[发明专利]一种高炉内Sialon材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁用耐火材料生产技术领域，具体涉及一种高炉内Sialon材料的制备方法。

背景技术

三十年前高炉炼铁用耐火材料主要使用的是粘土砖与高铝砖，这些砖的耐火度一般为1700℃左右，而高炉炉腹的实际温度要高于耐火砖的耐火度，造成炉内高温区域的耐火材料使用时间短，影响高炉的使用寿命，我国高炉中修寿命为3-4年，在这3-4年间主要依靠外部冷却壁将已熔的耐火材料和高炉渣冷却凝固于炉壁上从而支撑高炉炼铁。

随着高炉的大型化、冶炼强度和风温的不断提高，在日本出现了Si₃N₄结合的SiC砖，使高炉的炉龄达到15年。后来人们在陶瓷研究中发现在Si₃N₄与Al₂O₃热压烧成中有60-70%的Al₂O₃可以固熔到Si₃N₄晶格中(即Si₃N₄晶格中可以固溶60-70%的Al₂O₃)形成一种含Si、Al、O、N的固溶体，缩写为“Sialon”，因Si₃N₄分为α、β型，β型的形成的产物叫β- Sialon或β`-Sialon，其化学通式为：Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z，Z表示氮化硅中被取代的硅原子和氮原子的数目，进一步研究发现Sialon各项性能极其优越，开发了Sialon结合的刚玉砖和Sialon结合的Al₂O₃-SiC制品，并在全球已有的二十多座特大型高炉上进行了使用，使用寿命设计20年。

20年后，人们认为使用Sialon结合Al₂O₃-SiC或Sialon刚玉砖可以将高炉炉龄提高到25年以上，我国的耐火材料研究人员也做了大量工作，北京科技大学的洪彦若、孙加林等把Sialon材料的研究成果汇编成《非氧化物复合耐火材料》一书，使人们对Sialon和Sialon复合耐火材料有了普遍认识。我国在过去的二十五年中至少有十家大学做过这类材料的高温试验，发表了很多文章，充分证明了Sialon材料的优越性。但是，Sialon结合Al₂O₃-SiC耐火材料必须在氮气氛围中烧成，成本较高，一次性投入较大，很多钢铁企业并不愿意投入较高成本来利用这种优越性较好的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、成本低的高炉内Sialon材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高炉内Sialon材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在高炉内耐火材料施工时（采用一种含金属铝和金属硅或二者合金的Al2O3-SiC质浇注料或喷涂料），施工体中预埋易烧损管材，易烧损管材通过支架固定在高炉内壁或耐火砖上，高炉壁上设有管材的进口和出口；

（2）在高炉使用中，易烧损管材烧毁形成通道，向通道内通入氮气，在大于1400℃的温度下形成Sialon，持续通入氮气7-15天，在通道的进出口氮气流量相同时封闭通道出口；

（3）持续通氮气8-10小时停止通氮气，向通道内压入压入料压实，具体操作为：从通道一端压入压入料压实，继续通入氮气2-8小时，然后从通道的另一端压入压入料压实，然后增大氮气压力继续通氮气5-10小时，使压入料也形成Sialon，高炉即可进行正常运行（继续烘炉或进入炼铁阶段）。

步骤（2）中通入氮气的压力为0.01-0.02Mpa，较好的，所述氮气为炼钢制氧过程中产生的富余氮气，所述氮气中氧分压越低越好，所述易烧损管材为聚乙烯塑料管材。步骤（3）中增大后的氮气压力为0.05-0.1MPa。

在易烧损管材的设置中，管道的设置要均匀，管的长短粗细要适中，无交叉分布情况，这是为了防止氮气短路和压入压入料时物料短路造成施工体内部存在孔洞，影响高炉的使用寿命。

高炉炉缸底部易烧损管材平行设置，所述易烧损管材与炉缸底部的距离为1/4-1/3的炉底施工体厚度（即陶瓷杯底厚度），相邻管距为炉底施工体厚度的1/3-1/2，易烧损管材从高炉炉缸底部的一端进入，另一端设置出口。