[发明专利]一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法

说明书

一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，包括制备烧结助剂，炉衬料混制，炉衬成型，炉衬烧结四个步骤；所述烧结助剂的化学式为3Al₂O₃·17SiO₂；所述炉衬料，以重量份计包括电熔石英14~19份、天然石英60~74份、氧化铬细粉0.5~1.5份、氧化锆细粉0.5~1.3份、碳化硅细粉5~7份、氮化硼细粉2.5~5.0份、硼酸1~2份、烧结助剂2.5~4.2份；所得炉衬使用温度＞1700℃，抗铁水溶蚀指数2.4~3.7%，耐压强度为51~59MPa，600℃导热系数为23.922~28.639W/mK，炉衬1750℃使用温度下使用寿命达到332~363炉。

技术领域

本发明涉及一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，属于耐火材料领域。

背景技术

在金属硅使用中频感应电炉熔炼时，现在市场上普遍使用的是天然石英添加部分电熔石英制备的干振炉衬料，存在炉衬体积稳定性较差、剥落及因其熔炼条件特殊导致的炉底不耐用的情况，使用寿命短，耐材成本高，频繁修补炉底严重影响了生产连续性及效益。

中国专利CN113548880A公开了一种优异的高强度抗热震酸性干振料及其施工方法，干振料包括石英砂颗粒、电熔石英砂颗粒和细粉。该发明的配方通过高纯微晶石英砂，高品质电熔石英砂和特殊复配添加剂的方式，提高了炉衬的抗热震性能和致密度，该专利炉衬的耐火度、抗冲击强度、耐化学侵蚀比较差，再者该专利选用高纯微晶石英砂、高品质电熔石英砂这些原料，成本相对较高。

中国专利CN109053172A公开了一种中频感应电炉用干振料及其制备方法和使用方法，干振料由天然石英，电熔石英细颗粒，电熔石英细粉，纳米碳化硅，石墨烯组成。该专利通过纳米碳化硅和石墨烯极高的耐火度，可以有效隔离及抑制炉料（铁水）中的碳对炉衬中SiO₂的侵蚀，但该专利得到炉衬的抗机械冲击性和抗热震性能差，再者该专利添加质量分数高达5~10wt%的石墨烯，这种成本高昂的添加剂对于作为消耗品使用的炉衬材料来说难以承受。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，实现以下发明目的：制备出耐火度高，抗机械冲击性好、耐化学侵蚀性好、抗热震性能优异、使用温度1700℃以上的低成本高性能酸性干振炉衬。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种金属硅熔炼专用酸性干振炉衬的生产方法，包括制备烧结助剂，炉衬料混制，炉衬成型，炉衬烧结四个步骤；所述烧结助剂的化学式为3Al₂O₃·17SiO₂；所述炉衬料，以重量份计包括电熔石英14~19份、天然石英60~74份、氧化铬细粉0.5~1.5份、氧化锆细粉0.5~1.3份、碳化硅细粉5~7份、氮化硼细粉2.5~5.0份、硼酸1~2份、烧结助剂2.5~4.2份。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

步骤1制备烧结助剂

（1）制备硅铝凝胶

硅酸钾水溶液中加入水性气相二氧化硅，搅拌至溶液透明后，再加入磷酸硅水溶液并搅拌均匀，提升至第一搅拌速率，向溶液中缓慢加入硅铝酸钠粉末，添加完毕后搅拌至溶液呈乳白悬浊液状态，降至第二搅拌速率并控温40~60℃，反应至溶液呈凝胶状，得到硅铝凝胶；

所述第一搅拌速率为2000~3000转/分；

所述第二搅拌速率为400~650转/分；

所述硅酸钾水溶液，硅酸钾质量分数为16~25wt%，硅酸钾模数2.2~3；

所述水性气相二氧化硅，粒径20nm，加入量为硅酸钾水溶液的0.8~1.2wt%；