高温退火炉用耐火砖及其制造方法技术

本发明专利技术揭示了一种高温退火炉用耐火砖及其制造方法，耐火砖包括如下质量百分比的原料，1

【技术实现步骤摘要】
高温退火炉用耐火砖及其制造方法


[0001]本专利技术属于耐火砖
，尤其涉及一种高温退火炉用耐火砖及其制造方法。

技术介绍

[0002]取向硅钢通常在环形炉或罩式炉中进行高温退火，来完成底层形成、二次再结晶和钢质净化等必要功能。工艺流程大体上可分为四个阶段：第一阶段：将脱碳后的卧式钢卷翻成立式钢卷装炉，在550
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750℃排出MgO中的自由水和化合水；第二阶段：形成硅酸镁底层并发展二次再结晶，在约850
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950℃开始形成Mg2SiO4底层，在约950
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1050℃开始发展二次再结晶；第三阶段：在完成二次再结晶和形成底层后，保护气氛由氮氢混合气体切换为纯氢，在约1200℃保温约20h，完成脱S、N等杂质元素，以消除杂质造成的磁时效；第四阶段：将钢卷从1200℃左右冷却至室温。四个阶段组成一个完整的退火周期，一个周期通常要持续6
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8天。可以看出，取向硅钢高温退火工序的运行工况较为复杂，如长时间处于1200℃的高温状态，部分加热区间处于湿度大的氧化性气氛，部分加热区间处于纯氢的还原性气氛，还有部分加热区间处于含H2S的腐蚀性气氛等。
[0003]立式钢卷要放置在支撑装置上进行高温退火，参见图1。由于涂覆有MgO的钢卷轴向导热系数远大于径向导热系数，因此在加热过程中，钢卷内部以轴向传热为主。在升温过程中，通常钢卷的上端面升温速度最快，钢卷内部的升温速度较慢，整个钢卷的最大温差可超过300℃。当钢卷温差过大时，不同钢卷位置处形成底层反应时的化学条件不同，就会导致产品表面产生色差、水印等表面缺陷。为准确获得钢卷在高温退火过程中的温差，常在钢卷内部至少两点位置埋入热电偶进行测温，图1中所指位置称为热点和冷点，并将温差称为冷热点温差，冷热点温差测试方法：钢卷在高温退火升温过程中，测量钢卷冷点与热点的温度，计算得到两位置的温度差值称为冷热点温差。
[0004]目前的钢卷支撑装置主要采用耐热不锈钢或刚玉莫来石砖制作。由于金属的导热系数相对较高，采用耐热不锈钢虽然可以有效减小钢卷内的温差，但在承重条件下容易变形，会加重钢卷下端面变形，成材率下降，而且金属支撑装置的制作和维护成本高；而采用刚玉莫来石砖虽然制造和维护成本较低，但材料的热导系数低，会导致钢卷内的温差增大，钢卷的表面质量不容易控制。此外，随着生产节奏加快，高温退火周期缩短、钢卷重量增大后，也需要开发一种满足取向硅钢高温退火复杂工况的导热系数高、使用成本低的综合使用效果优的支撑装置。
[0005]现有专利号为CN201410225264.7β
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SiC/Si2N2O复相结合SiC窑具及制备方法，公开了纸浆废液作为结合剂，仅用纸浆废液作为结合剂的配方，成型超大型砖时，半成品坯体强度较低，半成品坯体在搬运和烘烤过程中有产生裂纹的风险。还公开了将混炼好的原料用振动成型机或摩擦压力机压制成耐火砖坯，由于砖型体积较大，加上具备很多细粉，泥料在模具内自然堆积，成型时上下表面优先达到致密层，而胚体内气体不易排出，砖坯内形成夹层，出现裂纹的缺陷。还公开了制得的砖坯在1200
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1500℃埋碳条件下烧成，在高氢、高压以及中高温使用条件下与金属铁及其合金发生反应，降低了砖体使用寿命。
[0006]因此，需要开发的支撑装置材料要满足以下要求：优异的化学稳定性；较高的导热系数；良好的抗热震稳定性；较高的高温抗折强度；较低的高温蠕变性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，而提供高温退火炉用耐火砖及其制造方法，从而实现耐火砖具备优异的化学稳定性、较高的导热系数、良好的抗热震稳定性、较高的高温抗折强度、较低的高温蠕变性。为了达到上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0008]高温退火炉用耐火砖，包括如下质量百分比的原料，1
