专利名称：特大型高炉用出铁口炮泥的制作方法随着高炉的大型化和长寿化，炮泥已从单纯的消耗性耐火材料转向功能性耐火材料。除了堵出铁口和稳定出铁的作用外，增加了保护炉缸区域的功能，因此炮泥是炼铁工艺中一种非常重要的耐火材料。高炉容积越大，冶炼强度越高，对炮泥的要求就越高。目前5000m3级的特大型高炉在中国越来越多，炉内压力大，冶炼强度高，每天的出铁量有的高达12500吨。因此应用的炮泥必须有更好的抗高温铁水、溶渣侵蚀冲刷性能，更好的耐高温性能，同时还要有良好的开口和打泥性能。但现有技术中的高炉炮泥往往不能满足特大型高炉的各种要求。中国专利CN 1673395A “高炉出铁口新型无水炮泥”提供了一种高炉炮泥。该发明组分按重量百分计电熔氧化铝15 45%，焦粒10 40%，广西泥10 25%，碳化硅6 12%，绢云母5 9%，滑石粉1 3%，微晶石墨1 2%，复合外加剂13 23%。技术性能指标为1300°C X3h热处理后的常温耐压强度16. 8MPa，显气孔率33%，体积密度1. 96g/ cm3，线变化率一 1.06%。根据其实施例中的介绍该炮泥在1204m3高炉上有较好的效果。依照该炮泥的技术指标和使用实绩还不能用在特大型高炉上。中国专利CN1523120A “高炉用无水炮泥”提供的炮泥组成(按重量百分比％)粗棕刚玉1 4%，细棕刚玉2 5%，粗莫来石7 15%，细莫来石9 20%，焦粉15 20%， 粘土 10 19%，碳化硅7 11 %，绢云母5 8%，浙青2 4%，蒽油15 25%。该专利没有提及应用的高炉实例，也没有提供炮泥的性能指标。该炮泥采用蒽油为结合剂，但蒽油的挥发分量比焦油多，固定碳含量远远低于焦油。所以采用蒽油会导致炮泥的致密性降低，强度降低，使炮泥性能下降。
本发明的目的在于提供一种特大型高炉用出铁口炮泥，该炮泥具有良好的综合性能，其强度高，抗侵蚀性和抗冲刷性能好，耐高温性能好。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案本发明的一种特大型高炉用出铁口炮泥，其组分按重量百分计为棕刚玉25 50%，碳化硅5 20%，氮化硅铁7 25%，复合碳素材料15 30%，
高岭土 5 15%，
复合耐火材料微粉3 7%，
复合金属粉1 5%，各组分之和为100% ；将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻后，再添加煤焦油结合剂，所述煤焦油结合剂的加入量为按所述外加干料总重量的15 25%，加入后进行碾压混练形成泥料。所述氮化硅铁是合成原料，所述原料中含有75% 80%的Si3N4，12% 17%的Fe， 其余为杂质。所述复合耐火材料微粉包括活性氧化铝微粉和二氧化硅微粉，两者比例为1:1。所述复合碳素材料包括焦碳粉、石墨、炭黑，所述复合碳素材料是焦碳粉与石墨粉和炭黑中的一种或两种的复合。所述炭黑的粒径D5Q=40nm。所述金属粉是金属硅和金属铝粉的任意一种或两种。本发明炮泥的原料组成搭配合理，通过添加复合耐火材料微粉、复合金属粉、氮化硅铁细粉及复合碳素材料等，使炮泥具有良好的综合性能，铁口深度稳定，出铁时间长，抗侵蚀冲刷性能好，还具有良好的施工性能。与现有技术相比，它有以下优点
1)添加了复合碳素材料，提高了炮泥的热震性、抗剥落性能、抗渗透性能。2)添加了铝硅质复合微粉，在高温下生成莫来石，产生一定的膨胀量，不仅可以提高炮泥的高温强度，而且增加了炮泥的致密性，避免产生裂纹。3)添加了复合金属粉，可以促进炮泥的快速烧结，明显提高炮泥的强度。这些金属粉还起到抗氧化的作用，可以在一定程度上保护炮泥中的碳化硅和碳质原料。4)注重了刚玉、碳化硅、氮化硅铁这些具有高抗侵蚀、抗冲刷耐火原料的综合运用。使炮泥抗铁水、熔渣冲刷和侵蚀的性能大大提高，保证了炮泥的出铁时间。

碳化硅5 20%， 氮化硅铁7 25%， 复合碳素材料15 30%， 高岭土 5 15%， 复合耐火材料微粉3 7%， 复合金属粉1 5%，
各组分之和为100% ；将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻后，再添加煤焦油结合剂，所述煤焦油结合剂的加入量为按所述外加干料总重量的15 25%，加入后进行碾压混练形成泥料，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。本发明特大型高炉用出铁口炮泥的组分具体说明如下棕刚玉，棕刚玉致密耐磨，体积密度>3. 90g/cm3，莫氏硬度为9级仅次于金刚石。高温下体积稳定，具有很好抗高温铁水侵蚀和冲刷磨损的性能。加入棕刚玉原料占总配料量重量的25 50%。