專利名稱：一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，屬于耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煉鐵高爐熱風(fēng)管道是連接熱風(fēng)爐和高爐的熱風(fēng)通道，是高爐冶煉的關(guān)鍵設(shè)施。近 年來(lái)，瑞沃耐火注意到了較多的大型高爐在投產(chǎn)后不久，有的使用二三年、有的一年多、甚 至也有幾個(gè)月就出現(xiàn)了熱風(fēng)主管道里面的耐火材料襯體開(kāi)裂、剝落、甚至大面積脫落，引起 了管道管殼發(fā)紅、變形甚至發(fā)生事故等嚴(yán)重問(wèn)題，迫使煉鐵廠以淋水、減低風(fēng)溫和風(fēng)壓以應(yīng) 急，然后以灌漿或者局部打開(kāi)管殼進(jìn)行澆注，但這些都是臨時(shí)的補(bǔ)救措施，無(wú)法從根本上解 決問(wèn)題，熱風(fēng)管道成了熱風(fēng)爐和高爐之間的定時(shí)炸彈，使高爐的正常冶煉面臨嚴(yán)重的威脅。通過(guò)研究以及細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在應(yīng)用于管道內(nèi)襯的耐火材料在方向上存 在誤區(qū)。管道出現(xiàn)問(wèn)題后，大家一般從施工質(zhì)量和耐火材料質(zhì)量上找原因。首先，施工質(zhì)量 是應(yīng)該絕對(duì)嚴(yán)格控制的，而且是可以控制好的。再者從耐火材料襯體找原因，但是近年來(lái)的 事實(shí)證明，業(yè)界只是在蠕變率及強(qiáng)度指標(biāo)上進(jìn)行控制，這樣反而出現(xiàn)問(wèn)題的熱風(fēng)管道更多 了。大家忽略了韌性材料，忽略了熱震穩(wěn)定性對(duì)熱風(fēng)管道長(zhǎng)壽所起到的核心作用。業(yè)界使用熱風(fēng)爐大墻磚作為管道磚材質(zhì)，然后一味的提高耐火材料蠕變等級(jí)、提 高耐材的高溫荷重軟化溫度是不對(duì)的。因?yàn)闊犸L(fēng)管道和熱風(fēng)爐大墻的工作環(huán)境、氣氛和 受力、受熱方式、砌筑結(jié)構(gòu)是完全不同的。我們應(yīng)該首先找到管道出現(xiàn)問(wèn)題的真正原因，為 什么在材料技術(shù)和施工工藝相對(duì)落后的九十年代前期或者更早時(shí)間建設(shè)的高爐熱風(fēng)爐較 少的出現(xiàn)類似問(wèn)題？為什么同樣是近年新建的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的大型高爐熱風(fēng)環(huán)形圍管較 少出現(xiàn)問(wèn)題？通過(guò)大量的調(diào)查和實(shí)地測(cè)量，建于八九十年代的高爐和熱風(fēng)爐普遍距離較 近，主管道懸空的部分比較短。而近年來(lái)規(guī)劃的煉鐵廠考慮整體的美觀以及爐下道路的布 局，使高爐和熱風(fēng)爐相距比較遠(yuǎn)，從而大幅度的增加了熱風(fēng)主管道的懸空距離；同時(shí)隨著 高爐冶煉條件的苛刻，現(xiàn)在大中型熱風(fēng)管道的送風(fēng)溫度都超過(guò)了 1200°C，有的甚至接近于 1300°C ；另外在長(zhǎng)期的高溫、高壓、氣流沖刷以及持續(xù)的機(jī)械震動(dòng)情況下，再加上頻繁的換 風(fēng)、休風(fēng)，懸在空中的熱風(fēng)管道會(huì)是穩(wěn)固的、毫不動(dòng)搖的嗎？答案是否定的。以前，由于熱風(fēng) 管道較短，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以參照熱風(fēng)爐大墻磚來(lái)設(shè)計(jì)熱風(fēng)管道磚是可以滿足當(dāng)時(shí)使用 條件的的。而現(xiàn)在，由于熱風(fēng)主管道的加長(zhǎng)，我們必須從能夠適應(yīng)熱風(fēng)管道變形的角度來(lái)考 慮耐火材料襯體的材質(zhì)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)多座熱風(fēng)管道出現(xiàn)問(wèn)題的大中型高爐現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查及對(duì)國(guó)內(nèi)著名煉鐵專家 和耐材專家的探討，對(duì)熱風(fēng)管道磚襯的損毀機(jī)理已形成如下共識(shí)(1).