高炉运行过程关键不定形耐火材料制备与工业应用-武汉科技大学
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高铝多孔隔热耐火材料的制备及热导率研究
关键 词 ： 高铝 多孔 隔热 耐火材料 ； 导热 系数 ； 闭气孔 率 中图分类 号 ：Ｑ ７ Ｔ １５
文 献标 识码 ： Ａ
： ．５～１ ５的 比例混 合并 搅 拌 均 匀 ， 到泡 沫 泥 ． 得 冶金 、 水泥 、 汽车 、 建材等制造业是我 国支柱产 业 ， 我 泡沫 ＝１０ ２ 在 浆 。将制备好的泡沫泥浆注入 金属 模 中 ， 满后 用铝板 刮 注 国经济建设中 占重要地 位 。这些 行业节 能降 耗水平 ， 建 是 设成两型社会和实 现低 碳经 济的关 键。 目前 ， 些工业 都 这
流的方式在材 料里 传递 。 由于轻质 隔热材 料是 由至 少 两
窑炉的隔热材料 ， 以减 少炉体 的散 热损失 ， 约能源 ， 可 节 并
１５ ＂ ３ ０Ｃ的温度下保温 ４— ６小 时 ， 得到高 铝多孔 隔热耐火材 料制 品。
２ 检测指标及手段 ． 通过 ｘ一 线衍 射仪 （ ａ 、 射 Ｘ Ｄ） 光学 显微镜 确定 了试样
可 以减轻热工设备 的重 量 ， 高温工业 实现节 能 降耗 的关 是
平， 带模生坯 可先在低 温下 干燥 （ ｏ ） ４小 时 ， 后脱 模 ４℃ ２ 然
在进 行 干 燥 （ １＇ ） ２天 。最 后 ， 品 在 １０ ￣ ～ １０１ 约 ２ 制 ３０Ｃ
需使用多孔隔热耐火材料 ， 起到保温隔热的作用 ， 实现高温 工业节能 降耗 ¨＿Ｊ ３。多 孔 隔热 耐火 材料 的 特征 是气 孔 率 高， 一般为 ４ ％ ５ ， 有热 导率 低 、 火度 高 、 温性 ０ ％ 具 耐 高 能优 良（ 较好 的高温强度及热震稳 定性 ） 等特 点 ， 作工业 用
能。结果表 明： 随着造孔剂的增加 ， 材料 气孔 率的增加 ， 体积 密度 逐渐减 小 ， 材料 的 常温抗折 耐压强度 逐渐 降低 ，
耐火材料连续颗粒分布的紧密堆积模型_祝洪喜
第31卷第2期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol .31,No .22008年4月J .of Wuhan Uni .of Sci .&Tech .(Natural Science Edition )Apr .2008 收稿日期:2007-10-30 基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2007ABA301);武汉市科技攻关资助项目(200710421125). 作者简介:祝洪喜(1950-),男,武汉科技大学副教授.E -mail :hongxi66@w u st .edu .cn耐火材料连续颗粒分布的紧密堆积模型祝洪喜1,邓承继1,白 晨1,罗星源2(1.武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地,湖北武汉,430081;2.北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083)摘要:在研究国内外材料颗粒堆积理论的基础上,以连续尺寸颗粒的分形分布模型为基础,建立了小于某一尺寸颗粒的累积体积分数与颗粒尺寸幂指数关系的模型。
采用该模型设计并研究了耐火砖配料与颗粒紧密堆积,发现理论最紧密堆积值n =3-D 在0.37附近变化时,最小颗粒d S 的变化对耐火材料颗粒粒度组成的影响比较显著,而n 值对材料颗粒粒度组成的影响不很明显。
以此为基础,结合烧成砖制造的实际相关边界条件,设计了烧成砖的理论粒度质量组成,按此组成,经工业生产制备的烧成砖气孔率为5%～10%,实现了耐火材料的紧密堆积。
关键词:紧密堆积;连续分布;颗粒级配;模型中图分类号:TF 065.1+2 文献标志码:A 文章编号:1672-3090(2008)02-0159-05 近年来,人们在改进耐火材料的性能尤其是在促进其致密化与控制微观结构方面做了大量工作。
在耐火材料生产中,对于已经粉碎的原料,如何选取颗粒级配,即如何对原料进行分级与选取合理的颗粒级配是配料工序最基本的问题。
实践表明,只有选取可以使坯料达到紧密堆积的级配,才有可能生产出高质量的产品。
《工学炉外精炼》PPT课件
脱【P】 脱磷率≥90%，终点［P］0.010-0.015%，出钢 过程中回磷
炉外精炼的作用和地位
1 提高质量、扩大品种的主要手段
2 优化冶金生产流程,提高生产效率,节 能降耗、降低成本主要方法
3 炼钢－炉外精炼－连铸－热装轧制工 序衔接
4 连铸工艺快速发展的需要
炉外精炼的经济合理性
1 提高初炼炉的生产率 2 缩短生产周期 3 降低产品成本 4 产品质量稳定与提高
钢或铬镍钢,以上所列的各种精炼方法都 不太适用.
