一種高強(qiáng)陶瓷耐磨料、制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種高強(qiáng)陶瓷耐磨料及其應(yīng)用方法，特別是應(yīng)用于熱風(fēng)爐管道、熱風(fēng)爐 熱風(fēng)出口與主管連接=叉口、豎管與主管道進(jìn)出口連接=叉口 W及熱風(fēng)爐頂部人孔等部位 的高強(qiáng)陶瓷耐磨料，屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，高爐煉鐵技術(shù)越來越追求高爐大型化、長壽、高風(fēng)溫等 目標(biāo)。高風(fēng)溫是現(xiàn)代高爐煉鐵的重要特征，提高風(fēng)溫可W有效降低燃耗。高爐熱風(fēng)爐是為高 爐提供高溫?zé)犸L(fēng)的重要設(shè)備，通常，每座高爐配置3或4座熱風(fēng)爐交替進(jìn)行加熱和送風(fēng)，W保 證高溫?zé)犸L(fēng)的連續(xù)供應(yīng)。隨著空、煤氣雙預(yù)熱系統(tǒng)的普遍采用，熱風(fēng)爐風(fēng)溫目前已經(jīng)可W達(dá) 到1250±5(TC。熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)通過熱風(fēng)管道進(jìn)入高爐，管道耐火材料因受到熱應(yīng)力的 作用而損壞，且隨著該區(qū)域溫度的劇烈變化，損壞漸趨嚴(yán)重，特別是熱風(fēng)出口、管道聯(lián)接= 叉口、彎管W及送風(fēng)支管處的耐火襯里經(jīng)常出現(xiàn)剝落和巧塌。因此，該處的作業(yè)環(huán)境要求耐 火襯里具有良好的抗熱震性和高溫體積穩(wěn)定性。
[0003] 目前，國內(nèi)各大中型高爐熱風(fēng)爐管道內(nèi)襯的擱筑一般為：內(nèi)襯工作層選用高侶磚， 工作層后是兩層高侶隔熱磚，管道上半圈保溫磚后是陶瓷纖維磚，下半圈保溫磚后是石棉 板;管殼內(nèi)表面上噴涂一層輕質(zhì)噴涂料。熱風(fēng)爐送風(fēng)過程中，管道工作層平均溫度可達(dá)1000 ~1300°C，管殼正常溫度在80~150°C之間。由于材質(zhì)和使用溫度的不同，工作層和管殼就 會產(chǎn)生不同的膨脹量，工作層的膨脹量約為爐殼膨脹量的5倍，那么熱風(fēng)管道就要承受很高 的內(nèi)壓，在管道封頭、不對稱開孔處、管道彎頭處等凡是有阻擋氣流趨勢的地方均會產(chǎn)生盲 板力，管殼的變形必將擠壓周圍的磚襯，造成磚襯破損。
[0004] 熱風(fēng)爐管道內(nèi)的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)都是層數(shù)分布的，因?yàn)椴煌哪突鸩牧系膶?dǎo)熱性不同， 為保證很好的保溫作用，最內(nèi)層的耐火材料需選擇性能較好的材料，尤其是=岔口等位置， 運(yùn)里除了擱筑難度較大之外，該處也是高壓空氣高速沖刷的地方，所W運(yùn)里的最內(nèi)層材料 更需要性能優(yōu)秀的材料。目前，最內(nèi)層的噴涂料材質(zhì)選用為紅柱石莫來石質(zhì)，該噴涂料強(qiáng)度 較低，抗熱震性和抗蠕變性能較差，在送風(fēng)過程中，很容易受到熱應(yīng)力的反復(fù)作用而產(chǎn)生熱 震剝落。因此，熱風(fēng)爐管道的耐火襯里需要具有良好的抗熱震性和高溫體積穩(wěn)定性。
[0005] 耐磨陶瓷噴涂/誘注料是一種非金屬膠凝材料，由于原料采用特殊的處理方法和 嚴(yán)格控制組成，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)，使其能在一定溫度下形成極高的強(qiáng)度和硬度，達(dá)到 陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。既具備陶瓷材料的施工方便、成本低廉，同時(shí)又具備耐磨材料的強(qiáng)度 大、硬度高及耐磨性好等優(yōu)良特性。
[0006] 目前，市場普遍所用的陶瓷耐磨料主要采用高侶抓±、碳化娃、超細(xì)粉和復(fù)合外加 劑配制而成，具有高強(qiáng)度、耐沖刷和耐高溫的特點(diǎn)，若熱風(fēng)溫度維持在1200°C左右，基本滿 足高風(fēng)溫的要求。