一種含鈦型陶瓷杯及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種含鈦型陶瓷杯及其制備方法。以重量百分含量表示，所述含鈦型陶瓷杯原料組成中含有電熔棕剛玉55～80%，碳化硅10～30%，廣西白泥1～4%，二氧化硅微粉1～3%，金屬硅2～5%和鈦白粉1～5%；另外，加入占上述總原料重量2～4%的紙漿廢液作為結合劑。首先將粒度180目及以下的各種原料共磨均勻，制得共磨細粉；然后將粒度大于180目的原料作為骨料混碾，混碾后加入結合劑混碾，最后加入共磨細粉混碾，制得成型泥料；將成型泥料壓制成磚坯，依次進行干燥、燒成，冷卻出窯。本發明制備的新型陶瓷杯制品因含鈦物相的引入，在使用中特別是護爐過程中更容易沉積高熔點物相，實現了良好的護爐效果。
【專利說明】
一種含鈦型陶瓷杯及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種耐火材料及其制備方法，具體涉及一種適用于高爐爐缸區域(包 括高爐爐缸壁、風口、鐵口、渣口）用含鈦型陶瓷杯及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 20世紀80年代初，法國Sovaie耐火材料公司在德國蒂森鋼鐵公司高爐上開發并安 裝了一種新型復合式爐襯，即稱之為"陶瓷杯"。隨后這一新技術在世界各國得到了廣泛應 用。這些年在使用過程中，除材料方面改進外，對陶瓷杯的維護方面也取得了一些成果，一 類應用比較廣的是通過引入含鈦礦物來進行護爐。常見的方法有兩類，一種是采用含鈦天 然礦或者含鈦球團礦從爐頂加入;一種是將含鈦精礦粉制成包芯線，由風口送入爐內，或將 精礦粉與煤粉混合吹入。這類帶入的TiO 2在爐內高溫還原氣氛下，部分生成高熔點的TiC及 TiN或者Ti(C，N)固熔體，這些高熔點物質與鐵水及鐵水中析出的石墨碳混合，沉積于爐缸 受侵蝕部位的工作面或磚縫中，起到保護爐缸的作用。雖然這類高熔點物質在高爐強還原 條件下容易生成，但是實踐表明，該類物質只有在溫度梯度大的區域團聚、沉積、長大，這就 使得不管采用何種方式引入鈦，都必須通過合適的方式提高冷卻強度、降低內襯溫度，促進 該類物質的沉積，才能達到較為理想的護爐效果。
[0003] 上述提到該類護爐技術采用引入含鈦礦粉等，配合利用強化高爐冷卻等技術手段 等促進含鈦高熔點物相的沉積來達到護爐的效果，能否通過陶瓷杯材料的改性降低含鈦高 熔點物相沉積的難度來替代強化冷卻等技術手段呢?這是本技術領域試圖要解決的技術問 題。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是:針對上述現有技術中所存在的問題，本發明提供一 種新型的陶瓷杯制品及其制備方法，即本發明提供一種含鈦型陶瓷杯及其制備方法。利用 本發明技術方案，使之使用過程中更容易沉積TiC等高熔點熔體，更容易實現護爐。
[0005] 為了解決上述問題，本發明采取的技術方案為： 本發明提供一種含鈦型陶瓷杯，以重量百分含量表示，所述含鈦型陶瓷杯原料組成中 含有電熔棕剛玉55~80%，碳化硅10~30%，廣西白泥1~4%，二氧化硅微粉1~3%，金屬硅2~ 5%和鈦白粉1~5%;另外，加入占上述總原料重量2~4%的紙漿廢液作為結合劑。
[0006] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述電熔棕剛玉55~80%是由粒度5-3mm的電熔棕剛玉 10~20%、3-lmm的電熔棕剛玉20~30%、I-Omm的電熔棕剛玉10~20%和200目的電熔棕剛玉 10~20%組成;所述電熔棕剛玉中氧化鋁的質量百分含量2 94.5%，體積密度2 3.8g/cm3。
[0007] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述碳化硅10~30%是由粒度3-lmm的碳化硅0~10%、 粒度I-Omm的碳化娃5~15%和粒度< 200目的碳化娃5~15%組成;所述碳化娃中碳化娃的質 量百分含量2 97%，體積密度2 3 · 12 g/cm3 〇
[0008] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述廣西白泥中氧化鋁的質量百分含量2 33%、氧化鐵 的質量百分含量< 1.5%。
[0009] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述二氧化硅微粉是由325目篩余< 5%的二氧化硅微 粉組成;所述二氧化硅微粉中SiO2的質量百分含量2 93.5%。
[0010] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述金屬硅的粒度< 180目；所述金屬硅中硅的質量百 分含量2 97%。