出现了一些不锈钢的专用炉外精炼 方法.这些方法发展很快,不到十年就基本 上取代了质低价高的电弧炉吹氧冶炼不锈 钢方法.例如,1976年日本的不锈钢将近有 四分之三是由初炼炉+炉外精炼方法生产 的.1977年美国的所有不锈钢都由初炼炉+
低碳合金钢〔不锈钢〕钢液的精炼方法 <1> VOD<Vacuum Oxygen
炉外精炼的任务 1 钢水成分和温度的均匀化 2 精确控制钢水成分、温度 3 脱氧、脱硫、脱磷、脱碳 4 去除钢中气体〔氢、氮〕及夹杂物 5 夹杂物形态、成分控制
各种炉外精 炼方法及所 采用的精炼 手段
1.3 炉外精炼采用的基本手段
1 渣洗 2 真空 3 搅拌 4 加热 5 喷吹
1.3.1 渣洗 最早出现的炉外精炼方法：用合成
<1>DH法.由原西德的多特蒙特和豪特尔两公司联合 研制,故有此名.在我国又称提升脱气法或虹吸法.
<2>RH法.由原西德鲁尔钢铁公司<Ruhrstahl>和海拉 斯公司<Heraeus>联合研制,我国称真空循环脱气法.
<3>PM法〔Pulsating Mixing Process〕
《炼铁工艺》复习题及答案
1-1高炉炼铁工艺由哪几部分组成？答案（1）：在高炉炼铁生产在中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石燃料和溶剂向下运动，下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动。
炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。
组成除高炉本体外，还有原料系统、上料系统、装料系统、送风系统、冷却系统、、回收煤气与除尘系统、喷吹系统等辅助系统。
1-2高炉炼铁有哪些技术经济指标？答案：有效容积利用率、焦比、冶炼强度、焦炭负荷、生铁合格率、休风率、生铁成本、炉龄。
答案：各个系统相互配合，互相制约大规模、高温、连续性、多工种1-4高炉送风系统的主要作用是什么？答：保证连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和足够温度的热风。
1-5高炉生产有哪些产品和副产品，各有何用途？答案：高炉冶炼主要产品是生铁，炉渣和高炉煤气是副产品。
(1)生铁。
按其成分和用途可分为三类：炼钢铁，铸造铁，铁合金。
(2)炉渣。
炉渣是高炉生产的副产品，在工业上用途很广泛。
按其处理方法分为：1)水渣：水渣是良好的水泥原料和建筑材料。
2)渣棉：作绝热材料，用于建筑业和生产中。
3)干渣块：代替天然矿石做建筑材料或铺路用。
(3)高炉煤气。
高炉煤气可作燃料用。
除高炉热风炉消耗一部分外，其余可供动力、烧结、炼钢、炼焦、轧钢均热炉等使用。
1-6影响高炉寿命因素，如何长寿？答：从工作区域看，有两个限制性环节：一是炉缸底的寿命；二是炉腹炉腰及炉身下部寿命。
实现长寿，需具备：（1）高炉内型合理；（2）耐火材料质量优质；（3）先进的冷却系统和冷却设备；（4）完善的自动化检测与控制手段；（5）高水平检测维护手段。
2-1高炉常用的铁矿石有哪几种，各有什么特点？答：高炉炼铁使用的铁矿石分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑矿）Fe3O4、褐铁矿Fe2O3•nH2O和菱铁矿FeCO3。
赤铁矿又称红铁矿，其颜色为赤褐色到暗红色，硫、磷含量低，其在常温下无磁性，但在一定温度下，当α—Fe2O3转变为γ—Fe2O3时便具有磁性。
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“高炉运行过程关键不定形耐火材料制备与工业应用”推荐公示内容一、项目名称：高炉运行过程关键不定形耐火材料制备与工业应用二、推荐等级：省科技进步奖一等奖三、项目简介：项目属于材料与冶金交叉技术领域。
钢铁工业是国民经济的基础产业，高炉作为世界上炼铁普遍采用的最大工业设备，具有投资大、回报周期长特点。
