


一種新型莫來石結(jié)合輕質(zhì)澆注料的制備方法
專利號:CN201910913587.8
專利權(quán)人:上海利爾耐火材料有限公司、上海新泰山高溫工程材料有限公司
專利公開日:2020.01.10
目前,在新建的各大煉鋼廠中,鋼包加蓋和中間包加蓋已成為一種發(fā)展趨勢,這種方式可有效地降低鋼包和中間包內(nèi)鋼水由于熱輻射而帶來的溫降。據(jù)統(tǒng)計(jì),鋼包加蓋可以降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度約10~20℃,并且能夠有效減少鋼水表面覆蓋劑的加入量,對于鋼廠節(jié)能降耗和冶煉純凈鋼起到了積極的作用,因此倍受各大鋼廠的重視。一般來說,使用在鋼包包蓋和中間包包蓋耐材的使用溫度在1300℃~1400℃之間,在這個溫度區(qū)間內(nèi)大多數(shù)鋁硅系耐火材料均可應(yīng)用,但是普通的鋁硅系耐火材料由于熱導(dǎo)率大、耐火度低和熱震穩(wěn)定性差等問題,一方面造成包蓋上的耐材過早地產(chǎn)生脫落現(xiàn)象;另一方面,使得包蓋上的鋼結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重,所以造成維修包蓋的成本急劇增加。為了解決這一問題,本發(fā)明專利選用熱震穩(wěn)定性更好的燒結(jié)莫來石為骨料,基質(zhì)配比按照氧化鋁和氧化硅比例處在4.5-5.5之間進(jìn)行配料,采用水泥和硅微粉作為結(jié)合劑,制備了一種專門用于鋼包包蓋和中間包包蓋的莫來石結(jié)合低密度澆注料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種新型莫來石結(jié)合輕質(zhì)澆注料的制備方法,以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種新型莫來石結(jié)合輕質(zhì)澆注料的制備方法,包括骨料和基質(zhì),所述骨料由60燒結(jié)莫來石、45焦寶石以及57紅柱石組成,所述基質(zhì)由70燒結(jié)莫來石細(xì)粉、白剛玉細(xì)粉、鋁酸鹽水泥、95硅微粉以及少量的氧化鋁微粉組成。
所述60燒結(jié)莫來石,其粒度分布在5-3、3-1和1-0中,添加量為30-52份,所述70燒結(jié)莫來石細(xì)粉添加量為5-10份。
所述45焦寶石骨料,其粒度分布在5-3和3-1中,在整個澆注料配料中添加量為15-20份。
所述57紅柱石,其粒度分布在3-1和1-0中,添加量為7-10份。
所述白剛玉細(xì)粉添加量為5-10份,鋁酸鹽水泥添加量為2-4份,95硅微粉添加量為3-5份,氧化鋁微粉添加量為0-3份。
所述基質(zhì)中的礦相主要以剛玉相和莫來石相為主。
所述45焦寶石骨料Al₂O₃含量≥45%,SiO₂含量≥50%,顆粒的尺寸范圍為5-1,其體積密度≥2.43g/cm3,顯氣孔率為≤7%,吸水率≤2.7%;所述60莫來石骨料Al₂O₃含量≥62%,SiO₂含量≥32%,顆粒的尺寸范圍為5--0,其體積密度≥2.70g/cm3,顯氣孔率≤1.5%,吸水率≤0.5%,使用燒結(jié)法制成;所述57紅柱石Al₂O₃含量≥57%,SiO₂含量≥38%,顆粒的尺寸范圍為3--0,其體積密度≥3.1g/cm3;所述70燒結(jié)莫來石細(xì)粉的規(guī)格為≤200目,Al₂O₃含量≥68%,SiO₂含量≤27%,使用燒結(jié)法制成;所述白剛玉細(xì)粉的Al₂O₃含量≥99.3%,粒徑≤76μm;所述95硅微粉SiO₂含量≥95%,粒徑≤3μm,所述氧化鋁微粉的規(guī)格為≤5μm,Al₂O₃含量≥99.2%;所述鋁酸鈣水泥的規(guī)格為≤5μm,Al₂O₃含量≥68%,CaO含量≥27%。
1、本發(fā)明中,通過制得澆注料的體積密度較低,110℃×24h烘后和1650℃×3h燒后體積密度均在2.45-2.50之間,臨近輕質(zhì)耐火澆注料的范圍以及低密度澆注料常溫和中溫以鋁酸鹽水泥和硅微粉為結(jié)合劑;而高溫下則以氧化鋁和二氧化硅生成大量的原位柱狀莫來石為結(jié)合相,將骨料和基質(zhì)緊密地連接在一起,并增加了澆注料本身的耐火度,從而基質(zhì)配料得當(dāng),骨料選擇合適,使得該澆注料具有很高的耐火度(>1650℃),因此完全能夠適應(yīng)各種保溫蓋的使用環(huán)境。