[0011] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述鈦白粉的粒度< 1200目；所述鈦白粉為金紅石型 鈦白粉，鈦白粉中二氧化鈦的質量百分含量2 97%。
[0012] 根據上述的含鈦型陶瓷杯，所述結合劑紙漿廢液為木質素磺酸鈣水溶液，所述木 質素磺酸鈣水溶液的比重為1.15~1.20g/mL。
[0013] 另外，提供一種上述含鈦型陶瓷杯的制備方法，所述制備方法包括以下步驟： a、 首先按照上述含鈦型陶瓷杯的原料組成比例稱取各種原料，將粒度180目及以下的 電熔棕剛玉、碳化硅、廣西白泥、二氧化硅微粉、金屬硅和鈦白粉共磨均勻，制得共磨細粉； b、 然后將粒度大于180目的原料作為骨料進行混碾1~3min，混碾后加入結合劑紙漿廢 液混碾3~5min;接著加入步驟a所得共磨細粉進行混碾5~8min，制得成型泥料； c、 將步驟b所得成型泥料在200~400MPa壓力下壓制成磚坯，控制磚坯體積密度2 3·2g/cm3; d、 將步驟c所得磚坯置于干燥窯中進行干燥，40~60°C下干燥10~15h，以10°C/h的速 度升至100~120 °C下干燥20~30h; e、 將步驟d干燥后的磚坯采用高溫隧道窯或梭式窯進行燒成，燒成溫度為1400~1550 °C，燒成溫度下保溫10~20h，燒成后自然冷卻至室溫出窯。
[0014] 本發明的積極有益效果： 1、本發明產品含鈦型陶瓷杯制品在傳統陶瓷杯的基礎上，引入鈦白粉，經嚴格的控制 燒成溫度后，引入的鈦白粉均很好的分散于制品基質中，使得該類陶瓷杯制品并未因為新 物相的引入而出現荷軟的降低，其荷軟及其它高溫指標與傳統陶瓷杯制品相當，而顯氣孔 率方面還要比傳統陶瓷制品略有降低，抗有害介質的滲透等性能要優于傳統陶瓷杯制品。
[0015] 2、本發明制備的新型陶瓷杯制品中的鈦白粉即二氧化鈦，在使用過程中即在高 溫、高壓、強還原的條件下，會形成Ti(C、N)等物相，該物相的形成，使得該制品在使用過程 中特別是護爐操作過程中更容易沉積高熔點物相Ti(C、N)，從而實現良好的護爐效果。該發 明的成功應用及配合現代護爐技術的應用，有望大大提高高爐爐缸的使用壽命，提高高爐 的穩定、尚效運行。
[0016]
【具體實施方式】： 以下結合實施例進一步闡述本發明，但并不限制本發明的內容。
[0017] 以下實施例中采用的電熔棕剛玉中氧化鋁的質量百分含量2 94.5%，體積密度2 3.8g/cm3;碳化硅中碳化硅的質量百分含量2 97%，體積密度2 3.12 g/cm3;廣西白泥中氧化 鋁的質量百分含量2 33%、氧化鐵的質量百分含量< 1.5%;二氧化硅微粉是由325目篩余< 5%的二氧化硅微粉組成，二氧化硅微粉中SiO2的質量百分含量2 93.5%;金屬硅的粒度< 180目，金屬硅中硅的質量百分含量2 97%;鈦白粉的粒度< 1200目，所述鈦白粉為金紅石型 鈦白粉，鈦白粉中二氧化鈦的質量百分含量2 97%;采用的結合劑紙漿廢液為木質素磺酸鈣 水溶液，木質素磺酸鈣水溶液的比重為1.15~1.20g/mL。
[0018] 實施例1: 本發明含鈦型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含鈦型陶瓷杯的原料組成為：電熔棕剛玉 69%，碳化硅22%，廣西白泥3%，二氧化硅微粉1 %，金屬硅2%和鈦白粉3%;另外，加入占上述總 原料重量3%的紙漿廢液作為結合劑。
[0019] 所述電熔棕剛玉69%是由粒度5-3mm的電熔棕剛玉20%、3-lmm的電熔棕剛玉20%、1_ Omm的電熔棕剛玉14%和200目的電熔棕剛玉15%組成； 所述碳化硅22%是由粒度3-lmm的碳化硅10%、粒度I-Omm的碳化硅7%和粒度< 200目的 碳化硅5%組成。
[0020] 實施例2: 本發明含鈦型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含鈦型陶瓷杯的原料組成為：電熔棕剛玉 55%，碳化硅30%，廣西白泥4%，二氧化硅微粉2%，金屬硅4%和鈦白粉5%;另外，加入占上述總 原料重量3%的紙漿廢液作為結合劑。
[0021] 所述電熔棕剛玉55%是由粒度5-3mm的電熔棕剛玉10%、3-lmm的電熔棕剛玉20%、1_ Omm的電熔棕剛玉10%和200目的電熔棕剛玉15%組成； 所述碳化硅30%是由粒度3-1_的碳化硅10%、粒度I-Omm的碳化硅10%和粒度< 200目的 碳化硅10%組成。
[0022] 實施例3: 本發明含鈦型陶瓷杯，以重量百分含量表示，含鈦型陶瓷杯的原料組成為：電熔棕剛玉 80%，碳化硅10%，廣西白泥1 %，二氧化硅微粉3%，金屬硅5%和鈦白粉1%;另外，加入占上述總 原料重量3%的紙漿廢液作為結合劑。
[0023] 所述電熔棕剛玉80%是由粒度5-3mm的電熔棕剛玉20%、3-lmm的電熔棕剛玉30%、1_ Omm的電熔棕剛玉15%和200目的電熔棕剛玉15%組成； 所述碳化硅10%是由粒度I-Omm的碳化硅5%和粒度< 200目的碳化硅5%組成。