随着高炉大型化和高风温、高风压等冶炼工况变化，其关键部位所采用的不定形耐火材料，已经成为确保高炉运行过程平稳、安全、经济的重要举措。
由于高炉强化冶炼工况，不同部位耐火材料的使用条件各异，导致我国高炉关键不定形耐火材料性能与国外存在较大差距，主要表现在：1）在线热态喷射材料不能快干、速凝和速强；2）出铁沟浇注材料不耐冲刷，通铁量低；3）出铁口用炮泥材料无法兼顾施工性能、硬化速度与环保方面的要求。
项目针对上述问题，根据使用要求，围绕三大类结合系统开展研究，研发出在线热态喷射材料等系列关键不定形耐火材料，实现大规模工业应用，形成如下创新性成果：（1）项目采用溶胶-凝胶技术，选用合适的硅烷偶联剂，从而实现溶胶-凝胶结合不定形材料的强度可控调节，同时兼顾材料的早期强度与施工性。
研发的高炉在线热态喷射材料的性能和使用水平达到和超过美国同类材料水平。
（2）利用体系材料自身特点，引入合适的微粉，材料在高温服役过程中原位反应生成高熔点非氧化物耐蚀相，并形成微孔结构，这些耐蚀相与渣反应生成高熔点物相，提高渣的粘度，减弱渣的渗透。
研发的Al2O3-SiC-C浇注材料在出铁沟应用，一次性通铁量处于国内领先水平。
（3）通过控制工艺条件合成了一种新型环保酚醛树脂，该酚醛树脂本无苯并[a]芘释放而环保。
采用这种树脂研发的炮泥材料在低温下塑性良好，在高温下却能快速发生交联反应而固化；其环保关键技术指标苯并[a]芘含量低于10 ppm，远低于欧洲标准要求（50ppm）。
项目获授权专利14项，制定行业标准2项，发表学术论文37篇，整体技术水平达到国际领先水平。
项目成果在武钢、宝钢等应用，近三年新增销售额约8.69亿元，新增利税2.13亿元。
项目打破了国外进口材料长期以来在我国的垄断局面，完善了我国高炉维护成套技术，降低了吨铁成本，同时也大幅度改善了炉前工作环境，显著降低了对环境的污染，为高炉运行过程的安全、长寿及环保提供了有力保障。
四、代表性论文专著目录：[1]Yin Yucheng, Liang Yonghe，Ge Shan，Liu Zhiqing，Nie Jianhua.Pore evolution and its effect on slag resistance of Al2O3-SiC-C castables [J]. Journal-Ceramic Society Japan, 2013, 121:873-879.[2] Yin Yucheng，Ge Shan，Lu Jiucang，Nie Jianhua. Phase Evolution Simulation of Al2O3-SiC-CCastable with Cr2O3Addition by Thermodynamic Calculation[J]. Advanced Materials Research,2012,462:77-83.[3] Lingyun Wang, Yonghe Liang, Yucheng Yin, Lei Zhao, Manfei Cai, Jianhua Nie. Enhancing the greenmechanical strength of colloidal silica-bonded alumina castables using a silane coupling agent[J].Ceramics International, 2016,42(9) :11496-11499[4] Wang Lingyun, Yin Yucheng, Qiu Wendong, Liang Yonghe, Ruan Guozhi, Zhao Lei. Effects of pitchaddition on properties of environmental friendly tap-hole clay[J]. Journal-Ceramic Society Japan, 2017[5] Yin Yucheng，Liang Yonghe，Ge Shan. Effect of Particle Size Distribution on the Pore Characters andEvolution of Al2O3-SiC-C Castable for Blast Furnace Main Trough[J]. Maral Rvw, 2012.