棕刚玉原料加入太少，炮泥的强度和高温性能不佳；如果加入太多，会影响炮泥的作业性能，因此棕刚玉原料加入25 50%效果最好。碳化硅，SiC具有高熔点(> 2200°C)，耐高温，耐侵蚀，高强度，高耐磨性能(莫氏硬度9. 2)，线膨胀系数较小，热导率高等优点，在炮泥中是抗渣侵蚀、冲刷性能很好的原料。 加入的碳化硅原料占总配料量重量的5 20%。氮化硅铁，氮化硅铁是人工合成原料，通常这种原料中含有75% 80%的 Si3N4，12% 17%的狗，其余为杂质。氮化硅铁在高炉炮泥中的应用机理为通过在炮泥原料中添加氮化硅铁，发生氮化硅与狗及C的反应，其结果是在基质部分形成SiC和AlN结合，强化了基质。而且伴随这些反应，产生了队、0)气体，这些气体的产生加速了有机结合剂挥发份的散出，使炮泥组织更加致密，起到了防止熔渣侵入，减少了与铁水接触面的摩擦效果。而且Si3N4-Fe含Si3N4组分的耐火度高，耐侵蚀性好，向炮泥材料中加入Si3N4-Fe是改进使用性能的一项重要措施。加入的氮化硅铁原料占总配料量重量的7 25%比较合适。复合碳素材料，包括焦碳粉、石墨、炭黑，所述复合碳素材料是焦碳粉与石墨粉和炭黑中的一种或两种的复合。复合碳素材料材料组成是焦碳粉为70 90%，石墨0 25%，炭黑0 15%，炭黑的粒径D5(1=40nm。这些碳素材料对铁水、熔渣难以浸润，不受酸碱侵蚀，与41203、3比、3102等元素无共熔关系，对炮泥的热震性、抗剥落性能、抗渗透性能均有明显提高。加入量占总配料量重量的15 30%。加入量太多会影响炮泥的粘结性能，太少不利于发挥其增强炮泥抗侵蚀性能的。复合耐火材料微粉，包括活性氧化铝微粉和二氧化化硅微粉，两者比例为1 1。作为基质的组成之一，起着强化基质的作用。SiO2和Al2O3在高温下可以生成莫来石，产生一定的膨胀量，不仅可以提高炮泥的高温强度，提高其抗侵蚀性能，而且增加炮泥的致密性。 复合耐火材料微粉加入量占总配料量重量的3 7%。高岭土，高岭土使炮泥具有柔软性和可塑性，便于炮泥的挤出，在高、中温起烧结作用，并使炮泥在中温时有烧结强度。加入的高岭土原料量占总配料量重量的5 15%。复合金属粉，加入金属粉的作用是促进炮泥的快速烧结，并可以明显提高炮泥的强度。在本发明的炮泥中加入的金属粉可以是金属硅和金属铝粉的任意一种或两种同时加入。另外这些金属粉还起到抗氧化的作用，可以在一定程度上保护炮泥中的碳化硅和碳质原料，因此加入量为1 5%。本发明炮泥采用的结合剂是煤焦油，煤焦油作为炮泥的结合剂起着非常重要的作用，使炮泥有良好的可塑性，在中温能形成碳结合，使炮泥在中温下保持一定强度。所述煤焦油结合剂的加入量为按所述外加干料总重量的15 25% (外加)。将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻，加入煤焦油后再进行碾压混练形成泥料，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。实施例1 按以下要求进行配料
4 Omm的棕刚玉原料，加入量占总配料重量的50% ； 3 Omm的碳化硅原料，加入量占总配料重量百分数的5% ；
2 Omm的复合碳素材料，加入量占总配料重量百分数的15%;其中复合碳素材料组成为焦碳粉70%，石墨15%，D5(1=40nm的炭黑15%。0. 088 Omm的氮化硅铁原料加入量占总配料重量百分数的11% ； 0. 088 Omm的高岭土原料加入量占总配料重量百分数的15% ；
小于10微米的复合耐火材料微粉加入量占总配料重量百分数的3% ； 0. 088 Omm金属铝粉的加入量占总配料重量百分数的1 %。将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻，再加入结合剂煤焦油，所述煤焦油加入量按上述原料总重量的15%，加入后再进行碾压混练，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。将炮泥进行物理性能的测试，其技术指标为800°C X:3h烧后的体积密度为 2. 21g/cm3，耐压强度为11. 5MPa,烧后线变化率为一 0. 4% ； 1500°C X!3h烧后的体积密度为 2. 20g/cm3’耐压强度为28. 4MPa，烧后线变化率为一 0. 11实施例2 按以下要求进行配料
