專(zhuān)利名稱(chēng)：一種冶金隔熱耐火材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔熱耐火材料及制備方法，特別是專(zhuān)用于煉鐵高爐進(jìn)風(fēng)裝置的高
鋁質(zhì)隔熱耐火材料。
背景技術(shù)：
在冶金行業(yè)的高爐煉鐵過(guò)程中，隔熱材料遍及600°C以上的所有工藝過(guò)程所用的設(shè)備，其中，煉鐵高爐送風(fēng)裝置分布于高爐周?chē)?，將熱風(fēng)爐加熱的1200-135(TC的熱空氣送入高爐。工作條件最?lèi)毫拥暮砜诓考?jīng)受的風(fēng)溫高、風(fēng)壓大、流速高，隔熱材料因結(jié)構(gòu)尺寸限制，最薄處厚度只有30mm左右，因此要求隔熱材料具有很好的耐高溫、耐沖刷、抗熱振能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，高爐送風(fēng)裝置普遍存在隔熱材料高溫區(qū)域易焚化、脫落，使用壽命短、送風(fēng)裝置系統(tǒng)外壁溫度高、漏風(fēng)等缺陷，嚴(yán)重制約著煉鐵高爐系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)，致使煉鐵高爐休風(fēng)率居高不下。其根本問(wèn)題是由于隔熱材料在原料配比和工藝步驟方面均存在諸多不足，導(dǎo)致隔熱材料的性能滿足不了煉鐵高爐的工藝技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述已有技術(shù)之缺陷而提供一種具有良好的耐高溫、耐沖刷性能及導(dǎo)熱系數(shù)小，能夠滿足煉鐵高爐送風(fēng)裝置工藝要求的冶金隔熱耐火材料及制備方法。
本發(fā)明所稱(chēng)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的 —種冶金隔熱耐火材料，其特別之處是，它由以下重量單位的原料制成AL20376. 3-77. 3，硅砂18. 9-19. 5，漂珠0. 9-1. 1，氧化鋁空心球0. 98-1. l，白泥0.95-1. 15， SI02微粉0. 97-1. l，三聚磷酸鈉0. 4-0. 45，所述硅砂為石英。 上述冶金隔熱耐火材料，所述氧化鋁空心球直徑為l-5mm，密度為540_750Kg/m3，
所述硅砂中SI02含量不小于90%，所述SI02微粉中SI02含量不低于96%。 上述冶金隔熱耐火材料，所述氧化鋁空心球直徑為l-5mm，密度為540_750Kg/m3。 —種制備上述冶金隔熱耐火材料的方法，它按照下述步驟進(jìn)行 a.和料按照配比稱(chēng)取各原料， 一次和料質(zhì)量不超過(guò)200公斤，和料時(shí)添加原料
總質(zhì)量7_8%的水，和料速度不大于120M/S(米/秒)，和料時(shí)間不少于15分鐘，和料溫度
15-25°C ; b.澆筑成型和料后在15分鐘內(nèi)完成冶金隔熱耐火材料澆筑成型，在澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗； c.常溫固化固化溫度為15-25°C，固化時(shí)間25-30分鐘； d.高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 5-1小時(shí)，然后經(jīng)3.5-4小時(shí)均勻升溫至15(TC，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有高爐送風(fēng)裝置的隔熱材料高溫區(qū)域易焚化、脫落、使用壽命短等問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，在對(duì)高爐送風(fēng)裝置隔熱技術(shù)充分分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)深入研究、反復(fù)試驗(yàn)，改變隔熱材料中AI203、SI02原料配比，增添氧化鋁空心球配比，并采取新工藝方案，制備出一種耐壓及抗折強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小(導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.k)小于O. 52)，能夠滿足高爐送風(fēng)裝置系統(tǒng)隔熱技術(shù)要求的隔熱耐火材料。采用本發(fā)明，可使高爐送風(fēng)裝置管道系統(tǒng)的外壁溫度由現(xiàn)在的220-280°C，降低到100-15(TC，使用壽命由現(xiàn)在的5_6個(gè)月，提高到9_12個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)休風(fēng)率由2. 87%，降低到1. 87%。大大減少因休風(fēng)帶來(lái)的熱能損失和熱廢氣排放，減少休風(fēng)帶來(lái)的停產(chǎn)，提高煉鐵產(chǎn)能。具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
