一种碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料及其制备方法，涉及矿热炉耐火材料领域。本发明专利技术所述的碳化硅基浇注料的主要原料为骨料碳化硅，粘结剂氧化物溶胶、粘结增稠剂水溶性聚合物，增强增韧一维纳米材料，以及裂纹自愈合填料碳化硼。通过将各组分按照不同比例进行混炼、浇注、烘烤，所得浇注料气孔率低，耐火度高，抗热震稳定性好，不易脱落，抗氧化性能优异。能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料领域，具体来说，是一种矿热炉炉眼砖修复用碳化硅基浇注料及其制备方法。

技术介绍

[0002]矿热炉是生产铁合金的重要设备，生产的铁合金品种众多，包括硅铁、炭素锰铁、炭素铬铁和硅锰合金等。出硅炉眼是矿热炉炉体炉缸的一部分，用碳砖砌筑而成，是高温硅熔体从炉内排出的唯一通道，碳砖被广泛用于矿热炉炉衬。近年来，随着铁合金生产工艺技术操作水平的进步，其整体的炉衬使用寿命可达5
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8年，而出硅口的炉眼损坏最快，是炉衬使用寿命最为薄弱的环节，炉眼使用5
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7天左右，因为炉眼碳砖受到高温炉气、熔融硅水和高温炉渣的侵蚀和机械冲刷，形成椭圆形的炉眼，炉眼空大后堵眼困难，常出现跑眼和喷火，此时需更换使用炉眼，并由修眼技术人员对空大变形的炉眼进行修复。虽然碳质炉眼砖具有优异的耐高温性能，但是碳质炉眼砖外漏部分长期处于较高温度并与空气接触，较差的抗氧化性能导致其在使用过程中发生持续不断的氧化侵蚀，这种氧化侵蚀在出铁过程中更加明显。与此同时，碳砖还要承受铁合金熔体的猛烈冲刷，从而导致炉眼砖的炉眼尺寸逐渐变大。长此以往，堵眼不实就会造成严重的安全生产事故，而更换炉眼砖需要整体停炉从而造成巨大的经济损失。
[0003]目前延长碳质炉眼砖使用寿命的最有效方法是对其进行定期修补，采用周期轮换修复使用的方法，在更换使用新炉眼时，由于填灌得较牢固，开眼困难，需用烧穿器附加吹氧管进行烧开，在开眼过程中因氧管熔化使铁等杂质进入硅熔体，因此，新更换一个出硅炉眼不仅影响产品产量，而且影响质量。若炉眼长年失修将影响炉底碳砖和炉缸碳砖使用寿命，甚至会出现炉眼周围漏硅现象，存在较大安全隐患。
[0004]中国专利技术专利CN105590661B公开了一种电极糊修补材料，主要组成为电煅无烟煤或残极块、煅后石油焦、沥青改性树脂结合剂和中温煤沥青粉等材料。该修补材料主要采用常温混捏工艺，捏制成一定形状大小的块状电极糊，然后真空回收树脂中的溶剂，以循环利用。中国专利技术专利CN102432320A公开了一种用于矿热炉的出铁口的堵眼耐火材料及其制造方法，所述堵眼耐火材料包括电极糊、粘土耐火粉、石墨粉以及液体状的煤焦油等。该方法在修补时需要先将炉眼周边清理干净，然后再用铁皮对修补区域进行围档，随后注入电极糊将损坏的炉眼内外灌实，通过高温处理使电极糊与炉眼融为一体，最后放置养护一天即可重复使用。但是使用电极糊修补碳质炉眼砖存在两方面的问题，一方面，电极糊修补虽然可以延长碳砖的使用寿命，但是电极糊仍为碳质材料，仍然会受到氧化侵蚀和铁合金熔体的冲刷，所以每7
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10天需要对其进行重新修补。另一方面，修补后的电极糊与炉眼砖融为一体，需要使用烧穿器附加吹氧处理对其进行重新开眼，在此步骤中可能混入杂质，从而影响铁合金的质量。短周期反复修补不仅耗时费力、效益低下，还会严重影响铁合金的产品质量。
[0005]因此基于上述的不足与缺陷，本申请旨在公开一种新型的炉眼砖修复材料及其制
备方法，改善传统的碳砖炉眼修复技术成本高效益低的缺点，解决碳质炉眼砖的修复问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种新型的矿热炉碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料及其制备方法，使用该方法制备的碳化硅浇注料具有优异的耐高温性能、抗热震性能、抗氧化性能以及自增韧等优势。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一方面，一种碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料，主要原料包括骨料碳化硅，粘结剂氧化物溶胶、粘结增稠剂水溶性聚合物，增强增韧一维纳米材料，以及裂纹自愈合填料碳化硼。
[0009]所述的碳化硅基浇注料，按质量分数计，包括50
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70wt.％的碳化硅，30
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40wt.％的氧化物溶胶，0.2
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2wt.％的一维纳米材料和10
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20wt.％的碳化硼。
[0010]所述的水溶性聚合物的质量为氧化物溶胶的3
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10wt.％。
[0011]优选地，所述的碳化硅粉包括三种不同粒度，其中10
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100μm占比为40
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60wt.％，1
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10μm占比10
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40wt.％；100nm
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1μm占比10
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40wt.％。
[0012]进一步优选地，所述的碳化硅粉中SiC含量≥99％，密度为3.2g/cm3。
