一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法技术

一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，包括制备烧结助剂，炉衬料混制，炉衬成型，炉衬烧结四个步骤；所述烧结助剂的化学式为3Al2O3·

【技术实现步骤摘要】
一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法


[0001]本专利技术涉及一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，属于耐火材料领域。

技术介绍

[0002]在金属硅使用中频感应电炉熔炼时，现在市场上普遍使用的是天然石英添加部分电熔石英制备的干振炉衬料，存在炉衬体积稳定性较差、剥落及因其熔炼条件特殊导致的炉底不耐用的情况，使用寿命短，耐材成本高，频繁修补炉底严重影响了生产连续性及效益。
[0003]中国专利CN113548880A公开了一种优异的高强度抗热震酸性干振料及其施工方法，干振料包括石英砂颗粒、电熔石英砂颗粒和细粉。该专利技术的配方通过高纯微晶石英砂，高品质电熔石英砂和特殊复配添加剂的方式，提高了炉衬的抗热震性能和致密度，该专利炉衬的耐火度、抗冲击强度、耐化学侵蚀比较差，再者该专利选用高纯微晶石英砂、高品质电熔石英砂这些原料，成本相对较高。
[0004]中国专利CN109053172A公开了一种中频感应电炉用干振料及其制备方法和使用方法，干振料由天然石英，电熔石英细颗粒，电熔石英细粉，纳米碳化硅，石墨烯组成。该专利通过纳米碳化硅和石墨烯极高的耐火度，可以有效隔离及抑制炉料（铁水）中的碳对炉衬中SiO2的侵蚀，但该专利得到炉衬的抗机械冲击性和抗热震性能差，再者该专利添加质量分数高达5~10wt%的石墨烯，这种成本高昂的添加剂对于作为消耗品使用的炉衬材料来说难以承受。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，实现以下专利技术目的：制备出耐火度高，抗机械冲击性好、耐化学侵蚀性好、抗热震性能优异、使用温度1700℃以上的低成本高性能酸性干振炉衬。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案：一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，包括制备烧结助剂，炉衬料混制，炉衬成型，炉衬烧结四个步骤；所述烧结助剂的化学式为3Al2O3·
17SiO2；所述炉衬料，以重量份计包括电熔石英14~19份、天然石英60~74份、氧化铬细粉0.5~1.5份、氧化锆细粉0.5~1.3份、碳化硅细粉5~7份、氮化硼细粉2.5~5.0份、硼酸1~2份、烧结助剂2.5~4.2份。
[0007]以下是对上述技术方案的进一步改进：步骤1制备烧结助剂（1）制备硅铝凝胶硅酸钾水溶液中加入水性气相二氧化硅，搅拌至溶液透明后，再加入磷酸硅水溶液并搅拌均匀，提升至第一搅拌速率，向溶液中缓慢加入硅铝酸钠粉末，添加完毕后搅拌至溶液呈乳白悬浊液状态，降至第二搅拌速率并控温40~60℃，反应至溶液呈凝胶状，得到硅铝凝胶；
所述第一搅拌速率为2000~3000转/分；所述第二搅拌速率为400~650转/分；所述硅酸钾水溶液，硅酸钾质量分数为16~25wt%，硅酸钾模数2.2~3；所述水性气相二氧化硅，粒径20nm，加入量为硅酸钾水溶液的0.8~1.2wt%；所述磷酸硅水溶液，磷酸硅质量分数为13~20wt%，加入量为硅酸钾水溶液的12~24wt%；所述硅铝酸钠粉末，粒径为120nm，加入量为硅酸钾水溶液的6~10wt%。
[0008]（2）干燥烧结将硅铝凝胶于80~90℃下干燥3~6小时后粉碎成300~500目粉末，再将粉末于400~550℃真空环境中加热1.5~2.5小时，得到的固体再次粉碎成400~600目粉末即为烧结助剂，化学式为3Al2O3·
17SiO2。
[0009]步骤2炉衬料混制所述炉衬料，以重量份计，包括以下原料组分：电熔石英14~19份、天然石英60~74份、氧化铬细粉0.5~1.5份、氧化锆细粉0.5~1.3份、碳化硅细粉5~7份、氮化硼细粉2.5~5.0份、硼酸1~2份、烧结助剂2.5~4.2份；所述电熔石英和天然石英，二氧化硅含量大于99.5wt%，碱金属氧化物含量小于0.15wt%，三氧化二铁含量小于0.1wt%；所述电熔石英，以重量份计，包括粒径1~5毫米的电熔石英10~13份、粒径150~1000微米的电熔石英4~6份；所述天然石英，以重量份计，包括粒径1~5毫米的天然石英16~22份、粒径150~1000微米的天然石英21~24份、粒径25~150微米的天然石英23~28份；所述氧化铬细粉、氧化锆细粉、碳化硅细粉、氮化硼细粉的粒径均为25~150微米；炉衬料混制：先将上述炉衬料原料预处理至含水量小于0.3%，将粒径1~5毫米的电熔石英、粒径1~5毫米的天然石英、粒径150~1000微米的电熔石英、粒径150~1000微米的天然石英，加入强制混料机中，充分混匀，再加粒径25~150微米的天然石英、氧化铬细粉、氧化锆细粉、碳化硅细粉、氮化硼细粉、烧结助剂、硼酸，继续搅拌混匀得到炉衬料。
