[发明专利]一种高炉冷却壁高强复合材料、制备方法及其在保护冷却壁中的应用

说明书

本发明公开了一种高炉冷却壁高强复合材料、制备方法及其在保护冷却壁中的应用。该炉冷却壁高强复合材料复合纤维材料及氮化铝微粉、高纯碳化硅、莫来石、氧化铝粉、硅微粉、蒙脱石、绢云母、结合剂和减水剂复合料制备而成。实践证明该复合材料具有良好的导热性能可以将热量及时传递给冷却壁，使热面温度明显降低，形成稳定的渣皮，且不易脱落，即对于冷却壁的热面能够很好地形成渣皮，可以防止渣皮脱落，实现永久稳定的渣皮，大幅提高冷却壁的使用寿命。施工和易性好，通过泵送自流成型，无需震动，即可在冷却壁镶嵌槽形成致密高强的整体。在保护高炉冷却壁中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种高炉冷却壁高强复合材料。

背景技术

炼铁高炉组成部件较多，其中，冷却壁作为众多组成部件之一，在炉型稳定、高炉使用时间延长方面起到了重要作用。冷却壁在高炉中起到的主要作用就是确保炉型的稳定和炉况完好，消除热应力并使炉衬远离炉内高温区，延长高炉寿命。冷却壁按本体结构形式分为光面冷却壁和镶砖冷却壁。其中，镶砖冷却壁主要用在风口带以上，使用工况复杂、设计结构复杂、对于材质要求较高，且铸造难度大。

现有技术中大多是利用冷却壁热面整体进行镶嵌或砌筑耐火镶嵌砖，镶砖的制作工艺比较复杂，多采用碳化硅砖和磷酸浸渍粘土砖，且耐火砖镶嵌砖主要由冷却壁镶嵌砖槽提供应力支撑，在冶炼中就容易造成热应力破坏，砌筑施工需要用耐火泥浆(碳化硅质和磷酸粘土质)，造成镶嵌砖之间不能形成一个有效整体，存在砌筑缝隙，无法避免侵蚀性破坏。

发明内容

本发明针对的技术问题是：现有技术中冷却壁在冶炼中容易造成热应力破坏，镶嵌砖砌筑存在砌筑缝隙，无法避免对于冷却壁的侵蚀性破坏，挂渣皮性能不好，不能对冷却壁形成较好的保护。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高炉冷却壁高强复合材料。该冷却壁浇注料可以实现整体浇筑施工，与冷却壁形成紧密结合体，提高冷却壁的使用寿命，维护高炉操作炉型的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种高炉冷却壁高强复合材料，该复合材料由组份A与组份B制备而成，所述组份A的质量百分比为55～65％，所述组份B的质量百分比为35～45％；

所述的组份A为复合纤维材料；所述的组份B由以下重量份的原料配制而成：氮化铝微粉30％～40％、高纯碳化硅6％～8％、莫来石9％～11％、氧化铝粉20％～30％、硅微粉9％～11％、蒙脱石10％～15％、绢云母2.5％～5％、结合剂＜5％和减水剂＜2.5％。

所述的高炉冷却壁高强复合材料，所述的组份B由以下重量份的原料配制而成：氮化铝微粉30％～40％、高纯碳化硅6％～8％、莫来石9％～11％、氧化铝粉20％～30％、硅微粉9％～11％、蒙脱石10％～15％、绢云母2.5％～5％、结合剂3～5％和减水剂0.5～2.5％。

所述的高炉冷却壁高强复合材料，所述的复合纤维材料为碳复合纤维材料；所述碳复合纤维材料的抗拉强度为3200Mpa，抗拉弹性模量为33000～40000Mpa。

所述的高炉冷却壁高强复合材料，所述氮化铝微粉的粒径为2um，比表面积为42m²/g，体积密度0.15g/cm³；氮化铝微粉中AlN的质量百分含量＞99.9％。

所述的高炉冷却壁高强复合材料，所述的高纯碳化硅粒径为0～3mm；其中，SiC含量≥98.5％，固定碳C含量≤0.02％，Fe₂O₃的质量百分含量≤0.6％；