉冶炼成本的重要因素。高炉长寿的关键是炉缸，高炉铁口作为高炉的重要组成部分，也是炉缸最薄弱的部分之一，其主要作用是确保高炉渣铁能够及时排放。因此要求铁口易开易堵，并且出铁过程中铁流无喷溅，降低铁损失量。高炉铁口受到铁水和炉渣的高温、机械冲刷和化学侵蚀。每天流出大量铁水与炉渣，铁口很容易被冲击、侵蚀而破坏，所以要求铁口坚固耐用。传统的高炉出铁口使用粘土砖或硅线石砖，在对炉役期满的高炉进行拆除研究中发现，粘土砖或硅线石砖侵蚀严重，蚀损部分被炮泥及炉渣所代替。另外，高炉铁口区域会不同程度地出现铁口框与组合砖之间、铁口通道内部泄漏煤气的现象，直接导致高炉出铁过程中铁流分散喷溅、烟尘四溢，严重时影响炉前做泥套和堵铁口等操作，影响了高炉的安全生产。铁口区域煤气泄漏一旦形成，由于煤气流的冲刷作用，煤气通道将会呈现恶化趋势，因此必须对铁口区域煤气泄漏进行治理，确保高炉炉况稳定顺行，保证高炉安全生产。为了提高出铁口的使用寿命，防止煤气泄漏，需要根据高炉铁口的操作特点及侵蚀特点，开发出一种寿命较长、耐火性能好的高炉铁口。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度高炉铁口通道预制件及其制备方法，所述高炉铁口通道预制件的制备过程中，使用矾土为骨料制成第一复合材料，使用电熔致密刚玉和棕刚玉为骨料制成第二复合材料，控制第一复合材料和第二复合材料的粒径以达到两种复合材料良好的混合效果和所制备的高炉铁口通道预制件的高强度、抗冲刷、气密性性能，再配合耐火性能较好的辅料，提高所述高炉铁口通道预制件的耐火性能。本专利技术提供了一种高强度高炉铁口通道预制件，所述高炉铁口通道预制件的制备原料包括骨料、耐火材料、辅料和粘合剂，所述骨料包括矾土、电熔致密刚玉和棕刚玉，所述耐火材料包括碳化硅、碳化钛和陶瓷微粉，所述粘合剂为铝酸钙水泥，所述辅料包括尖晶石粉末、氧化铝、硅粉、沥青和防爆剂。所述电熔致密刚玉、棕刚玉和耐火材料混炼形成第一复合材料，所述矾土、耐火材料和粘合剂混炼形成第二复合材料，所述第一复合材料和第二复合材料与所述辅料再次混炼，得到所述高炉铁口通道预制件。所述骨料包括矾土、电熔致密刚玉和棕刚玉。优选的，所述矾土为特级矾土，其Al2O3含量大于90％，所述特级矾土的颗粒级配为2-3级，当颗粒级配为3级时，所述特级矾土的颗粒级配为：5-10mm、0-5mm、＜0.088mm；当颗粒级配为2级时，所述特级矾土的颗粒级配为：0-10mm和＜0.088mm。本专利技术发现，使用所述特级矾土制备的高炉铁口通道预制件质地密实，气孔极少，耐火性能较好，能够抵御铁水长时间冲刷，而且所述特级矾土的颗粒级配越多，配制的所述高炉铁口通道预制件的胚料越密实，综合性能越好。所述骨料中各组分的颗粒大小为：电熔致密刚玉3-5mm，棕刚玉3-8mm。所述耐火材料包括碳化硅、碳化钛和陶瓷微粉，所述耐火材料中各组分的颗粒大小为：陶瓷微粉1-3mm，碳化硅≤0.05mm，碳化钛≤0.04mm。所述碳化硅的纯度不小于98wt％，碳化钛的纯度不小于98wt％。所述耐火材料通过与所述骨料结合，不仅能够提高所述高炉铁口通道预制件的耐火性能，而且能够改善骨料中不可避免的孔隙问题，因为所述耐火材料的加入能够提高所述高炉铁口通道预制件的制备原料的烧结致密化和均匀化程度，减少体系中较大的孔隙。另外，碳化硅容易氧化，本专利技术使用粒径较小的碳化钛，碳化钛氧化后生成氧化钛，并与高炉铁口处的炉渣相互作用，形成一层致密的高熔点保护层，提高所述高炉铁口通道预制件的抗氧化性能。所述粘合剂为铝酸钙水泥，本专利技术的铝酸钙水泥发挥粘合剂和促凝剂的作用，解决了不同骨料和耐火材料直接混炼彼此分离、混合性不理想的问题，而且铝酸钙水泥水化后固化，能够辅助提高所述高炉铁口通道预制件的强度。另外，本专利技术还意料不到的发现，铝酸钙水泥与所述辅料中的尖晶石粉末和氧化铝在混炼以及成型过程中相互作用，在所述高炉铁口通道预制件的胚料中形成高强度物质。所述辅料包括尖晶石粉末、氧化铝、硅粉、沥青和防爆剂，所述防爆剂为铝粉。所述尖晶石粉末是一种性能优良的耐火材料，熔点高、化学稳定性好、耐酸碱腐蚀，抗氧化铁熔渣的能力强，也具有较好的抗热震稳定性，另外，由于所述电熔致密刚玉和棕刚玉在尖晶石粉末中的固溶，尖晶石粉末的加入能够提高第一复合材料在整体制备原料中的混合均匀度，进而提高所述高炉铁口通道预制件的致密性和高温强度。优选的，所述氧化铝为活性氧化铝。所述硅粉在工作温度下被氧化生成SiO气体，且氧化速率优先于碳元素，SiO气体使得CO还原为碳，从而抑制了碳的氧化，起到保护作用；另一方面，SiO气体能够进一步被氧化生成SiO液相，堵塞气孔，提高致密度，并形成保护层阻止了氧的进一步侵入。铝粉的防爆作用为：小粒度铝粉在高炉铁口通道预制件的压制前期，迅速反应形成散热和排气微孔道，有效防止了因金属铝粉加入所导致的氢爆发生；大颗粒铝粉在压制后期，进一步增加排气孔道数量，将余下水气迅速排除，有效防止了爆裂现象。所述沥青为高温沥青，粒度小于1mm，在配置所述胚料的过程中，高温沥青中的挥发分气化，并在气体压力的作用下，沥青中的碳元素进入所述第一复合材料和第二复合材料的细气孔中，在气孔内壁形成碳的涂层，从而防止熔渣向细气孔内渗透。所述辅料中各组分的颗粒大小为：所述尖晶石粉末≤0.038mm，氧化铝1-10μm，硅粉≤0.035mm，铝粉包括两种粒径<0.05mm和0.05-0.1mm。所述高炉铁口通道预制件的制备原料各组分的重量份数为：所述电熔致密刚玉(3-5mm)为12-16份，棕刚玉(3-8mm)为10-13份，矾土(＜0.088mm)为20-25份，矾土(0-5mm)为25-30份，矾土(5-10mm)为10-15份，粘合剂1-5份。加入第一复合材料的耐火材料的重量份数为：所述碳化硅(≤0.05mm)为3-4份，碳化钛(≤0.04mm)为2-3份，陶瓷微粉(1-3mm)为1-3份。加入第二复合材料的耐火材料的重量份数为：所述碳化硅(≤0.05mm)为8-10份，碳化钛(≤0.04mm)为3-5份，陶瓷微粉(1-3mm)为4-7份。在辅料中，所述尖晶石粉末(≤0.038mm)为5-8份，氧化铝(1-10μm)为3-5份，硅粉(≤0.035mm)为4-6份，防爆剂2-4份，沥青1-2份。所述尖晶石粉末在所述高炉铁口通道预制件的制备原料中的质量分数为4-6％，优选的，所述质量分数为4-5％。本专利技术还提供了所述高炉铁口通道预制件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将所述电熔致密刚玉和棕刚玉混合均匀，再依次加入碳化钛、碳化硅和陶瓷微粉混合均匀，加水继续搅拌均匀，得到第一复合材料；(2)将不同颗粒级配的所述矾土混合均匀，再依次加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述高炉铁口通道预制件的制备原料包括骨料、耐火材料、辅料和粘合剂，所述骨料包括矾土、电熔致密刚玉和棕刚玉，所述耐火材料包括碳化硅、碳化钛和陶瓷微粉，所述粘合剂为铝酸钙水泥，所述辅料包括尖晶石粉末、氧化铝、硅粉、沥青和防爆剂；所述电熔致密刚玉、棕刚玉和耐火材料混炼形成第一复合材料，所述矾土、耐火材料和粘合剂混炼形成第二复合材料，所述第一复合材料和第二复合材料与所述辅料再次混炼，得到所述高炉铁口通道预制件。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述高炉铁口通道预制件的制备原料包括骨料、耐火材料、辅料和粘合剂，所述骨料包括矾土、电熔致密刚玉和棕刚玉，所述耐火材料包括碳化硅、碳化钛和陶瓷微粉，所述粘合剂为铝酸钙水泥，所述辅料包括尖晶石粉末、氧化铝、硅粉、沥青和防爆剂；所述电熔致密刚玉、棕刚玉和耐火材料混炼形成第一复合材料，所述矾土、耐火材料和粘合剂混炼形成第二复合材料，所述第一复合材料和第二复合材料与所述辅料再次混炼，得到所述高炉铁口通道预制件。


