[发明专利]烧成微孔铝炭砖及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用于大型高炉的烧成微孔铝炭砖及其制作方法。

在本发明之前，我国的高炉内衬一直采用高铝砖、粘土砖和普通炭砖砌筑，高炉使用寿命短，一代高炉需经过2～3次中修，与国外高炉寿命相比差距较大。近几年我国研制出Si₃N₄结合的SiC砖，用于炉身中下部效果较好，但价格昂贵难于广泛应用，因此人们开始寻求一种既满足高炉长寿要求，价格又比较低廉的铝炭砖作为耐火材料。88年8月曾公开过日本专利特开昭63-57706(4)由新日本钢铁公司浜井和男等人发明的《高炉炉底结构》，在该专利申请中提出了用大块的微气孔砖砌筑炉底的耐火材料及砌筑方式，但没有提供微气孔砖的生成工艺，因此还不能解决我国高炉长寿用砖问题。89年10月在中国专利申请号为88101486.9中公开了由冶金部武汉钢铁设计院申请的“铝炭砖及其制作”，该专利申请的文件所述的铝炭砖，实际上是成型后的砖坯在250～500℃低温下使酚醛树脂固化，尽管焙烧温度低，生产工序简单、能耗少，但砖的技术指标低，远远不能满足大型高炉使用要求，更达不到提高大型高炉寿命的目的。

本发明的目的是提供一种烧成微孔铝炭砖及其制作方法，该砖具有多项优良性能，能够用于砌筑大型高炉炉腰、炉身中下部等内衬，并能提高大型高炉使用寿命。

本发明为了达到上述目的，设计了一种烧成微孔铝炭砖，以高温煅烧特级矾土为主要原料，以酚醛树脂为结合剂，其特征在于原料组成按重量百分比为：含有高温煅烧特级矾土40～65、电熔刚玉粉20～30、鳞片石墨7～13、结晶Si微粉4～14、粘土粉1～3，外加4～6酚醛树脂。

本发明烧成微孔铝炭砖，以原料中使用量占重量40～65％的高温煅烧特级矾土为主要原料，优质的原料是生产优质砖的基础，所选高温煅烧的特级矾土要求含AL₂O₃≥85％、Fe₂O₃＜1％、耐火度≥1790℃、体密≥3.2g/cm³、粒度0～4mm，经过高温煅烧的特级矾土致密度高，使烧制砖的过程体积变化小，产品的致密度也大，并保证特级矾土本身的抗碱性能，使成品砖具有优良的抗碱金属侵蚀性和低透气度。

本发明中电熔刚玉粉料配比量为20～30％，要求含AL₂O₃≥95％、粒度小于300目，刚玉的细粉料可以充填于矾土骨料颗粒间，在岩相结构照片上可清楚地显示刚玉呈粒状、柱状和桶状密集分布在矾土骨料颗粒中，使砖的结构特别致密，孔隙很少，对降低微气孔的孔径、提高抗碱性、抗渣铁侵蚀性起到重要作用。

本发明中鳞片石墨配比量为7～13％，要求鳞片石墨碳含量大于95％，灰分小于5％、粒度小于100目，由于石墨具有优良的导热性和抗碱金属侵蚀性，石墨和刚玉一样是以细粉充填于骨料颗粒之间，在砖中形成网络状石墨结构，是获得高导热性和优良抗碱性微孔铝炭砖的必要条件。碳含量对导热系数有明显的影响，鳞片石墨配比量低于7％，导热性就变差，达不到要求，同时鳞片石墨的加入大大提高荷重软化开始的温度，使其大于1650℃。

本发明中结晶Si微粉配比量为4～14％，要求结晶Si微粉的含Si量大于95％，粒度小于300目。结晶Si微粉在高温烧成中能与C生成β型SiC，在砖中重新分布，充填于气孔之中，降低微气孔孔径，是生成微气孔的主要机理之一，配入结晶Si微粉有助于获得透气度低平均孔径小的微气孔砖。

本发明中加入1～3％的粘土粉，主要起增强耐压强度的作用。

本发明中加入4～6％的酚醛树脂作结合剂，酚醛树脂在高温下焦化，生成一种各向同性玻璃状构造，是一种极致密的碳质物，它也以填充方式均匀包裹砖内的大小颗粒，使砖内大小颗粒周围的孔隙几乎全被这种碳质物所封闭，贯通气孔极少，从而有利微孔的生成，降低透气度，同时它的结合强度高能满足大型高炉耐火砖的要求。

本发明烧成微孔铝炭砖的制作方法，按上述各原料配比称重、混碾、模压成型、烘干烧成，其特征在于原料组成按重量百分比为：含有高温煅烧特级矾土40～65、电熔刚玉粉20～30、鳞片石墨7～13、结晶Si微粉4～14、粘土粉1～3，外加4～6酚醛树脂，称重后先将高温煅烧特级矾土和结合剂分别升温至40～60℃，混碾1～3分钟，再加入其它原料混碾，混碾后困料，困料时间应大于8小时，困料后模压成型，烘干的砖坯在高温下还原气氛中烧成，烧成的温度为1530～1650℃，保温时间40～50小时。