[0013]优选地，所述的氧化物溶胶的成分为氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、钇铝石榴石和/或镁铝尖晶石中的任意一种或几种。
[0014]进一步优选地，所述的氧化物溶胶中的氧化物固含量为20％
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40％，pH值为3
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5，粒径为10nm。
[0015]进一步优选地，所述的水溶性聚合物的包括聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮和/或聚氧化乙烯中的任意一种或几种。
[0016]优选地，所述的一维纳米材料为纳米线、纳米带和/或纳米纤维中的任意一种或多种。
[0017]进一步优选地，所述的一维纳米材料的成分为氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化硅、碳化硅和/或氮化硅中的任意一种或几种。
[0018]更进一步优选地，所述的一维纳米材料的直径为50
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500nm，长径比为≥100。
[0019]优选地，所述的碳化硼粒度为500nm
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5μm。
[0020]进一步优选地，所述的碳化硼中的B4C含量≥99％，密度为2.51g/cm3。
[0021]再一方面，本专利技术提供的上述碳质炉眼砖修复用碳化硅基浇注料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]首先将不同粒度的碳化硅粉按照不同质量百分比进行混合，在氧化物溶胶中加入水溶性聚合物调节溶胶粘度和流变性能，分次加入混合均匀的碳化硅粉进行混炼，依次加入一维纳米材料和碳化硼粉体进一步混炼使其完全混合，制得以碳化硅为骨料，氧化物溶胶、一维纳米材料和碳化硼为辅料的炉眼砖修补料。
[0023]优选地，所述的混炼的具体方法为：混炼机转速为500
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2000转/分，每加入一种原料混炼时间持续0.5
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2小时。
[0024]再一方面，本专利技术提供的上述碳化硅基浇注料修复矿热炉碳质炉眼砖的方法，包括以下步骤：
[0025]使用铁皮对修补区域进行围档，然后灌入炉眼砖修补料并对其进行轻微捣打，使其与碳质炉眼砖充分接触。待其烘干后，使用烧穿器扩大炉眼至所需直径。
[0026]优选地，所述的烘干温度应≥600℃。
[0027]优选地，所述的烧穿器扩大炉眼直径范围为100
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300mm。
[0028]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]1.采用不同粒度颗粒级碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅基浇注料，其特征在于，所述碳化硅基浇注料包括碳化硅、氧化物溶胶、一维纳米材料、碳化硼和水溶性聚合物；所述的碳化硅基浇注料，按质量分数计，包括50
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70wt.％的碳化硅，30
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40wt.％的氧化物溶胶，0.2
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2wt.％的一维纳米材料和10
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20wt.％的碳化硼。2.根据权利要求1所述的碳化硅基浇注料，其特征在于，所述的碳化硅粉包括40
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60wt.％的10
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100μm粒度的碳化硅粉，10
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40wt.％的1
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10μm粒度的碳化硅粉和10
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40wt.％的100nm
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1μm粒度的碳化硅粉。3.根据权利要求1所述的碳化硅基浇注料，其特征在于，所述的氧化物溶胶中的氧化物固含量为20％
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40％；所述的氧化物溶胶包括氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、钇铝石榴石和/或镁铝尖晶石中的任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的碳化硅基浇注料，其特征在于，所述的一维纳米材料为纳米线、纳米带和纳米纤维中的任意一种或多种；所述的一维纳米材料的直径为50
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500nm，长径比≥100；所述的一维纳米材料为氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化硅、碳化硅和/或氮化硅中...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜娟，牛强，
申请(专利权)人：内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：