CN101696120B - 一种冶金隔热耐火材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种冶金隔热耐火材料及制备方法，属冶金隔热材料技术领域，用于解决隔热材料高温时易焚化、脱落、使用寿命短等问题。其技术方案是，所述材料由以下重量单位的原料制成：AL2O376.3-77.3，硅砂18.9-19.5，漂珠0.9-1.1，氧化铝空心球0.98-1.1，白泥0.95-1.15，SIO2微粉0.97-1.1，三聚磷酸钠0.4-0.45。本发明方法包括和料、浇筑、常温固化、高温固化等步骤。本发明材料，可使高炉送风装置工艺管道系统的外壁温度由现在的220-280℃，降低到100-150℃，使用寿命由现在的5-6个月，提高到9-12个月，现场休风率由2.87％，降低到1.87％。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热耐火材料及制备方法，特别是专用于炼铁高炉进风装置的高铝质隔热耐火材料。
背景技术
在冶金行业的高炉炼铁过程中，隔热材料遍及600℃以上的所有工艺过程所用的设备，其中，炼铁高炉送风装置分布于高炉周围，将热风炉加热的1200--1350℃的热空气送入高炉。工作条件最恶劣的喉口部件，所经受的风温高、风压大、流速高，隔热材料因结构尺寸限制，最薄处厚度只有30mm左右，因此要求隔热材料具有很好的耐高温、耐冲刷、抗热振能力强等特点。目前，高炉送风装置普遍存在隔热材料高温区域易焚化、脱落，使用寿命短、送风装置系统外壁温度高、漏风等缺陷，严重制约着炼铁高炉系统连续作业，致使炼铁高炉休风率居高不下。其根本问题是由于隔热材料在原料配比和工艺步骤方面均存在诸多不足，导致隔热材料的性能满足不了炼铁高炉的工艺技术要求。
发明内容
本发明用于解决上述已有技术之缺陷而提供一种具有良好的耐高温、耐冲刷性能及导热系数小，能够满足炼铁高炉送风装置工艺要求的冶金隔热耐火材料及制备方法。
本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：
一种冶金隔热耐火材料，其特别之处是，它由以下重量单位的原料制成：AL2O3 76.3-77.3，硅砂18.9-19.5，漂珠0.9-1.1，氧化铝空心球0.98-1.1，白泥0.95-1.15，SIO2微粉0.97-1.1，三聚磷酸钠0.4-0.45，所述硅砂为石英。
上述冶金隔热耐火材料，所述氧化铝空心球直径为1-5mm，密度为540-750Kg/m3，所述硅砂中SIO2含量不小于90％，所述SIO2微粉中SIO2含量不低于96％。
上述冶金隔热耐火材料，所述氧化铝空心球直径为1-5mm，密度为540-750Kg/m3。
一种制备上述冶金隔热耐火材料的方法，它按照下述步骤进行：
a.和料：按照配比称取各原料，一次和料质量不超过200公斤，和料时添加原料总质量7-8％的水，和料速度不大于120M/S(米/秒)，和料时间不少于15分钟，和料温度15-25℃；
b.浇筑成型：和料后在15分钟内完成冶金隔热耐火材料浇筑成型，在浇筑过程同时进行振捣；
c.常温固化：固化温度为15-25℃，固化时间25-30分钟；
d.高温固化：先在30℃温度下保温0.5-1小时，然后经3.5-4小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
