一種干熄焦爐用碳化硅磚及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種干熄焦爐用碳化硅磚，包括以下成分：SiC顆粒占60～75%、SiC細粉占15～25%、SiC微粉占3～9%、單質Si粉占1～8%，糊精占1～2%，外加1～3%的硅溶膠和1～2%的聚乙烯醇溶液。本發明還公開了此種干熄焦爐用碳化硅磚的制備方法，包括以下步驟：材料預混合；進一步混合和混練，出料；困料后混練，壓制素坯；燒制成成品。本發明提供的干熄焦爐用碳化硅不僅生產工藝簡單，并且具有高強度和優良的耐磨性、熱震穩定性及抗氧化性。
【專利說明】一種干熄焦爐用碳化硅磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳化硅磚，特別是一種干熄焦爐用碳化硅磚及其制備方法。
【背景技術】
[0002]干熄焦是干法熄滅熾熱焦炭的簡稱。該技術使用冷惰性氣體在專有的容器內與熾熱的紅焦進行熱交換，焦炭冷卻后循環的惰性氣體將焦炭熱量帶出并進行回收。節能、環保、高效是干熄焦的主要優勢，干熄焦還可以改善焦炭質量，對鋼鐵生產節約成本、提高生產效率十分有利。近年來，干熄焦工藝得到迅速的推廣，目前我國在建和投入使用干熄焦裝置已超過百座。
[0003]然而，干熄焦裝置斜道區耐火材料使用環境惡劣，對材料的強度、耐磨性及熱震穩定性提出了很高的要求，其壽命明顯低于其他部位。斜道區耐火材料一旦嚴重損壞無法有效修補，從斜道往上必須全部拆除更換新的耐火材料，這樣不僅造成耐火材料的單耗上升，還造成干熄焦裝置熄焦能力降低。因此，干熄焦斜道區耐火材料的損壞問題亟待解決。根據斜道區耐火材料損壞機理，除了優化轉體形狀、強化施工外，選用合適的耐火材料也十分關鍵。
[0004]“干熄焦裝置關鍵部位用莫來石-紅柱石制品及其制備方法”(CN102161590A)專利技術，制備出來的莫來石-紅柱石磚熱膨脹率小，抗熱震穩定性良好，但是其強度較低，難以長時間支撐上部爐體的重量，導致其壽命較短。“干熄焦用莫來石-碳化硅材料及制備”(CN1854106A)專利技術，從一定程度上提高了強度，但使用壽命仍然不夠理想。“一種用于干熄焦爐的高導熱Sialon-SiC復相陶瓷耐火材料及其生產方法”(CN101891487A)生產的高導熱高強度耐火材料由于氮化工藝較為復雜，容易出現氮化不透的問題，從而影響使用壽命。

【發明內容】
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[0005]發明目的:本發明的目的在于解決現有的干熄焦裝置斜道區耐火材料易損壞，使用壽命短的問題。
[0006]技術方案:本發明提供以下技術方案:一種干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于包括以下成分:SiC顆粒占60~75%、SiC細粉占15~25%、SiC微粉占3~9%、單質Si粉占I~8%，糊精占I~2%，外加I~3%的硅溶膠和I~2%的聚乙烯醇溶液。
[0007]作為優化，所述SiC顆粒為大結晶SiC，SiC含量大于98.5%，按照50~70%的I~3mm和30~50%的O~1_的粒徑分布。
[0008]作為優化,所述SiC微粉粒徑〈10 μ m,單質Si粉粒徑〈0.045mm。
[0009]作為優化，所述硅溶膠中包括15~20%的Si02。
[0010]作為優化，所述聚乙烯醇溶液的濃度為5~8%。
[0011]一種制備權利要求1所述的產品的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0012]I)先將SiC細粉、SiC微粉、單質Si粉和糊精混合4~10分鐘得到預混合粉；[0013]2)再將SiC顆粒置于混碾機中混合3~5分鐘，之后加入硅溶膠和聚乙烯醇溶液并混練5~7分鐘，最后加入預混合粉并混練25~30分鐘，出料；
[0014]3)困料24小時，再在混碾機內混練10~30分鐘，在100~180MPa壓力下壓制成素坯；
[0015]4)在干燥窯內于100~200°C干燥24h后，在空氣氣氛下燒制，燒制溫度1450~1550°C并保溫3~5小時，得到成品。
[0016]作為優化，所述步驟4)中燒制過程的升溫制度為:室溫~800°C，5°C /min ；800°C保溫 2 ~6 小時；800 ~120(TC，3t: /min ；1200 ~155(TC，2°C /min。
[0017]有益效果:本發明與現有技術相比:本發明采用非氧化物作為原料，并且采用氧化燒成工藝，使產品在燒成過程中表面形成薄致密層，不僅可以減少碳化硅的進一步氧化，而且該產品具有自修復功能，顯著提升了產品的熱穩定性(1100°c水冷熱震穩定性超過50次以上)，常溫耐壓強度大于170Mpa，高溫抗折強度大于45Mpa，產品的耐磨性達到cm3蘭4。
【具體實施方式】
[0018]所述實施例中SiC顆粒均為大結晶SiC，SiC含量大于98.5%，按照50~70%的I~3mm和30~50%的O~Imm的粒徑分布；并且SiC微粉粒徑〈10 μ m,單質Si粉粒徑〈0.045_。硅溶膠中包括15~20%的SiO2。聚乙烯醇溶液的濃度為5~8%。
[0019]實施例1
[0020]一種干熄焦爐用碳化硅磚的制備方法，其原料及其配比為:SiC顆粒占60%、SiC細粉占15%、SiC微粉占3%、單質Si粉占1%，糊精占1%，外加1%的硅溶膠和1%的聚乙烯醇溶液。