然而，其在熱風(fēng)爐工作過程中送風(fēng)、休風(fēng)交替時(shí)溫差較大，對材料的熱震 穩(wěn)定性要求較高，并且，隨著高爐冶煉強(qiáng)度的加強(qiáng)，風(fēng)溫的不斷提高，部分企業(yè)風(fēng)溫甚至達(dá) 到了 1300°C，上述陶瓷耐磨料則難W滿足使用要求，那么就需要性能更加優(yōu)異的材料，W提 高熱風(fēng)爐管道的壽命，為實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)高效、低耗、長壽和環(huán)保提供技術(shù)保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對目前鋼鐵企業(yè)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)溫越來越高，在送風(fēng)管道內(nèi)，普通耐火材料 越來越難W抵抗高壓氣流的長期沖刷W及頻繁的溫度變化，特別是熱風(fēng)管道應(yīng)力集中部 位，管襯耐材的損毀十分嚴(yán)重的技術(shù)問題，提供了一種高強(qiáng)陶瓷耐磨料及其應(yīng)用方法，保證 了長期穩(wěn)定的送風(fēng)要求。
[0008] 本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種高強(qiáng)度陶瓷耐磨材料，原料的組成包括:耐磨骨料、純侶酸巧水泥、碳化娃/金 屬娃微粉、氧化侶微粉、=氧化二銘微粉、不誘鋼纖維和聚簇酸減水劑。
[0010] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[OOW 耐磨骨料60~75份、純侶酸巧水泥8~12份、碳化娃/金屬娃微粉5~15份、氧化侶 微粉3~6份、=氧化二銘微粉1~5份、不誘鋼纖維0~3份、聚簇酸減水劑固定值0.0015t。
[0012] 進(jìn)一步的，所述耐磨骨料粒度級配（3~5mm): (3~Imm): (Clmm) = IO~20:20~ 30:50~70。
[0013] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[0014] 耐磨骨料0.75t、純侶酸巧水泥0 . It、碳化娃/金屬娃微粉0.055t、氧化侶微粉 0.055t、=氧化二銘微粉0.045t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[0015] 所述耐磨骨料0.75t，具體為:粒徑3~5mm為0.15t;粒徑1~3mm為0.225t;粒徑< Imm為0.375t。
[0016] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[0017] 耐磨骨料0.6t、純侶酸巧水泥0.12t、碳化娃/金屬娃微粉0.15t、氧化侶微粉 0.045t、=氧化二銘微粉0.045t、不誘鋼纖維0.03t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[001引所述耐磨骨料0.6t，具體為:粒徑3~5mm為0.09t;粒徑1~3mm為0.15t;粒徑< Imm 為0.3化。
[0019] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[0020] 耐磨骨料0.7t、純侶酸巧水泥0.11、碳化娃/金屬娃微粉0.11、氧化侶微粉0.05t、 =氧化二銘微粉0. 〇2t、不誘鋼纖維0.02t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[0021] 所述耐磨骨料0.7t，具體為:粒徑3~5mm為0.105t;粒徑1~3mm為0.175t;粒徑< Imm為0.42t。
[0022] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[0023] 耐磨骨料0.7t、純侶酸巧水泥0.08t、碳化娃/金屬娃微粉0.12t、氧化侶微粉 0.045t、=氧化二銘微粉0.035t、不誘鋼纖維0.02t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[0024] 所述耐磨骨料0.7t，具體為:粒徑3~5mm為0.105t;粒徑1~3mm為0.175t;粒徑< Imm為0.42t。
[0025] 進(jìn)一步的，所述原料的重量份配比為：
[00%]耐磨骨料0.7t、純侶酸巧水泥0.12t、碳化娃/金屬娃微粉0.08t、氧化侶微粉 0.03t、=氧化二銘微粉0.05t、不誘鋼纖維0.02t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[0027] 所述耐磨骨料0.7t，具體為:粒徑3~5mm為0.105t;粒徑1~3mm為0.175t;粒徑< Imm為0.42t。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度陶瓷耐磨材料的制備方法，該方法包括W下步驟：
[0029] 稱取原料的重量份配比為：
[0030] 耐磨骨料60~75份、純侶酸巧水泥8~12份、碳化娃/金屬娃微粉5~15份、氧化侶 微粉3~6份、=氧化二銘微粉1~5份、不誘鋼纖維0~3份、聚簇酸減水劑固定值0.0015t;