本发明针对现有高炉送风装置的隔热材料高温区域易焚化、脱落、使用寿命短等问题进行了改进，在对高炉送风装置隔热技术充分分析的基础上，经过深入研究、反复试验，改变隔热材料中Al2O3、SIO2原料配比，增添氧化铝空心球配比，并采取新工艺方案，制备出一种耐压及抗折强度高、导热系数小(导热系数(W/m.k)小于0.52)，能够满足高炉送风装置系统隔热技术要求的隔热耐火材料。采用本发明，可使高炉送风装置管道系统的外壁温度由现在的220-280℃，降低到100-150℃，使用寿命由现在的5-6个月，提高到9-12个月，现场休风率由2.87％，降低到1.87％。大大减少因休风带来的热能损失和热废气排放，减少休风带来的停产，提高炼铁产能。具有显著的环境效益和经济效益。
具体实施方式
目前用于高炉送风装置的隔热材料组成均是以AL2O3与SIO2为主要原料，添加工艺粘合剂制成。通常工艺配比AL2O3比SIO2控制在3.5∶1.5，并在常温下进行和料，采取炭火烘干。隔热材料中AL2O3具有提高耐压强度、耐磨耐冲刷、抗渣性能的作用；SIO2的作用在于提高隔热材料的荷重软化温度和机械性能。现有隔热材料中SIO2比例偏大，注重的是隔热效果，重点在于提高荷重温度。一般SIO2的荷重温度可达到1500-1550℃，而高炉送风装置工艺介质温度一般在1250℃，SIO2完全能够满足工艺介质温度要求。发生焚化、脱落原因应是在工艺介质的高速冲刷下和材料本身是否具有较好的耐压强度和抗折性能。现有隔热材料中AL2O3的配比较小，是隔热效果不能满足送风装置工艺技术要求的关键。本发明经过对送风装置工艺技术的研究，根据AL2O3与SIO2在隔热技术中的理化性能和作用，确认AL2O3与SIO2的工艺配比应调整在4∶1左右。所述隔热材料的主料采用AL2O3和硅砂(石英砂)，要求硅砂中SIO2含量不小于90％。通过合理、科学的调整AL2O3与SIO2的配比，大大提高隔热材料的高温强度、耐冲刷性和抗渣性，同时通过增加氧化铝空心球，补充因减少SIO2配比带来的隔热效果降低的可能性，用以提高和稳定材料的隔热效果。所述氧化铝空心球为市售产品，它选用工业氧化铝经高温电熔吹制而成。主体晶相为2-AL2O3，化学成份：AL2O3≥98.5％、SIO2和Fe2O3分别≤0.5％。其形态为：白色空心薄壁球体状。
本发明所述隔热材料的技术性能为：
体积密度(g/cm3)小于3.30；
耐压强度(Mpa)120℃×24h大于25；1250℃×36h大于125；
抗折强度(Mpa)120℃×24h大于8.0；1250℃×36h大于36.0；
导热系数(W/m.k)小于0.52。
以下给出具体的实施例：
实施例1
按照配比称取原料：AL2O3 76.3Kg，硅砂(石英砂)18.9Kg，漂珠1Kg，氧化铝空心球0.98Kg，白泥0.95Kg，SIO2微粉1Kg，三聚磷酸钠0.4Kg；上述原料加水8Kg和料，和料速度120M/S，和料时间15分钟，和料温度20℃；和料后在15分钟内完成隔热材料浇筑(浇筑成半粘稠形状)，浇筑过程同时进行振捣，保证上下、前后浇筑充分、材料流动顺畅、充填到每一结构件的深处，使附着物、气泡充分排出浇筑体外；常温固化：固化温度为20℃，固化时间25分钟；高温固化：先在30℃温度下保温0.5小时，然后经4小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
实施例2
按照配比称取原料：AL2O3 77Kg，硅砂(石英砂)19.2Kg，漂珠1.1Kg，氧化铝空心球1.1Kg，白泥1.15Kg，SIO2微粉1.1Kg，三聚磷酸钠0.45Kg；上述原料加水7.08Kg和料，和料速度不110M/S，和料时间18分钟，和料温度25℃；和料后在15分钟内完成隔热材料浇筑(浇筑成半粘稠形状)，浇筑过程同时进行振捣，保证上下、前后浇筑充分、材料流动顺畅、充填到每一结构件的深处，使附着物、气泡充分排出浇筑体外；常温固化：固化温度为25℃，固化时间30分钟；高温固化：先在30℃温度下保温1小时，然后经3.5小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