2、本發(fā)明中,通過設(shè)計(jì)澆注料當(dāng)中使用了大量價格低廉的45焦寶石和60燒結(jié)莫來石,因此該澆注料的原料成本較低;并且由于其體積密度較低,與普通澆注料相比,具有用量少等優(yōu)點(diǎn),較低的熱導(dǎo)率和優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性能使得該澆注料具有較高的使用壽命,并且能夠延緩鋼結(jié)構(gòu)的變形速率,所以能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)例1:
一種新型莫來石結(jié)合低密度澆注料,其配料比例為:18份5-1的45焦寶石和52份的60燒結(jié)莫來石為主要骨料;基質(zhì)部位由10份的70燒結(jié)莫來石細(xì)粉,10份的電熔白剛玉細(xì)粉,3份的氧化鋁微粉,4份的鋁酸鹽水泥,3份硅微粉以及0.2份的減水劑組成。
該實(shí)例制備的莫來石結(jié)合低密度澆注料經(jīng)過檢測,其物理性能指標(biāo)如下:110℃×24h處理后樣塊的體積密度為2.46g/cm3,顯氣孔率為14.26%,耐壓強(qiáng)度為67mpa,抗折強(qiáng)度為8.9mpa;樣塊在1650℃×3h處理后耐壓強(qiáng)度為122mpa,抗折強(qiáng)度為22.2mpa,殘存線變化為0~-0.6%。熱面溫度為1093℃時,澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.520w/(m.k)。并且在1100℃下熱震試驗(yàn),水冷32次,樣塊表面出現(xiàn)3條細(xì)小裂紋,抗折強(qiáng)度保持率為78.2%。
實(shí)例2:
一種新型莫來石結(jié)合低密度澆注料,其配料比例為:20份5-1的45焦寶石、42份5-0的60燒結(jié)莫來石以及10份3-0的57紅柱石為主要骨料,基質(zhì)部位的比例與實(shí)施例1中的比例相當(dāng),這里就不再贅述。
該實(shí)例制備的莫來石結(jié)合低密度澆注料經(jīng)過檢測,其物理性能指標(biāo)如下:110℃×24h處理后樣塊的體積密度為2.46g/cm3,顯氣孔率為15.16%,耐壓強(qiáng)度為60mpa,抗折強(qiáng)度為8.5mpa;樣塊在1650℃×3h處理后耐壓強(qiáng)度為94.4mpa,抗折強(qiáng)度為16.6mpa,殘存線變化為0~0.24%。熱面溫度為1093℃時,澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.46w/(m.k)。并且在1100℃下熱震試驗(yàn),水冷32次,樣塊表面出現(xiàn)2條裂紋,抗折強(qiáng)度保持率為75.6%。
一種新型莫來石結(jié)合低密度澆注料,其配料比例為:20份5--1的45焦寶石、34份5-0的60燒結(jié)莫來石以及16份3-0的57紅柱石為主要骨料,基質(zhì)部位的比例與實(shí)施例1中的比例相當(dāng),這里就不再贅述。
該實(shí)例制備的莫來石結(jié)合低密度澆注料經(jīng)過檢測,其物理性能指標(biāo)如下:110℃×24h處理后樣塊的體積密度為2.47g/cm3,顯氣孔率為15.34%,耐壓強(qiáng)度為58mpa,抗折強(qiáng)度為7.0mpa;樣塊在1650℃×3h處理后耐壓強(qiáng)度為77.0mpa,抗折強(qiáng)度為15.8mpa,殘存線變化為0~0.80%。熱面溫度為1093℃時,澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.55w/(m.k)。并且在1100℃下熱震試驗(yàn),水冷32次,樣塊表面出現(xiàn)3條裂紋,抗折強(qiáng)度保持率為72.3%。