高風(fēng)溫風(fēng)壓對(duì)耐火襯體的熱應(yīng)力、( .持續(xù)的機(jī)械震動(dòng)、C3).主管道較長(zhǎng)懸 空部分持續(xù)工作的變形、煤氣流、煙塵、堿蒸汽對(duì)磚襯的沖刷侵蝕針對(duì)管道耐材襯體里進(jìn)行思考，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為蠕變率是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，大家都在追 求低蠕變，好像蠕變?cè)降驮胶?，試想把不蠕變的耐火磚放在蠕變著的管道里會(huì)是什么境 況？當(dāng)然要求耐材的蠕變是必要的，但是要有一個(gè)范圍，因?yàn)楣艿赖淖冃问禽p微的；大家還在追求耐火材料的高強(qiáng)度，不惜在原料中加入剛玉等高強(qiáng)度材料，但是伴隨著強(qiáng)度的增加， 產(chǎn)品的脆性也隨之增加；還有荷重軟化溫度，在管道里的耐火材料應(yīng)該說(shuō)是沒(méi)有什么重力 去壓制它，而且管道里的熱風(fēng)溫度不超過(guò)1300°C，過(guò)高的荷重軟化溫度指標(biāo)也制約了耐火 材料的韌性。凡此種種的指標(biāo)設(shè)計(jì)，與熱風(fēng)管道的工作環(huán)境背道而馳。通過(guò)對(duì)熱風(fēng)管道工作環(huán)境的深度分析，瑞沃耐火技術(shù)中心協(xié)同武漢科技大學(xué)、安 鋼煉鐵廠等單位的教授專家，對(duì)耐火材料晶相和機(jī)理進(jìn)行細(xì)致分析、比對(duì)，認(rèn)為可以研制出 一種專門(mén)用于熱風(fēng)管道，在高溫下具有一定韌性的和較高耐磨性，還要能夠抵抗一氧化碳 氣氛滲透的產(chǎn)品。瑞沃耐火認(rèn)識(shí)到，懸空的熱風(fēng)管道在高風(fēng)溫高風(fēng)壓及持續(xù)的機(jī)械震動(dòng)作 用下，耐材自身不僅要具有合理的蠕變率，更應(yīng)具有優(yōu)異的高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性才能更好抵抗 管道的變形以及熱應(yīng)力的作用。送風(fēng)過(guò)程的交替作業(yè)使耐火材料承受較頻繁的溫度波動(dòng)， 同時(shí)管道內(nèi)的溫度梯度較大，熱應(yīng)力分布不均，易使材料出現(xiàn)裂紋、開(kāi)裂和剝落，從而使整 個(gè)砌體損毀。這種損毀在溫度梯度差大的部位較為明顯，可以在停爐后明顯地觀察到。國(guó)內(nèi) 在寶鋼、武鋼、首鋼等大中型管道磚襯的選材上也都認(rèn)識(shí)到了熱震穩(wěn)定性指標(biāo)的重要性，在 歷年來(lái)管道磚襯壽命不斷提高的同時(shí)，對(duì)熱震穩(wěn)定性的要求也是從無(wú)到有，從10次、15次、 逐漸提高到40次以上。尤其是寶鋼，更是自2000年以來(lái)對(duì)熱震穩(wěn)定性這一重要性能的認(rèn) 識(shí)，也使得管道磚壽命達(dá)到了 10年以上，由此可見(jiàn)熱震穩(wěn)定性對(duì)管道磚襯的重要意義。煤氣流、煙塵、堿蒸汽對(duì)磚襯的沖刷侵蝕也是不容忽視的重要影響因素。管道磚襯 長(zhǎng)期工作于高溫?zé)煔庵?，?huì)受到煙氣中的堿性氧化物，特別是氧化鈉與氧化鉀侵蝕，這些雜 質(zhì)的侵入和積累會(huì)使耐火材料表面產(chǎn)生脆化層，這種脆化層的膨脹率與原磚層相差很大， 其抗熱震性顯著下降，在機(jī)械震動(dòng)和溫度波動(dòng)的過(guò)程中逐漸產(chǎn)生開(kāi)裂和剝落。這就要求磚 襯不僅要有較低的顯氣孔率、較高的耐壓強(qiáng)度去抵抗煤氣流、煙塵的沖刷，還要有低雜質(zhì) (K20+Na20 ^ 0. 6),以更好的抵抗堿蒸汽侵蝕的同時(shí)來(lái)降低磚襯的剝落。相信該產(chǎn)品的研制成功，必將是熱風(fēng)管道襯里材料的一次革命，從根本上解決目 前較多出現(xiàn)的問(wèn)題，使熱風(fēng)管道可以達(dá)到十年以致更長(zhǎng)的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為解決熱風(fēng)管道管壽命短、易發(fā)紅、變形甚至發(fā)生事故的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種 熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，是由重量計(jì)的燒結(jié) 莫來(lái)石5-40%、硅線石5 30%、紅柱石5 30%、板狀剛玉5 30%、韌性添加物4 15%和結(jié)合粘土 3 10%制成。