[0031] 耐磨骨料粒度級配(3~5mm): (3~1mm): (< 1mm) = 10~20:20~30:50~70;
[0032] 在-5°C至30°C范圍內(nèi)均勻混合。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度陶瓷耐磨材料在熱風(fēng)爐及其熱風(fēng)管道的應(yīng)用，特別是 在熱風(fēng)爐管道、熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口與主管連接=叉口、豎管與主管道進(jìn)出口連接=叉口 W及 熱風(fēng)爐頂部人孔部位的應(yīng)用。
[0034] 本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)陶瓷耐磨料、制備方法及其應(yīng)用，與傳統(tǒng)的陶瓷耐磨料相 比，原料更加廉價(jià)，材料使用性能更加優(yōu)異:熱態(tài)強(qiáng)度更高，耐磨性更好，抗熱震性能更強(qiáng)， 低溫施工性更優(yōu)。
【具體實(shí)施方式】
[00對實(shí)施例一
[0036] 本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種高強(qiáng)度陶瓷耐磨材料，原料的組成包括:耐磨骨料、純 侶酸巧水泥、碳化娃/金屬娃微粉、氧化侶微粉、=氧化二銘微粉、不誘鋼纖維和聚簇酸減水 劑。
[0037] 所述原料的重量份配比為：
[0038] 耐磨骨料0.75t、純侶酸巧水泥0 . It、碳化娃/金屬娃微粉0.055t、氧化侶微粉 0.055t、=氧化二銘微粉0.045t、聚簇酸減水劑0.0 Ol 5t;
[0039] 所述耐磨骨料0.75t，具體為:粒徑3~5mm為0.15t;粒徑1~3mm為0.225t;粒徑< Imm為0.375t。
[0040] 將上述重量份的原料加到混煉設(shè)備中且在室溫20°C到30°C范圍內(nèi)均勻混合，即可 制得成品。
[0041 ]在擱筑過程中，根據(jù)現(xiàn)場情況和施工方案，采用誘注或噴涂的方式進(jìn)行擱筑。
[0042]表1高強(qiáng)陶度瓷耐磨材料原料成分、型號及生產(chǎn)商
[0043]
[0044] 傳統(tǒng)熱風(fēng)爐送風(fēng)管管壁耐火材料在投入生產(chǎn)后，一年左右管壁就會出現(xiàn)發(fā)紅現(xiàn) 象，甚至發(fā)生開裂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)順行。
[0045] 本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)度陶瓷耐磨材料，與傳統(tǒng)的陶瓷耐磨料相比，原料更加廉價(jià)，材 料使用性能更加優(yōu)異:熱態(tài)強(qiáng)度更高，耐磨性更好，抗熱震性能更強(qiáng)，低溫施工性更優(yōu)。
[0046] 本發(fā)明原料中的碳化娃/金屬娃，添加了太陽能單晶娃片切割廢砂漿所提取的碳 化娃/金屬娃微粉，其富含金屬娃微粉合碳化娃微粉，其中金屬娃粉含量約15%~25%，碳 化娃微粉含量70 %~80 %，Si〇2含量5 %左右，而且來源廣泛、價(jià)格便宜，但是其中含有少量 雜質(zhì)鐵屑。
[0047] 本發(fā)明原料中的碳化娃/金屬娃，首先對太陽能單晶娃片切割廢砂漿與水混合的 切割料漿進(jìn)行離屯、分離，得到濾液和濾渣，濾液經(jīng)過稀釋、過濾、微濾和蒸饋后得到聚乙二 醇；而濾渣經(jīng)洗涂、烘干后，用硝酸除去鐵等金屬雜質(zhì)，精選出其中的SiC和Si的有益成分， 經(jīng)過運(yùn)樣處理可W替代普通陶瓷耐磨材料的碳化娃和金屬娃粉，原料成本大幅度降低。同 時(shí)，運(yùn)種精選過的復(fù)合細(xì)粉粒度極細(xì)，小于lOwn，具有一定的活性，其中的SiC成分可提高陶 瓷耐磨料的致密度，同時(shí)也提高了材料的耐磨度;金屬Si粉可W在使用過程中發(fā)生氮化、碳 化反應(yīng)，分別生成結(jié)合相Si3N4、SiC，不僅提高燒后陶瓷耐磨料的致密度，抑制SiC的氧化，提 高材料的抗氧化性，而且提高材料的強(qiáng)度(特別是中溫強(qiáng)度）、抗熱震性W及緩沖熱應(yīng)力。 [00 4引同時(shí)，原料中添加了化203微粉，高溫下，吐2化與Ah03能夠形成連續(xù)固溶體，促進(jìn)燒 結(jié)，而且化在晶界有較高的濃度，運(yùn)種固溶雜質(zhì)在晶界富集，對晶界運(yùn)動產(chǎn)生牽制作用，降 低了晶界遷移速率，有助于保持細(xì)晶粒，提高了材料的熱態(tài)強(qiáng)度。
[0049] 本發(fā)明中的聚簇酸減水劑