[发明专利]一种完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si3

说明书

本发明公开了一种完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si₃N₄浇注料及其制备方法。其技术方案是：以63‑68wt％的碳化硅颗粒为骨料，以13‑17wt％的碳化硅微粉和18‑22wt％的氮化硅微粉为基质料。按上述骨料与基质料的质量比例进行机械混匀。然后外加占所述骨料与基质料质量之和8‑10wt％的硅溶胶作为结合剂，搅拌均匀，制得可完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si₃N₄浇注料。制备的浇注料浇注或喷涂于高炉炉腹与炉腰部位，厚度约100‑120mm，烘干后即可。本发明制备的浇注料耐磨性能好，热导率高，挂渣容易，长效保护铜冷却壁，相比于传统工艺的镶嵌碳砖材料，本浇注料的操作简便，成本低、耐磨绝热性能优良，可作为高炉冷却壁长效保护内衬，实现高炉长寿的目标。

技术领域

本发明属于高炉冷却壁保护内衬技术领域，具体涉及一种完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si₃N₄浇注料及其制备方法。

背景技术

在高炉炼铁生铁过程中，往往伴随着大量的冷却作业，其中，高炉的炉腰、炉腹处于高炉渣铁和热流严重冲击的高热负荷区域，及时的冷却换热成为重中之重。因此，其冷却效果和内衬的选择决定着高炉冶炼的好坏及进度快慢，是高炉长寿运行的限制性环节所在。

随着高炉的大型化，冶炼高强化，高炉冷却壁外挂渣皮频繁脱落，其碳砖内衬遭受煤气流与渣铁的冲刷与熔蚀愈发严重。许多高炉因炉腹、炉腰冷却壁破损严重而被迫停产维修，企业的经济效益受到巨大影响。因而，高炉冷却壁保护内衬的选择成为炼铁行业面临的一道技术难题。

目前，高炉炉腰、炉腹及炉身下部已普遍使用铜冷却壁镶砖结构。铜冷却壁热面温度要求小于230℃，需要有一层厚度适当且稳定存在的渣皮保护层来减少冷却壁区域热损失和保持合理操作炉型。现有的砖衬挂渣能力不足，渣皮频繁脱落，砖衬遭受严重磨损侵蚀，导致铜冷却壁裸露风险变大，严重时会直接导致炉壁烧穿事故。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而开发一种新型的易挂渣、高强度、绝热耐磨的冷却壁保护内衬。本发明提出一种完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si₃N₄浇注料及其制备方法。用该方法制备的SiC结合Si₃N₄浇注料具有良好的挂渣能力和绝热耐磨性，高温下的抗压强度也完全符合高炉冷却壁保护内衬的要求。

具体的技术方案如下：

以63-68wt％的碳化硅颗粒为骨料，以13-17wt％的碳化硅微粉和18-22wt％的氮化硅微粉为基质料。按上述骨料与基质料的质量比例进行机械混匀。外加占所述骨料与基质料质量之和8-10wt％的硅溶胶作为结合剂，搅拌均匀，制得可完全取代高炉冷却壁镶砖的SiC结合Si₃N₄浇注料。将浇注料浇注或喷涂于高炉炉腰和炉腹部位，烘干即可。

所述的作为骨料占原料质量63-68wt％的碳化硅颗粒，具体粒度分布为：粒度5-3mm，18-22wt％；粒度3-1mm，18-22wt％；粒度1-0mm，23-27wt％。

所述的作为基质料的碳化硅微粉和氮化硅微粉粒度均小于300目。

所述的骨料与基质料先分别进行机械混匀，随后二者混合并外加占原料质量为8-10wt％的硅溶胶作为结合剂，在室温下搅拌均匀。

进一步的，将浇注料浇注或喷涂在高炉炉腹与炉腰部位，厚度约 100-120mm，烘干即可作为高炉冷却壁长效保护内衬，于高炉内部恶劣的工况环境下长期工作。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用碳化硅颗粒和氮化硅微粉为原料，原料来源广、成本低。

(2)本发明采用硅溶胶结合，不与浇注料组分生成低熔相，从而获得高温强度。