2.根据权利要求1所述的高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述矾土为特级矾土，所述特级矾土的Al2O3含量大于90％，颗粒级配为2-3级，当颗粒级配为3级时，所述特级矾土的颗粒为：5-10mm、0-5mm、＜0.088mm；当颗粒级配为2级时，所述特级矾土的颗粒为：0-10mm和＜0.088mm。


3.根据权利要求1所述的高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述电熔致密刚玉的颗粒为3-5mm，棕刚玉的颗粒为3-8mm。


4.根据权利要求1所述的高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述耐火材料中各组分的颗粒大小为：陶瓷微粉1-3mm，碳化硅≤0.05mm，碳化钛≤0.04mm，所述碳化硅的纯度不小于98wt％，碳化钛的纯度不小于98wt％。


5.根据权利要求1所述的高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述防爆剂为铝粉，所述氧化铝为活性氧化铝，所述沥青为高温沥青。


6.根据权利要求5所述的高炉铁口通道预制件，其特征在于，所述辅料中各组分的颗粒大小为：所述尖晶石粉末≤0.038mm，氧化铝1-10μm，硅粉≤0.035mm，铝粉包括两种粒径<0.05mm和0.05-0.1mm，沥青粒度小于1mm。


7.根据权利要求2所述的高炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：金金，夏扬，魏军魁，程智道，佘云锋，
申请(专利权)人：长兴云峰炉料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33