一种高炉冷却壁镶砖制造技术

本发明专利技术涉及一种高炉冷却壁镶砖的材质与制作工艺。其材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、结合剂、减水剂、钢纤维组成，结合剂为硫铝酸钙水泥或磷酸或磷酸二氢铝。砖中金属钢纤维的含量高达砖体积的10％～20％，砖重量的15％～40％。镶砖采用注浆预制成型工艺制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高炉冷却壁内衬镶嵌的耐火砖材质与制作工艺。
技术介绍
高炉冷却壁一般都设计成带燕尾槽内壁结构，以便镶嵌耐火砖保护层。镶嵌在冷却壁表面的耐火砖能够有效的保护冷却壁不受炉料磨损，同时也在炉壁形成一道热阻以降低炉壁散热能耗。但冷却壁表面的耐火材料所处使用环境十分苛刻，它要长时间在高温的条件下承受炉渣的侵蚀、炉料的磨损、上升煤气流的冲刷、温度变化的热冲击等，因而一般几个月或稍长时间就被逐步磨损或冲刷掉。没有了耐火材料的保护，冷却壁表面就会暴露出来直接接触高温炉料与炉气的冲刷与侵蚀。同时，由于没有了耐火材料层的隔热，冷却壁内冷却水会带走大量热量，造成大量热量的散失，表现为生产的高焦比与高能耗。耐火材料被磨损冲刷掉的原因主要是耐火材料一般为脆性材料，燕尾槽处的巨大剪切力很容易造成镶砖的根部断裂，从而造成耐火材料保护层的脱落甚至整体垮塌。在高炉的熔融带，当冷却壁耐火材料被冲刷掉以后，炉渣会粘接到炉壁上形成了一个保护层，炉渣保护层的作用同样是隔热并防止冷却壁表面被磨损，但这种渣皮与冷却壁的粘接不牢固，会频繁脱落，有时会造成冷却壁局部过热，甚至烧毁个别冷却壁。而高炉的中上部一般很少有熔渣，因此冷却壁耐火材料被磨损后，很难有炉渣附着，这必然会造成冷却壁金属结构的直接磨损和极大的热量损耗。同时，由于很多高炉的冷却水管是上下联通的的单路控制，高炉还可能因为中上部冷却强度过大而造成整体运行效率的下降。为了防止出现高能耗与冷却壁的烧毁等问题，高炉一般都采用定期的内壁喷涂喷补或压入造衬修补，目的都是在内壁耐火材料被磨损后，设法重新在内壁上构筑一层新的耐火材料保护层。但无论是喷补还是压入，材料的使用寿命依然很短，干法喷涂的内衬一般半年或稍长时间即已脱落。因此，高炉在使用炉役内，为了保证高炉的正常运行，定期的内壁喷涂或压入是一种常态的内衬维护工作。而在镶嵌耐材损坏后或喷补材料损坏后，只能指望冷却壁附着粘附一层炉渣来隔热和保护冷却壁了。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要研制出一种新型的高强度的冷却壁镶砖，具体方案是采用耐火材料粉末和硫铝酸盐水泥混勻后加水搅拌形成泥浆，采用注浆法填充预制空间内填满的金属钢纤维的纤维间隙。耐火材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、减水剂等原料按一定比例混配均勻，结合剂为硫铝酸钙水泥，钢纤维的含量是最终浇注体体积的 10% 20%，重量比应达到15% 40%。本专利技术的具体实施方法是首先按比例配制上述包含刘铝酸钙水泥在内的耐火混合物(混合物中不包括钢纤维)备用。按砖型设计尺寸准备好模具，并在模具内布撒钢纤维，直到全部模具内装满钢纤维。钢纤维的装入量应达到计划加入的体积百分数，比如占砖体积的16%。将上述耐火粉料加入自来水后搅拌均勻成高流动性泥浆，慢慢注入模具内，让泥浆渗入钢纤维间隙。为保证泥浆充满全部钢纤维之间的间隙，应该将模具放在振动台上辅助振动。泥浆注满以后，磨平浇注表面，连同模具一起室温养护至预制砖硬化。待预制砖硬化后脱模，脱模后的湿砖可继续室温养护，也可直接放入烘烤炉内逐步升温至350°C左右保温至少12小时，然后自然冷却。烘干后的预制砖应经过修边打磨等处理，以保证专题尺寸精度与外观质量。本专利技术的技术关键在于预制镶砖中含有极高体积分数的钢纤维，其所占的体积分数10% 20%。正是由于该预制镶砖中含有大量的钢纤维(远高于常规钢纤维增强耐火浇注料中钢纤维的含量，一般钢纤维增强耐火浇注料中钢纤维含量按重量比不会高于5%， 按体积比不会高于2% )，所以该预制镶砖具有极高的导热系数，因此用到冷却壁上之后， 整个镶砖层自身的温度不高，从而保证了镶砖层材料始终具有极高的抗剪抗折强度，因此不会发生燕尾槽界面处的剪切断裂，整体上也表现为具有极高的耐磨耐机械冲击性能。