[0010]步骤3炉衬成型炉衬成型：先筑炉底，在铺好玻纤布的炉底填充上制备好的炉衬料，分三次填充，每次加完料用排气叉排气4~6遍后用炉底振动器振动20~30分钟，刮出表面2cm厚度材料，放入钢模后，开始筑炉壁，炉底料与炉壁料结合位置，充分刮毛，然后逐层加入炉衬料，每层使用排气叉排气5~7遍后，再用炉壁振动器振动钢模，每层振动15~25分钟，振实后每层厚度15cm。
[0011]步骤4炉衬烧结炉衬烧结：筑炉完毕，以30~40℃/h的速率升温至950~1050℃，并恒温2~3小时，快速冷却后提出钢模，加入熔炼原料后升温，使原料缓慢熔化至液态，满炉后升温至1600~1750℃，保温2~4个小时使炉衬料进行充分烧结。
[0012]与现有技术相比，本专利技术取得以下有益效果：1、本专利技术所述生产方法得到的酸性干振炉衬，耐火度高，使用温度1700℃以上，炉衬1750℃使用温度下使用寿命达到332~363炉；
2、本专利技术所述生产方法得到的酸性干振炉衬，抗机械冲击性好，耐压强度为51~59MPa；3、本专利技术所述生产方法得到的酸性干振炉衬，耐化学侵蚀性好，抗铁水溶蚀指数为2.4~3.7%；4、本专利技术所述生产方法得到的酸性干振炉衬，抗热震性能优异，600℃导热系数为23.922~28.639W/mK；5、本专利技术所述生产方法，炉衬料配方中天然石英质量占比达到60~74wt%，原料成本较低，能够大幅降低最终酸性干振炉衬产品的成本。
具体实施方式
[0013]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]实施例1：一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法包括以下步骤：1、制备烧结助剂（1）制备硅铝凝胶120千克质量浓度21%的硅酸钾水溶液中加入1.2千克水性气相二氧化硅，搅拌至溶液透明后，再加入24千克质量分数18%的磷酸硅水溶液，搅拌均匀后，控制搅拌速率2600转/分，向溶液中缓慢加入8.4千克硅铝酸钠粉末，添加完毕后搅拌至溶液呈乳白悬浊液状态，控制搅拌速率500转/分、温度52℃，反应至溶液呈凝胶状，得到硅铝凝胶；所述硅酸钾水溶液，硅酸钾模数2.8；所述水性气相二氧化硅，粒径20nm；所述硅铝酸钠粉末，粒径为120nm；（2）干燥烧结将硅铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，其特征在于：包括制备烧结助剂，炉衬料混制，炉衬成型，炉衬烧结四个步骤；所述烧结助剂的化学式为3Al2O3·
17SiO2；所述炉衬料，以重量份计包括电熔石英14~19份、天然石英60~74份、氧化铬细粉0.5~1.5份、氧化锆细粉0.5~1.3份、碳化硅细粉5~7份、氮化硼细粉2.5~5.0份、硼酸1~2份、烧结助剂2.5~4.2份。2.根据权利要求1所述的一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，其特征在于：所述制备烧结助剂，包括制备硅铝凝胶和干燥烧结；所述制备硅铝凝胶，硅酸钾水溶液中加入水性气相二氧化硅，搅拌至溶液透明后，再加入磷酸硅水溶液并搅拌均匀，提升至第一搅拌速率，向溶液中缓慢加入硅铝酸钠粉末，然后搅拌至溶液呈乳白悬浊液状态，降至第二搅拌速率并控温40~60℃，反应至溶液呈凝胶状，得到硅铝凝胶。3.根据权利要求2所述的一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，其特征在于：所述第一搅拌速率为2000~3000转/分；所述第二搅拌速率为400~650转/分。4.根据权利要求2所述的一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，其特征在于：所述硅酸钾水溶液，硅酸钾质量分数为16~25wt%，硅酸钾模数2.2~3；所述水性气相二氧化硅，粒径20nm，加入量为硅酸钾水溶液的0.8~1.2wt%。5.根据权利要求2所述的一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，其特征在于：所述磷酸硅水溶液，磷酸硅质量分数为13~20wt%，加入量为硅酸钾水溶液的12~24wt%；所述硅铝酸钠粉末，粒径为120nm，加入量为硅酸钾水溶液的6~10wt%。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建民，
申请(专利权)人：青岛尊龙耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：