[0024] 本發明實施例1~3大型高爐用含鈦型陶瓷杯的制備方法，詳細步驟為： a、 首先按照上述實施例1~3任一所述的含鈦型陶瓷杯的原料組成比例稱取各種原料， 將粒度180目及以下的棕剛玉、碳化娃、金屬娃、廣西白泥、娃微粉和鈦白粉共磨均勻，制得 共磨細粉； b、 然后將粒度大于180目的原料作為骨料進行混碾2min，混碾后加入紙漿廢液混碾 3min;接著加入所得共磨細粉進行混碾IOmin，制得成型泥料； c、 將步驟b所得成型泥料在300MPa壓力下壓制成磚坯，控制體積密度2 3.2g/cm3; d、 將步驟c所得磚坯置于干燥窯中進行干燥，40~60°C下干燥26h，以10°C/h的速度升 至100~120°C下干燥24h，出窯； e、 將干燥后的磚坯采用高溫隧道窯進行燒成，燒成溫度為1500°C，燒成溫度下保溫 I Oh，燒成后自然冷卻至室溫出窯。
[0025] 本發明實施例1~3所得產品含鈦型陶瓷杯的性能技術指標，詳見表1。
【主權項】
1. 一種含鈦型陶瓷杯，其特征在于，以重量百分含量表示，所述含鈦型陶瓷杯原料組成 中含有電熔棕剛玉55~80%，碳化硅10~30%，廣西白泥1~4%，二氧化硅微粉1~3%，金屬硅2 ~5%和鈦白粉1~5%;另外，加入占上述總原料重量2~4%的紙漿廢液作為結合劑。2. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述電熔棕剛玉55~80%是由粒 度5-3mm的電熔棕剛玉10~20%、3-lmm的電熔棕剛玉20~30%、l-0mm的電熔棕剛玉10~20% 和200目的電熔棕剛玉10~20%組成;所述電熔棕剛玉中氧化鋁的質量百分含量2 94.5%，體 積密度 2 3.8g/cm3〇3. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述碳化硅10~30%是由粒度3-lmm的碳化硅0~10%、粒度l-〇mm的碳化硅5~15%和粒度< 200目的碳化硅5~15%組成;所述 碳化硅中碳化硅的質量百分含量2 97%，體積密度2 3.12 g/cm3。4. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述廣西白泥中氧化鋁的質量百 分含量2 33%、氧化鐵的質量百分含量< 1.5%。5. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述二氧化硅微粉是由325目篩 余< 5%的二氧化硅微粉組成;所述二氧化硅微粉中Si02的質量百分含量2 93.5%。6. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述金屬硅的粒度< 180目；所述 金屬娃中娃的質量百分含量2 97%。7. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述鈦白粉的粒度< 1200目；所 述鈦白粉為金紅石型鈦白粉，鈦白粉中二氧化鈦的質量百分含量2 97%。8. 根據權利要求1所述的含鈦型陶瓷杯，其特征在于:所述結合劑紙漿廢液為木質素磺 酸鈣水溶液，所述木質素磺酸鈣水溶液的比重為1.15~1.20g/mL。9. 一種權利要求1所述含鈦型陶瓷杯的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下 步驟： a、 首先按照權利要求1所述含鈦型陶瓷杯的原料組成比例稱取各種原料，將粒度180目 及以下的電熔棕剛玉、碳化硅、廣西白泥、二氧化硅微粉、金屬硅和鈦白粉共磨均勻，制得共 磨細粉； b、 然后將粒度大于180目的原料作為骨料進行混碾1~3min，混碾后加入結合劑紙漿廢 液混碾3~5min;接著加入步驟a所得共磨細粉進行混碾5~8min，制得成型泥料； c、 將步驟b所得成型泥料在200~400MPa壓力下壓制成磚坯，控制磚坯體積密度2 3·2g/cm3; d、 將步驟c所得磚坯置于干燥窯中進行干燥，40~60 °C下干燥10~15h，以10 °C/h的速 度升至100~120 °C下干燥20~30h; e、 將步驟d干燥后的磚坯采用高溫隧道窯或梭式窯進行燒成，燒成溫度為1400~1550 °C，燒成溫度下保溫10~20h，燒成后自然冷卻至室溫出窯。
【文檔編號】C04B35/622GK105859262SQ201610216730
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】張積禮, 王治峰, 高長賀, 倪高金, 馬淑龍, 夏文斌, 馬飛, 張德義, 周新功, 王浩杰, 朱凌云, 孫艷粉
【申請人】通達耐火技術股份有限公司, 鞏義通達中原耐火技術有限公司