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3mm粒径的碳化硅颗粒15
‑
35％、≤1mm粒径的碳化硅颗粒20
‑
25％、≤0.088mm粒径的碳化硅颗粒20
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25％、＜0.2μm粒径的碳化硅细粉5
‑
15％、＜0.7μm粒径的活性氧化铝5
‑
10％、1
‑
3mm粒径的白刚玉颗粒0
‑
20％、以及≤0.088mm粒径的白刚玉细粉0
‑
12％；还包括原料质量的5
‑
7％的结合剂。
[0009]具体的，所述结合剂包括如下质量分比例的软质粘土：纸浆废液：水＝1：1：1.5，纸浆废液比重1.3，所述结合剂还包括改性剂，改性剂为纸浆废液质量的0.05％。
[0010]高温退火炉用耐火砖制造方法，包括以下步骤：
[0011]1)将纸浆废液、软质粘土、改性剂、水按比例充分搅拌形成波美度介于45
‑
55的结合剂悬浮液，备用；
[0012]2)将＜0.2μm粒径的碳化硅细粉和＜0.7μm粒径的活性氧化铝预先混合均匀，备用；
[0013]3)将碳化硅细粉和活性氧化铝的预混粉、以及原料的其他组分按比例一并混合，再投入额外比例的结合剂悬浮液，混合均匀；
[0014]4)混合好的半成品砖坯进行抽真空振动成型，排除原料内部的气体量；
[0015]5)半成品砖坯需要进行养护、烘烤；
[0016]6)烘烤后的半成品砖坯使用氧化烧成的方式烧结。
[0017]具体的，步骤2)碳化硅细粉和活性氧化铝混合的具体步骤为振动磨中共磨混合20
‑
40min，经过高压混炼机中再次搅拌混合20
‑
50min。
[0018]具体的，步骤4)抽真空振动成型具体步骤为振动成型压力大于2000吨，抽真空至真空度低于0.3个大气压。
[0019]具体的，步骤5)烘烤的具体步骤为烘烤后砖坯水分＜0.5％。
[0020]具体的，步骤6)烧结的具体步骤为烧成温度1400
±
10℃，烧成时间不低于12h。
[0021]具体的，还包括步骤7)高温退火工艺采用1150
‑
1250℃，退火周期132
‑
156h，冷热交替环境，氧化气氛与高氢还原气氛交替。
[0022]与现有技术相比，本专利技术高温退火炉用耐火砖及其制造方法的有益效果主要体现在：
[0023]使用本专利技术配方和工艺制作的高温退火炉用耐火砖具有导热系数高、承重性能好、使用寿命长等特点。相比传统刚玉莫来石耐火砖，本专利技术的导热系数由1.0
‑
2.5W/(m
·
K)提高至＞10W/(m
·
K)，气孔率由16
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20％下降至12
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14％，热震稳定性次数由10
‑
20次增加至＞20次，高温抗折强度从10
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15Mpa提高至＞35Mpa，高温蠕变率由0.4
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温退火炉用耐火砖，其特征在于：包括如下质量百分比的原料，1
‑
3mm粒径的碳化硅颗粒15
‑
35％、≤1mm粒径的碳化硅颗粒20
‑
25％、≤0.088mm粒径的碳化硅颗粒20
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25％、＜0.2μm粒径的碳化硅细粉5
‑
15％、＜0.7μm粒径的活性氧化铝5
‑
10％、1
‑
3mm粒径的白刚玉颗粒0
‑
20％、以及≤0.088mm粒径的白刚玉细粉0
‑
12％；还包括原料质量的5
‑
7％的结合剂。2.根据权利要求1所述的高温退火炉用耐火砖，其特征在于：所述结合剂包括如下质量分比例的软质粘土：纸浆废液：水＝1：1：1.5，纸浆废液比重1.3，所述结合剂还包括改性剂，改性剂为纸浆废液质量的0.05％。3.高温退火炉用耐火砖制造方法，其特征在于：包括如权利要求1
‑
2任意一项所述的原料和结合剂，制造方法包括以下步骤：1)将纸浆废液、软质粘土、改性剂、水按比例充分搅拌形成波美度介于45
‑
55的结合剂悬浮液，备用；2)将＜0.2μm粒径的碳化硅细粉和＜0.7μm粒径的活性氧化铝预...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世杰，章华兵，范长刚，刘胤，程赵国，刘德胜，
申请(专利权)人：昆山思创耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：