通過實(shí)驗(yàn)得出澆注料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),熱面溫度在1093℃時,澆注料的熱導(dǎo)率為1.45~1.52w/(m·k);另外該澆注料還具有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性,1100℃連續(xù)水冷32次,澆注料表面產(chǎn)生少量裂紋,抗折強(qiáng)度保持率在70%~80%之間。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
一種石化用輕質(zhì)耐材澆注料
申請(專利)號:CN201911366450.1
申請(專利權(quán))人:上海寶九和耐火材料有限公司;中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司
專利公開日:2020.04.14
石化行業(yè)進(jìn)行石油精煉工藝中,石油催化裂化器中進(jìn)行石油催化裂化,設(shè)備內(nèi)處于高溫高壓條件,反應(yīng)條件極其嚴(yán)苛,溫度500℃-800℃,壓力150-200kpa。而用于石油催化裂化器中的內(nèi)襯耐火材料經(jīng)常因容器內(nèi)的嚴(yán)苛條件破損。同時,因內(nèi)襯耐火材料的高導(dǎo)熱性,造成容器外殼溫度偏高,增加了灼傷危險性的同時也造成了熱量傳導(dǎo)而造成能源浪費(fèi)。在目前的研究中,高耐磨性的耐火澆注料一般需要高密度、而低熱傳導(dǎo)率的耐火澆注料一般需要較低密度。因此,如果能夠提供一種同時具有高耐磨性、低熱傳導(dǎo)率、低密度的耐火澆注料,將具有良好的市場前景。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種石化用輕質(zhì)耐材澆注料,用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明一方面提供一種輕質(zhì)耐材澆注料,按重量份計(jì),包括如下組分:
所述陶粒的粒徑為3-5mm,所述陶粒的自然粒度篩分通過率≥85wt%,所述陶粒中Al₂O₃含量≥20wt%、Fe₂O₃含量≤5.0wt%,所述陶粒的比重≤0.6g/cm3。
所述焦寶石為連續(xù)級配,粒徑規(guī)格為1-0mm、3-1mm,其中,焦寶石1-0mm和焦寶石3-1mm的重量比為1:1.0-1.5,所述焦寶石的自然粒度篩分通過率≥90wt%,所述焦寶石中Al₂O₃含量≥42wt%、Fe₂O₃≤2.5wt%。
所述粘土的粒徑為180-240目,所述粘土中Al₂O₃含量≥30wt%、Fe₂O₃含量≤1.0wt%。所述硅微粉中SiO₂含量≥92wt%,所述硅微粉優(yōu)選為硅微粉920μ。
所述漂珠中,水上漂浮物的比例≥90wt%。
所述燒結(jié)水泥為第一鋁酸鹽水泥和第二鋁酸鹽水泥的組合,所述第一鋁酸鹽水泥和第二鋁酸鹽水泥的重量比為1:1.0-1.1,其中,所述第一鋁酸鹽水泥中Al₂O₃含量≥66wt%、CaO含量≤30wt%、Fe₂O₃含量≤0.3wt%,1天抗折強(qiáng)度≥5mpa,1天抗壓強(qiáng)度≥30mpa,所述第二鋁酸鹽水泥中Al₂O₃含量≥50wt%、Fe₂O₃含量≤2wt%,1天抗折強(qiáng)度≥5mpa,3天抗壓強(qiáng)度≥30mpa。
所述礬土水泥中Al₂O₃含量≥50wt%、Fe₂O₃≤2.5wt%,1天抗折強(qiáng)度≥5mpa,1天抗壓強(qiáng)度≥30mpa。
所述藍(lán)晶石中Al₂O₃含量≥47wt%、Fe₂O₃≤1.0wt%,所述藍(lán)晶石的粒度為35~65目;
所述分散劑選自m-100、p530的組合,其中,m-100與p530的重量比為1:0.6~2。
輕質(zhì)耐材澆注料的制備方法,包括:按配方將各組分混煉。
按重量份計(jì),可以包括如下組分:本發(fā)明所提供的輕質(zhì)耐材澆注料中,按重量份計(jì),可以包括15-25份、15-17份17-19份、19-21份、21-23份、或23-25份陶粒。
一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料
【申請/專利號】CN201710135274.5