[0021 ] I)先將SiC細粉、SiC微粉、單質Si粉和糊精混合4分鐘得到預混合粉；
[0022]2)再將SiC顆粒置于混碾機中混合3分鐘，之后加入硅溶膠和聚乙烯醇溶液并混練5分鐘，最后加入預混合粉并混練25分鐘，出料；
[0023]3)困料24小時，再在混碾機內混練10分鐘，在IOOMPa壓力下壓制成素坯；
[0024]4)在干燥窯內于100°C干燥24h后，在空氣氣氛下燒制，燒制溫度1450°C并保溫3小時，得到成品。
[0025]本實施例所制得的干熄焦爐用碳化硅磚的顯氣孔率為11.5~12%，體積密度為
2.73~2.75cm3,常溫抗折強度為43~48Mpa，高溫抗折強度為37~42Mpa，耐壓強度為181~193Mpa，熱震穩定性水冷50次不開裂。
[0026]實施例2
[0027]一種干熄焦爐用碳化硅磚的制備方法，其原料及其配比為:SiC顆粒占65%、SiC細粉占22.5%,SiC微粉占7.5%、單質Si粉占3%，糊精占1.5%，外加2%的硅溶膠和1.5%的聚乙烯醇溶液。
[0028]I)先將SiC細粉、SiC微粉、單質Si粉和糊精混合7分鐘得到預混合粉； [0029]2)再將SiC顆粒置于混碾機中混合4分鐘，之后加入硅溶膠和聚乙烯醇溶液并混練6分鐘，最后加入預混合粉并混練27分鐘，出料；
[0030]3)困料24小時，再在混碾機內混練20分鐘，在140MPa壓力下壓制成素坯；
[0031]4)在干燥窯內于150°C干燥24h后，在空氣氣氛下燒制，燒制溫度1500°C并保溫4小時，得到成品。
[0032]本實施例所制得的干熄焦爐用碳化硅磚的顯氣孔率為12~12.5%，體積密度為2.75~2.77cm3,常溫抗折強度為45~50Mpa，高溫抗折強度為38~43Mpa，耐壓強度為187~198Mpa，熱震穩定性水冷50次不開裂。
[0033]實施例3
[0034]一種干熄焦爐用碳化硅磚的制備方法，其原料及其配比為:SiC顆粒占75%、SiC細粉占25%、SiC微粉占9%、單質Si粉占8%，糊精占2%，外加3%的硅溶膠和2%的聚乙烯醇溶液。
[0035]I)先將SiC細粉、SiC微粉、單質Si粉和糊精混合10分鐘得到預混合粉；
[0036]2)再將SiC顆粒置于混碾機中混合5分鐘，之后加入硅溶膠和聚乙烯醇溶液并混練7分鐘，最后加入預混合粉并混練30分鐘，出料；
[0037]3)困料24小時，再在混碾機內混練30分鐘，在180MPa壓力下壓制成素坯；
[0038]4)在干燥窯內于200°C干燥24h后，在空氣氣氛下燒制，燒制溫度1550°C并保溫5小時，得到成品。
[0039]本實施例所制得的干熄焦爐用碳化硅磚的顯氣孔率為11~11.5%，體積密度為2.73~2.75cm3,常溫抗折強度為41~46Mpa，高溫抗折強度為39~44Mpa，耐壓強度為179~188Mpa，熱震穩定性水冷50次不開裂。`
【權利要求】
1.一種干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于包括以下成分=SiC顆粒占60~75%、SiC細粉占15~25%、SiC微粉占3~9%、單質Si粉占I~8%，糊精占I~2%，外加I~3%的硅溶膠和I~2%的聚乙烯醇溶液。
2.根據權利要求1所述的干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于所述SiC顆粒為大結晶SiC, SiC含量大于98.5%,按照50~70%的I~3_和30~50%的O~1_的粒徑分布。
3.根據權利要求1所述的干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于所述SiC微粉粒徑<10 μ m,單質 Si 粉粒徑〈0.045mm。
4.根據權利要求1所述的干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于所述硅溶膠中包括15~20% 的 SiO2。
5.根據權利要求1所述的干熄焦爐用碳化硅磚，其特征在于所述聚乙烯醇溶液的濃度為5~8% ο
6.一種制備權利要求1所述的產品的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)先將SiC細粉、SiC微粉、單質Si粉和糊精混合4~10分鐘得到預混合粉； 2)再將SiC顆粒置于混碾機中混合3~5分鐘，之后加入硅溶膠和聚乙烯醇溶液并混練5~7分鐘，最后加入預混合粉并混練25~30分鐘，出料； 3)困料24小時，再在混碾機內混練10~30分鐘，在100~180MPa壓力下壓制成素坯； 4 )在干燥窯內于100~200 V`干燥24h后，在空氣氣氛下燒制，燒制溫度1450~1550 V并保溫3~5小時，得到成品。
7.根據權利要求6所述的制備干熄焦爐用碳化硅磚的方法，其特征在于所述步驟4)中燒制過程的升溫制度為:室溫~800°C，5°C /min ;800°C保溫2~6小時；800~1200°C，3°C /min ；1200 ~1550°C,2°C /min。
【文檔編號】C04B35/66GK103864440SQ201410040255
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】董良軍, 程平平, 李亞偉, 桑紹柏 申請人:宜興市丁山耐火器材有限公司