实施例3
按照配比称取原料：AL2O3 77.3Kg，硅砂(石英砂)19.5Kg，漂珠0.95Kg，氧化铝空心球1Kg，白泥1.1Kg，SIO2微粉0.97Kg，三聚磷酸钠0.42Kg；上述原料加水7.5Kg和料，和料速度100M/S，和料时间15分钟，和料温度15℃；和料后在15分钟内完成隔热材料浇筑(浇筑成半粘稠形状)，浇筑过程同时进行振捣，保证上下、前后浇筑充分、材料流动顺畅、充填到每一结构件的深处，使附着物、气泡充分排出浇筑体外；常温固化：固化温度为15℃，固化时间28分钟；高温固化：先在30℃温度下保温0.6小时，然后经3.6小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2.5小时降至常温。
实施例4
按照配比称取原料：AL2O3 77.1Kg，硅砂(石英砂)19.2Kg，漂珠1.02Kg，氧化铝空心球1.05Kg，白泥1.08Kg，SIO2微粉1.0Kg，三聚磷酸钠0.43Kg；上述原料加水7.6Kg和料，和料速度100M/S，和料时间15分钟，和料温度15℃；和料后在15分钟内完成隔热材料浇筑(浇筑成半粘稠形状)，浇筑过程同时进行振捣，保证上下、前后浇筑充分、材料流动顺畅、充填到每一结构件的深处，使附着物、气泡充分排出浇筑体外；常温固化：固化温度为15℃，固化时间28分钟；高温固化：先在30℃温度下保温0.8小时，然后经4小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
实施例5
按照配比称取原料：AL2O3 76.8Kg，硅砂(石英砂)19.5Kg，漂珠0.9Kg，氧化铝空心球1Kg，白泥1Kg，硅微粉0.99Kg，三聚磷酸钠0.42Kg；上述原料加水7.5Kg和料，和料速度100M/S，和料时间15分钟，和料温度15℃；和料后在15分钟内完成隔热材料浇筑(浇筑成半粘稠形状)，浇筑过程同时进行振捣，保证上下、前后浇筑充分、材料流动顺畅、充填到每一结构件的深处，使附着物、气泡充分排出浇筑体外；常温固化：固化温度为15℃，固化时间28分钟；高温固化：先在30℃温度下保温0.5小时，然后经3.8小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
Claims (3)
1.一种冶金隔热耐火材料，其特征在于，它由以下重量单位的原料制成：氧化铝76.3-77.3kg，硅砂18.9-19.5kg，漂珠0.9-1.1kg，氧化铝空心球0.98-1.1kg，白泥0.95-1.15kg，二氧化硅微粉0.971.1kg，三聚磷酸钠0.4-0.45kg，所述硅砂为石英。
2.根据权利要求1所述的冶金隔热耐火材料，其特征在于：所述氧化铝空心球直径为1-5mm，密度为540-750Kg/m3，所述硅砂中二氧化硅含量不小于90％，所述二氧化硅微粉中二氧化硅含量不低于96％。
3.根据权利要求1或2所述的冶金隔热耐火材料制备方法，其特征在于：它按照下述步骤进行：
a.和料：按照配比称取各原料，一次和料质量不超过200公斤，和料时添加原料总质量7-8％的水，和料速度不大于120m/S，和料时间不少于15分钟，和料温度15-25℃；
b.浇筑成型：和料后在15分钟内完成冶金隔热耐火材料浇筑成型，在浇筑过程同时进行振捣；
c.常温固化：固化温度为15-25℃，固化时间2530分钟；
d.高温固化：先在30℃温度下保温0.5-1小时，然后经3.5-4小时均匀升温至150℃，在该温度下保温48小时，最后经2小时降至常温。
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