專利權(quán)利人:焦作金鑫恒拓新材料股份有限公司
專利公開日:2020-01-10
由于低水泥高鋁質(zhì)澆注料具有雜質(zhì)含量低,常溫及高溫強(qiáng)度高,體積穩(wěn)定等特點(diǎn),所以低水泥高鋁質(zhì)澆注料被廣泛應(yīng)用在高溫爐窯的工作層。低水泥高鋁質(zhì)澆注料多以高鋁熟料為骨料,因此,低水泥高鋁質(zhì)澆注料體積密度較高,體積密度一般2.2~2.7g/cm3,1000℃導(dǎo)熱系數(shù)在0.9~1.5W/m.K。
根據(jù)傳熱學(xué)基本原理,具有輕質(zhì)、微孔、閉孔的材料導(dǎo)熱率更低。普通的多孔熟料是采用生礬土添加煤粉和有機(jī)物壓球燒結(jié)而成,該工藝所生產(chǎn)的多孔熟料多為開口氣孔,氣孔孔徑大,骨料的強(qiáng)度低,三氧化二鐵雜質(zhì)含量高且集中,骨料中雜質(zhì)含量較多,采用該多孔熟料為骨料的輕質(zhì)澆注料,無法滿足在高于1200℃和高濃度CO氣氛下長期限使用。
C是一種對耐火材料有很強(qiáng)破壞作用的物質(zhì),高爐解體證明CO對爐襯材料的破壞很大,在高溫下暴露在CO氣氛中的耐火材料因碳素沉積(2CO(g)=C(s)+CO2(g))膨脹而導(dǎo)致嚴(yán)重破損。耐火材料中的Fe₂O₃,在高爐條件下被還原生成Fe,對上述碳沉積反應(yīng)起催化作用,加快了材料的破損速度。因此,在其他條件相同的情況下,試樣中的Fe₂O₃含量越高,試樣受到的破壞作用越大。隨著沉積碳的增多,試樣結(jié)構(gòu)變得疏松,這又進(jìn)一步促進(jìn)了碳沉積反應(yīng)的進(jìn)行,加劇試樣的損毀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料及方法,具體技術(shù)方案是:
一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料,由以下重量份的原料組成:莫來石微孔球50~65wt%,低鐵三級高鋁熟料粉20~45wt%,1~5wt%氧化鉻綠,二氧化硅微粉3~8wt%,純鋁酸鈣水泥4~7wt%,分散劑0.01~0.5wt%;
所述莫來石微孔球?yàn)樵V經(jīng)二次造粒燒結(jié)而成的球形莫來石顆粒料;
所述低鐵三級高鋁熟料粉的Fe₂O₃含量不大于1.5wt%。
所述莫來石微孔球的成分中Al₂O₃≥65 wt%,F(xiàn)e₂O₃≤1.5 wt%,K₂O+Na₂O≤0.65 wt%。
所述莫來石微孔球的體積密度≤1.5g/cm3。
所述莫來石微孔球的粒度為8~0.3mm。
所述低鐵三級高鋁熟料粉為三級高鋁礬土經(jīng)煅燒后得到熟料,再去除熟料表面的氧化鐵雜質(zhì)而制得;所述低鐵三級高鋁熟料粉的成分中Al₂O₃≥52 wt %,Fe₂O₃≤1.0 wt %,K₂O+Na₂O≤0.50wt %。
所述低鐵三級高鋁熟料粉的粒徑為小于或等于0.088mm。
所述的氧化鉻綠中Cr₂O₃≥99.5 wt %,粒徑為小于或等于0.044mm。
所述的純鋁酸鈣水泥中Al₂O₃≥68.5 wt%,SiO₂≤0.8 wt%,F(xiàn)e₂O₃≤0.6 wt%,CaO≤31 wt%。
所述的二氧化硅微粉中SiO₂≥90 wt%,灼減≤3.2 wt%。
本發(fā)明中的莫來石微孔球是利用原料自分解成孔,通過控制內(nèi)部反應(yīng)燒結(jié)過程形成微孔結(jié)構(gòu),該骨料在生產(chǎn)中沒有添加煤粉等雜質(zhì)原料,利用回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)Y(jié)而成,莫來石微孔球的主晶相為莫來石。因此用莫來石微孔球代替低水泥高鋁澆注料的高鋁熟料骨料,可降低澆注料的體積密度,降低澆注料的導(dǎo)熱系數(shù),不影響澆注料的常溫及高溫性能。低鐵三級高鋁熟料三氧化二鐵雜質(zhì)含量低,體積密度低于二級高鋁熟料、一級高鋁熟料,因此低鐵三級高鋁熟料粉的加入,利于澆注料體積密度的降低。
莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料,骨料選用的是合成微孔莫來石骨料,主晶相是莫來石,三氧化二鐵含量較低,并且選用了鐵含量較低的粉料。因此該莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料可滿足在高溫、強(qiáng)CO還原氣氛下長期使用。
氧化鉻綠即氧化鉻,熔點(diǎn)(2260℃±25℃),氧化鉻可與很多氧化物形成固溶體、高熔點(diǎn)化合物或熔化溫度高的共熔物,以及能使?jié)B入的熔渣黏度增大。在直接還原鐵用窯爐運(yùn)行過程中,爐料中含CaO成分脫硫劑的粉塵易落在爐墻、爐頂高鋁澆注料上。粉塵中的CaO和爐襯中的Al₂O₃-SiO₂系材料在1350℃左右生成低熔物,物料中的Fe粉及鐵氧化合物在還原氣氛下還原出的Fe粉附著在低熔物上,形成結(jié)瘤,隨著結(jié)瘤的增大,嚴(yán)重影響爐襯的壽命及窯爐的正常運(yùn)行。澆注料中氧化鉻綠的引入,在還原氣氛下,粉塵中的CaO與氧化鉻綠生成CaCr2O4穩(wěn)定化合物,熔點(diǎn)為1570℃,該化合物的生成可減少低熔物的形成,有效減少爐襯材料的結(jié)瘤。
由于合理選用原材料,因此該莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料常溫及高溫均具有較高的強(qiáng)度,體積穩(wěn)定性好,且具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),有效降低了爐體的外表面溫度,并可減少爐襯的蓄熱,并且該澆注料抗CO侵蝕能力強(qiáng),并且有效減少爐襯表面CaO和Fe混合粉的結(jié)瘤,達(dá)到減少爐襯材料用量、節(jié)能及延長爐襯使用壽命的目的。
實(shí)施1
一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料。50~55wt%莫來石微孔球、25~45wt%低鐵三級高鋁熟料粉、1~5wt%氧化鉻綠、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%純鋁酸鈣水泥、0.01~0.5%分散劑組成,將以上原料放入攪拌機(jī)攪拌5~10分鐘即可。
實(shí)施2
一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料。56~65wt%莫來石微孔球、20~35wt%低鐵三級高鋁熟料粉、1~5wt%氧化鉻綠、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%純鋁酸鈣水泥、0.01~0.5%分散劑組成,將以上原料放入攪拌機(jī)攪拌5~10分鐘即可。
實(shí)施3
一種莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料。50~65wt%莫來石微孔球、20~45wt%低鐵三級高鋁熟料粉、1~3wt%氧化鉻綠、3~8wt%二氧化硅微粉、4~7wt%純鋁酸鈣水泥、0.01~0.5%分散劑組成,將以上原料放入攪拌機(jī)攪拌5~10分鐘即可。
本具體實(shí)施是對原料材料進(jìn)行正確選擇,一是輕質(zhì)骨料的選擇,選用了低雜質(zhì)含量且含有微孔結(jié)構(gòu)主晶相為莫來石的莫來石微孔球。其次是低鐵三級高鋁熟料粉的加入,一方面原料易得且成本低,另一方面該原料三氧化二鐵含量低。4-7wt%純鋁酸鈣水泥加入,可保證該澆注料常溫性能及高溫性能。二氧化硅微粉的加入,提高了澆注料的常溫及中溫性能。由于該莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料中三氧化二鐵雜質(zhì)含量較低,因此可有效減少澆注料在高溫下CO的侵蝕。氧化鉻綠的加入,對于澆注料表面在CO還原氣氛下減少CaO和Fe混合粉塵的結(jié)瘤起積極作用。因此,本具體實(shí)施所研制的莫來石-鉻輕質(zhì)澆注料具有較高的常溫及高溫強(qiáng)度,體積穩(wěn)定性好,較低的導(dǎo)熱系數(shù),且在高溫條件下抗CO侵蝕能力強(qiáng),減少了爐襯表面CaO和Fe混合粉結(jié)瘤。該澆注料可滿足直接還原鐵用窯爐爐襯的長期使用,達(dá)到節(jié)約原料、節(jié)約能源、抗CO侵蝕及減少爐襯表面結(jié)瘤的目的。