本专利技术的技术关键还在于预制镶砖材料采用硫铝酸钙水泥结合，因为水泥中含有较大比例硅酸钙成份，因此预制镶砖材料更接近炉渣成分(高炉水渣成分主要是硅酸钙矿物)，从而使得镶砖更容易附着粘附炉渣。本专利技术的优点在于1、本专利技术的镶砖采用的是注浆预制成型工艺，相对目前传统的制砖高温烧成工艺，其流程短，工艺简单，生产灵活性高。2、本专利技术的镶砖内含有体积分数高达10 20%的钢纤维，因此镶砖的抗剪强度极高，且韧性极好，因此可望解决目前镶砖普遍存在的镶砖燕尾断裂问题，从而实现镶砖的长久存在与高炉的节能降耗。3、根据高炉的部位不同，预制镶砖材料中所用的耐火材料可以根据使用环境调整，比如通过提高碳化硅比例提高导热系数，减少硫铝酸钙水泥用量以提高预制镶砖材料的耐火性能等。附图说明附图1为冷却壁预制镶砖，燕尾结构与冷却壁的燕尾槽尺寸匹配。。 实施例耐火材料配料按重量份数，矾土粉30份，刚玉粉50份，碳化硅粉50份，氧化铝微粉10份，硅微粉10份，硫铝酸钙水泥15份，减水剂2份。按砖型设计尺寸准备好模具，并在模具内布撒钢纤维，直到全部模具内装满钢纤维。钢纤维的装入量为砖体积百分数的16%。将上述耐火粉料加入自来水后搅拌均勻成高流动性泥浆，慢慢注入模具内，让泥浆渗入钢纤维间隙。为保证泥浆充满全部钢纤维之间的间隙，应该将模具放在振动台上辅助振动。泥浆注满以后，磨平浇注表面，连同模具一起室温养护至预制砖硬化。待预制砖硬化后脱模，脱模后的湿砖可继续室温养护，也可直接放入烘烤炉内逐步升温至350°C左右保温至少12小时，然后自然冷却。烘干后的预制砖应经过修边打磨等处理，以保证专题尺寸精度与外观质量。权利要求1.一种高炉冷却壁镶砖，其特征是其材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、 结合剂、减水剂、钢纤维组成，结合剂为铝酸盐水泥或磷酸或磷酸二氢铝。2.根据权利要求1所述的一种高炉冷却壁镶砖，其特征是砖中金属钢纤维的含量高达砖体积的10% 20%，砖重量的15% 40%。3.根据权利要求1所述的一种高炉冷却壁镶砖，其特征是砖材料中配有耐火材料粉末，包括高铝、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅微粉。4.根据权利要求1所述的一种高炉冷却壁镶砖，其特征是砖材料结合剂为硫铝酸钙水泥。5.根据权利要求1或2所述的一种高炉冷却壁镶砖，其特征是砖是采用注浆成型方法制作，即按尺寸设计支护模具，在模具全部空间内均勻布撒钢纤维后，将搅拌好的耐火泥浆注入全部纤维空隙内，注浆时配合振动。6.根据权利要求1或2所述的一种高炉冷却壁镶砖，其特征是砖具有燕尾结构，以便与冷却壁燕尾槽匹配安装。全文摘要本专利技术涉及一种高炉冷却壁镶砖的材质与制作工艺。其材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、结合剂、减水剂、钢纤维组成，结合剂为硫铝酸钙水泥或磷酸或磷酸二氢铝。砖中金属钢纤维的含量高达砖体积的10％～20％，砖重量的15％～40％。镶砖采用注浆预制成型工艺制造。文档编号C04B35/66GK102249698SQ20101017536公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日专利技术者李芳 , 章荣会 申请人:北京联合荣大工程材料有限责任公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高炉冷却壁镶砖，其特征是：其材料由矾土、刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硅灰、结合剂、减水剂、钢纤维组成，结合剂为铝酸盐水泥或磷酸或磷酸二氢铝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章荣会，李芳，
申请(专利权)人：北京联合荣大工程材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11