[6] Zhu H, Liu B, Miao W. Environmentally friendly blast furnace taphole clay for improved tapholecontrol[C]// AISTech 2011-Indianapolis,Ind,USA May2-5,2011[7] Wang C. SiC Content Influences on Properties Of BF Casthouse Castables[C]// AISTech 2011-Indianapolis, Ind,USA May2-5,2011[8] 乔婉，聂建华，邱文冬，王立辉，梁永和，尹玉成，等. 硅粉对硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2014, 50(5):331-334.[9] 乔婉，聂建华，邱文冬，王立辉，尹玉成，梁永和，等. 硅溶胶固含量对Al2O3-SiC浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2014, 48(1):39-42.[10] 李晨晨，聂建华，邱文冬，乔婉，崔秀君，梁永和，尹玉成，等. 蓝晶石对硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2016, 50(1):42-44.[11] 尹玉成，梁永和，葛山. 高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C质浇注料的研究进展[J].材料导报, 2012,26(S2):394-397.[12] 尹玉成，梁永和，葛山，曹锟，聂建华，等. 粒度组成对Al2O3-SiC-C浇注料气孔特性的影响[J]. 耐火材料, 2013, 47(2):124-127.[13] 尹玉成，梁永和，葛山，聂建华，等. 埋炭热处理时Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料的物相演变[J]. 耐火材料, 2014, 48(1):43-45.[14] 逯久昌，梁永和，尹玉成，聂建华，等. 粒度组成和减水剂对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响[J]. 耐火材料, 2012, 46(5):350-352.[15] 郭修智，吴芸芸，梁永和. Al2O3-SiC-C免烘烤铁沟捣打料的耐磨性和抗热震性[J]. 武汉科技大学学报自然科学版, 2008, 31(4):381-385.[16] 陈玉龙，赵雷，龚仕顺，瞿为民，雷中兴，等. 改性石墨对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2013, 47(5):362-364.[17] 熊继全，李鹏，彭云涛，等. 一种硅溶胶结合高炉压入料的性能及应用[J]. 耐火材料, 2011, 45(5):000367-368.[18] 毛雪松，韩俊华，熊继全. 溶胶结合压入料对传统压入料性能的改善[J]. 硅酸盐通报, 2014, 33(4):909-912.[19] 韩俊华，夏昌勇，熊继全，等. 硅溶胶结合刚玉_碳化硅质浇注料的性能及其热修补应用[J]. 耐火材料, 2013, 47(4):284-286.[20] 董丽，谢大勇，邹晓雄，等. 硅溶胶结合碳化硅质浇注料的研制及其热修应用[J]. 硅酸盐通报, 2013, 32(11):2396-2399.[21] 丛培源，董丽，李鹏，邵小平，唐蓉良. 热风炉炉衬热态修补技术[J]. 