本發(fā)明的有益效果所述的一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，綜合了熱風(fēng)爐用低蠕變 磚、紅柱石磚、莫來(lái)石磚等的優(yōu)良性能，即良好的韌性和受熱體積穩(wěn)定性，較高的熱震穩(wěn)定 性(水冷1100°C ≥ 40)，高溫下良好的耐磨性和抗侵蝕性、低雜質(zhì)等優(yōu)良性能于一體，同時(shí) 新增加了產(chǎn)品的抗CO侵蝕性不受影響，滿足大中型高爐熱風(fēng)管道長(zhǎng)壽的要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，是由重量計(jì)的燒結(jié)莫來(lái)石5-40%、硅線石5 30%、紅柱石5 30%、板狀剛玉5 30%、韌性添加物4 15%和結(jié)合粘土 3 10%制成。重量?jī)?yōu)選配比為燒結(jié)莫來(lái)石30%、硅線石20%、紅柱石12%、板狀剛玉20%、韌 性添加物10%和結(jié)合粘土 8%制成。韌性添加物粗度為1 10mm。對(duì)于主體原料，我們應(yīng)用莫來(lái)石和紅柱石等純度高、蠕變性、熱震穩(wěn)定性以及線變 化性能穩(wěn)定的材料來(lái)控制制品的指標(biāo)范圍，以適應(yīng)管道襯里的工作環(huán)境；我們引入了特殊 添加物，在制品高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)中增加制品的韌性，以達(dá)到制品具有較高的熱震穩(wěn)定性(水 冷1100°C>40次)；提高制品的耐磨性有兩種方式，一種是增加強(qiáng)度，另一種是提高制品的 光滑度，我們選擇了后者。在基質(zhì)部分引入了潤(rùn)性耐火原料，可以使制品在高溫氣流沖刷下 保持襯體蝕面的光滑、減少風(fēng)阻以及熱氣流對(duì)耐火材料的滲透；同時(shí)我們?cè)诨|(zhì)部分以納 米級(jí)的微粉加入韌性添加物，以達(dá)到增強(qiáng)制品韌性的目的。經(jīng)過(guò)國(guó)家安全相關(guān)部門(mén)分析測(cè)定如下韌性莫來(lái)石磚理化指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，其特征在于，是由重量計(jì)的燒結(jié)莫來(lái)石5-40%、硅線 石5 30%、紅柱石5 30%、板狀剛玉5 30%、韌性添加物4 15%和結(jié)合粘土 3 10%制成。
2.如權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，其特征在于，重量?jī)?yōu)選配比為燒結(jié)莫 來(lái)石30 %、硅線石20 %、紅柱石12 %、板狀剛玉20 %、韌性添加物10 %和結(jié)合粘土 8 %制 成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，其特征在于，韌性添加物粗度為 1 IOmm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，其特征在于，在煉鐵高爐熱風(fēng)管道 中使用。
全文摘要
本發(fā)明為一種熱風(fēng)管道韌性莫來(lái)石磚，其特征在于，是由重量計(jì)的燒結(jié)莫來(lái)石5-40％、硅線石5～30％、紅柱石5～30％、板狀剛玉5～30、韌性添加物4～15％和結(jié)合粘土3～10％制成。本發(fā)明綜合了熱風(fēng)爐用低蠕變磚、紅柱石磚、莫來(lái)石磚等的優(yōu)良性能，即良好的韌性和受熱體積穩(wěn)定性，較高的熱震穩(wěn)定性(水冷1100℃≥40)，高溫下良好的耐磨性和抗侵蝕性、低雜質(zhì)等優(yōu)良性能于一體，同時(shí)新增加了產(chǎn)品的抗CO侵蝕性不受影響，滿足大中型高爐熱風(fēng)管道長(zhǎng)壽的要求。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102101780SQ20101061446
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者丁豐收, 郭長(zhǎng)江 申請(qǐng)人:鄭州市瑞沃耐火材料有限公司