目前用于高爐送風(fēng)裝置的隔熱材料組成均是以AL203與SI02為主要原料，添加工藝粘合劑制成。通常工藝配比AL^3比SI(^控制在3.5 : 1.5，并在常溫下進(jìn)行和料，采取炭火烘干。隔熱材料中八1^03具有提高耐壓強(qiáng)度、耐磨耐沖刷、抗渣性能的作用3102的作用在于提高隔熱材料的荷重軟化溫度和機(jī)械性能?，F(xiàn)有隔熱材料中SI02比例偏大，注重的是隔熱效果，重點(diǎn)在于提高荷重溫度。 一般SI02的荷重溫度可達(dá)到1500-155(TC，而高爐送風(fēng)裝置工藝介質(zhì)溫度一般在125(TC， SI(^完全能夠滿足工藝介質(zhì)溫度要求。發(fā)生焚化、脫落原因應(yīng)是在工藝介質(zhì)的高速?zèng)_刷下和材料本身是否具有較好的耐壓強(qiáng)度和抗折性能?，F(xiàn)有隔熱材料中八1^03的配比較小，是隔熱效果不能滿足送風(fēng)裝置工藝技術(shù)要求的關(guān)鍵。本發(fā)明經(jīng)過(guò)對(duì)送風(fēng)裝置工藝技術(shù)的研究，根據(jù)AL203與SI02在隔熱技術(shù)中的理化性能和作用，確認(rèn)ALA與SI0J勺工藝配比應(yīng)調(diào)整在4 : l左右。所述隔熱材料的主料采用八1^03和硅砂(石英砂)，要求硅砂中5102含量不小于90%。通過(guò)合理、科學(xué)的調(diào)整八1^03與SI02的配比，大大提高隔熱材料的高溫強(qiáng)度、耐沖刷性和抗渣性，同時(shí)通過(guò)增加氧化鋁空心球，補(bǔ)充因減少SI02配比帶來(lái)的隔熱效果降低的可能性，用以提高和穩(wěn)定材料的隔熱效果。所述氧化鋁空心球?yàn)槭惺郛a(chǎn)品，它選用工業(yè)氧化鋁經(jīng)高溫電熔吹制而成。主體晶相為241^03，化學(xué)成份AL203 > 98. 5%、 SI02和Fe203分別《0. 5%。其形態(tài)為白色空心薄壁球體狀。
本發(fā)明所述隔熱材料的技術(shù)性能為
體積密度(g/cm3)小于3. 30 ; 耐壓強(qiáng)度(Mpa) 120°C X24h大于25 ;1250。C X36h大于125 ;
抗折強(qiáng)度(Mpa) 120°C X24h大于8. 0 ;1250。C X36h大于36. 0 ;
導(dǎo)熱系數(shù)(W/m. k)小于0. 52。
以下給出具體的實(shí)施例
實(shí)施例1 按照配比稱(chēng)取原料AL20376. 3Kg，硅砂(石英砂)18. 9Kg，漂珠1Kg，氧化鋁空心球0. 98Kg，白泥0. 95Kg， SI02微粉1Kg，三聚磷酸鈉0. 4Kg ;上述原料加水8Kg和料，和料速度120M/S，和料時(shí)間15分鐘，和料溫度20°C ;和料后在15分鐘內(nèi)完成隔熱材料澆筑(澆筑成半粘稠形狀)，澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗，保證上下、前后澆筑充分、材料流動(dòng)順暢、充填到每一結(jié)構(gòu)件的深處，使附著物、氣泡充分排出澆筑體外；常溫固化固化溫度為2(TC，固化時(shí)間25分鐘；高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 5小時(shí)，然后經(jīng)4小時(shí)均勻升溫至15(TC，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。
實(shí)施例2 按照配比稱(chēng)取原料AL20377Kg，硅砂(石英砂)19. 2Kg，漂珠1. 1Kg，氧化鋁空心球1. 1Kg，白泥1. 15Kg， SI02微粉1. 1Kg，三聚磷酸鈉0. 45Kg ;上述原料加水7. 08Kg和料，和料速度不110M/S，和料時(shí)間18分鐘，和料溫度25°C ;和料后在15分鐘內(nèi)完成隔熱材料澆筑(澆筑成半粘稠形狀)，澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗，保證上下、前后澆筑充分、材料流動(dòng)順暢、充填到每一結(jié)構(gòu)件的深處，使附著物、氣泡充分排出澆筑體外；常溫固化固化溫度為25°C，固化時(shí)間30分鐘；高溫固化先在3(TC溫度下保溫1小時(shí)，然后經(jīng)3. 5小時(shí)均勻升溫至15(TC，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。
實(shí)施例3 按照配比稱(chēng)取原料AL20377. 3Kg，硅砂(石英砂)19. 5Kg，漂珠0. 95Kg，氧化鋁空心球1Kg，白泥1. 1Kg， SI02微粉0. 97Kg，三聚磷酸鈉0. 42Kg ;上述原料加水7. 5Kg和料，和料速度100M/S，和料時(shí)間15分鐘，和料溫度15t:;和料后在15分鐘內(nèi)完成隔熱材料澆筑(澆筑成半粘稠形狀)，澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗，保證上下、前后澆筑充分、材料流動(dòng)順暢、充填到每一結(jié)構(gòu)件的深處，使附著物、氣泡充分排出澆筑體外；常溫固化固化溫度為15t:，固化時(shí)間28分鐘；高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 6小時(shí)，然后經(jīng)3. 6小時(shí)均勻升溫至15(TC，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2. 5小時(shí)降至常溫。