硅酸盐通报, 2015, 34(6):1644-1647.[22] 尹玉成，梁永和，葛山，逯久昌，聂建华，刘志强. 超细粉TiO2对Al2O3-SiC-C质浇注料热震稳定性的影响[C]//全国高技术陶瓷学术年会. 2012.[23] 薛海涛，魏建修，谢大勇，彭云涛，等. 长寿命快干防爆铁沟浇注料的研制与应用[C]//全国耐火材料青年学术报告会暨2012年六省市金属. 2012.[24] 刘丽，徐延庆，赵继增，梁永和. 添加剂对高炉出铁口用炮泥性能的影响[C]//全国耐火材料青年学术报告会. 2010.[25] 朱厚亮，朱遂宾，闫光辉，刘国威，等. 高性能环保型无水炮泥的研发和应用[C]// 2014年全国炼铁生产技术会会议专刊[26] 朱厚亮，苗文福，闫光辉，刘百宽. Development and application of eco-friendly high performance silica tap hole clay[C]// UNITCER 2011, JAPAN[27] 朱厚亮，刘百宽. 环保型炮泥在韩国现代5250m3高炉上的应用[C]// 全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会. 2009.五、主要知识产权证明目录：1. 相关专利[1] 彭云涛，谢大勇，方昌荣，彭艳，夏昌勇，毛雪松，熊继全，刘会永，丛培源，代洁. 一种硅溶胶结合刚玉-碳化硅质湿式喷射料（专利号：ZL 201510371513）[2] 魏建修，彭云涛，薛海涛. 一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料（专利号：ZL201110364318.4）[3] 谢大勇，彭云涛，代洁，熊继全，任嵬，丛培源，董丽，李鹏. 一种强度高且体积和热震稳定性好的高炉在线维修压入料（专利号：ZL201210271818.8）[4] 彭云涛，谢大勇，代洁，刘会永，熊继全，姚建，侯玮玮，程鹏. 适用于高炉送风支管内衬节能型的溶胶结合莫来石浇注料（专利号：ZL201210365011.0）[5] 何见林，龚仕顺，黄志明，洪学勤，胡波，田先明，张中顺，雷中兴，高永生，朱卫军. 高炉出铁铁沟（专利号：ZL201020628854.1）[6] 尹玉成，梁永和，葛山，刘志强，逯久昌，聂建华，李维锋，崔任渠. 一种高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料及其制备方法（专利号：ZL201110226800.1）[7] 洪学勤，陈光胜，邓棠，雷中兴，张良祥，韦坚，王承柏. 一种以废的铝碳化硅碳砖为骨料的铁沟浇注料（专利号：ZL201310325703.7）[8] 龚仕顺，何见林，黄志明，洪学勤，胡波，田先明，张中顺，雷中兴，高永生，丁国松. 新型高炉出铁沟（专利号：ZL201020628734.1）[9] 何见林，龚仕顺，洪学勤，田先明，雷中兴，张中顺. 主沟自流防爆浇注料及其施工方法（专利号：ZL201110391377.0）[10] 徐超，洪学勤，雷中兴，田先明，龚仕顺，陈光胜，孙戎，刘良兵，周辉，王忠. 碳化硅陶瓷高炉钻头及其制造方法（专利号：ZL201210492754.4）[11] 王安江，徐超，洪学勤，雷中兴，万媛媛，游道明，何见林. 高炉开铁口机用复合钻头（专利号：ZL201420318265.1）[12] 刘百宽，王成，贺中央，朱遂宾，孙荣海，刘国威. 高炉出铁口无水炮泥（专利号：ZL200510131949.6）2.行业标准[1] 黑色冶金行业标准，硅溶胶结合系列灌注料YB/T4438-2014[2] 黑色冶金行业标准，高炉出铁沟浇注料YB/T4126-2012六、推广应用情况：1.发明（1）溶胶-凝胶可控促凝技术（2）可控原位生成非氧化物陶瓷相技术（3）低温可塑/高温快速固化新型树脂2.进步项目已取得具有自主知识产权的重要成果，对提高我国高炉运行过程平稳、安全、经济及提高一代炉龄具有重要意义，市场前景广阔。