實(shí)施例4 按照配比稱(chēng)取原料AL203 77. 1Kg，硅砂(石英砂)19. 2Kg，漂珠1. 02Kg，氧化鋁空心球1. 05Kg，白泥1. 08Kg， SI02微粉1. OKg，三聚磷酸鈉0. 43Kg ;上述原料加水7. 6Kg和料，和料速度100M/S，和料時(shí)間15分鐘，和料溫度15°C ;和料后在15分鐘內(nèi)完成隔熱材料澆筑(澆筑成半粘稠形狀)，澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗，保證上下、前后澆筑充分、材料流動(dòng)順暢、充填到每一結(jié)構(gòu)件的深處，使附著物、氣泡充分排出澆筑體外；常溫固化固化溫度為15°C，固化時(shí)間28分鐘；高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 8小時(shí)，然后經(jīng)4小時(shí)均勻升溫至15(TC，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。
實(shí)施例5 按照配比稱(chēng)取原料AL203 76. 8Kg，硅砂(石英砂)19. 5Kg，漂珠0. 9Kg，氧化鋁空心球1Kg，白泥1Kg，硅微粉0. 99Kg，三聚磷酸鈉0. 42Kg ;上述原料加水7. 5Kg和料，和料速度100M/S，和料時(shí)間15分鐘，和料溫度15°C ;和料后在15分鐘內(nèi)完成隔熱材料澆筑(澆筑成半粘稠形狀)，澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗，保證上下、前后澆筑充分、材料流動(dòng)順暢、充填到每一結(jié)構(gòu)件的深處，使附著物、氣泡充分排出澆筑體外；常溫固化固化溫度為15t:，固化時(shí)間28分鐘；高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 5小時(shí)，然后經(jīng)3. 8小時(shí)均勻升溫至150°C，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。
權(quán)利要求
一種冶金隔熱耐火材料，其特征在于，它由以下重量單位的原料制成AL2O3 76.3-77.3，硅砂18.9-19.5，漂珠0.9-1.1，氧化鋁空心球0.98-1.1，白泥0.95-1.15，SIO2微粉0.97-1.1，三聚磷酸鈉0.4-0.45，所述硅砂為石英。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶金隔熱耐火材料，其特征在于所述氧化鋁空心球直徑為l-5mm，密度為540-750Kg/m 所述硅砂中SI02含量不小于90% ，所述SI02微粉中SI(^含量不低于96%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冶金隔熱耐火材料制備方法，其特征在于它按照下述步驟進(jìn)行a. 和料按照配比稱(chēng)取各原料，一次和料質(zhì)量不超過(guò)200公斤，和料時(shí)添加原料總質(zhì)量7-8%的水，和料速度不大于120M/S，和料時(shí)間不少于15分鐘，和料溫度15-25°C ;b. 澆筑成型和料后在15分鐘內(nèi)完成冶金隔熱耐火材料澆筑成型，在澆筑過(guò)程同時(shí)進(jìn)行振搗；c. 常溫固化固化溫度為15-25°C，固化時(shí)間25-30分鐘；d. 高溫固化先在3(TC溫度下保溫0. 5-1小時(shí)，然后經(jīng)3. 5-4小時(shí)均勻升溫至150°C，在該溫度下保溫48小時(shí)，最后經(jīng)2小時(shí)降至常溫。
全文摘要
一種冶金隔熱耐火材料及制備方法，屬冶金隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，用于解決隔熱材料高溫時(shí)易焚化、脫落、使用壽命短等問(wèn)題。其技術(shù)方案是，所述材料由以下重量單位的原料制成Al2O376.3-77.3，硅砂18.9-19.5，漂珠0.9-1.1，氧化鋁空心球0.98-1.1，白泥0.95-1.15，SiO2微粉0.97-1.1，三聚磷酸鈉0.4-0.45。本發(fā)明方法包括和料、澆筑、常溫固化、高溫固化等步驟。本發(fā)明材料，可使高爐送風(fēng)裝置工藝管道系統(tǒng)的外壁溫度由現(xiàn)在的220-280℃，降低到100-150℃，使用壽命由現(xiàn)在的5-6個(gè)月，提高到9-12個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)休風(fēng)率由2.87％，降低到1.87％。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101696120SQ200910075870
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者國(guó)慶波, 孟先春, 宋紅偉, 施巨剛, 李明, 王鳳雙, 王志強(qiáng), 章桂琴, 袁禮, 錢(qián)玉 申請(qǐng)人:秦皇島北方管業(yè)有限公司;