4 Omm的棕刚玉原料，加入量占总配料重量的35% ； 3 Omm的碳化硅原料，加入量占总配料重量百分数的20% ； 2 Omm的复合碳素材料，加入量占总配料重量百分数的20%;其中复合碳素材料组成为焦碳粉90%, D50=40nm的炭黑10%。0. 088 Omm的氮化硅铁原料加入量占总配料重量百分数的7% ； 0. 088 Omm的高岭土原料加入量占总配料重量百分数的10% ； 小于10微米的复合耐火材料微粉加入量占总配料重量百分数的5% ； 0. 088 Omm金属硅粉加入量占总配料重量百分数的3%。将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻，再加入结合剂煤焦油，所述煤焦油加入量按上述原料总重量的20%，加入后再进行碾压混练，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。将炮泥进行物理性能的测试，其技术指标为800°C X:3h烧后的体积密度为 2. 17g/cm3，耐压强度为10. 7MPa,烧后线变化率为一 0. 4% ； 1500°C X!3h烧后的体积密度为 2. 15g/cm3’耐压强度为27. IMPa，烧后线变化率为一 0. 11实施例3 按以下要求进行配料
4 Omm的棕刚玉原料，加入量占总配料重量的25% ； 3 Omm的碳化硅原料，加入量占总配料重量百分数的8% ；
2 Omm的复合碳素材料，加入量占总配料重量百分数的30%;其中复合碳素材料组成为焦碳粉75%，石墨25%。0. 088 Omm的氮化硅铁原料加入量占总配料重量百分数的20% ； 0. 088 Omm的高岭土原料加入量占总配料重量百分数的5% ；
小于10微米的复合耐火材料微粉加入量占总配料重量百分数的 % ； 0. 088 Omm复合金属粉加入量占总配料重量百分数的5%，其中金属铝粉加入量占总配料重量百分数的2 %，金属硅加入量占总配料重量百分数的3%。将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻，再加入结合剂煤焦油，所述煤焦油加入量按上述原料总重量的25%，加入后再进行碾压混练，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。将炮泥进行物理性能的测试，其技术指标为800°C X:3h烧后的体积密度为 2. 08g/cm3,耐压强度为12. 5MPa,烧后线变化率为一 0. 5% ； 1500°C X3h烧后的体积密度为 2. 05g/cm3’耐压强度为29. 3MPa，烧后线变化率为一 0. 1%。实施例4 按以下要求进行配料
4 Omm的棕刚玉原料，加入量占总配料重量的27% ； 3 Omm的碳化硅原料，加入量占总配料重量百分数的10% ；
2 Omm的复合碳素材料，加入量占总配料重量百分数的25%;其中复合碳素材料组成为焦碳粉85%，石墨10%，D5Q=40nm的炭黑5% ；
0. 088 Omm的氮化硅铁原料加入量占总配料重量百分数的25% ； 0. 088 Omm的高岭土原料加入量占总配料重量百分数的7% ； 小于10微米的复合耐火材料微粉加入量占总配料重量百分数的4% ； 0. 088 Omm复合金属粉加入量占总配料重量百分数的2%，其中金属铝粉加入量占总配料重量百分数的1%，金属硅加入量占总配料重量百分数的1%。将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均勻，再加入结合剂煤焦油，所述煤焦油加入量按上述原料总重量的22%，加入后再进行碾压混练，泥料经过挤泥机挤压成型包装后，3天后可在生产现场应用。将炮泥进行物理性能的测试，其技术指标为800°C X:3h烧后的体积密度为 2. llg/cm3，耐压强度为13. IMPa,烧后线变化率为一 0. 5% ； 1500°C X!3h烧后的体积密度为 2. 07g/cm3’耐压强度为29. 9MPa，烧后线变化率为一 0. 3%。以上4个实施例由于原材料的组合科学合理，所制出的炮泥的可塑性都非常好， 制样测出的技术指标都高于现有技术炮泥的性能指标，尤其是本发明的炮泥烧后强度高， 烧后的线收缩也非常小，可以使炮泥有良好的高温体积稳定性，抗冲刷磨损性能好，有利于保持铁口的稳定，能适应特大型高炉出铁的需要。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


本发明涉及一种4500m3以上特大型高炉用出铁口炮泥，属于耐火材料技术领域。一种特大型高炉用出铁口炮泥，其组分按重量百分计为棕刚玉25～50％，碳化硅5～20％，氮化硅铁7～25％，复合碳素材料15～30％，高岭土5～15％，复合耐火材料微粉3～7％，复合金属粉1～5％，各组分之和为100％；将上述各种原料按所述的比例称重配料，混合均匀后，再添加煤焦油结合剂，所述煤焦油结合剂的加入量为按所述外加干料总重量的15～25％，加入后进行碾压混练形成泥料。本发明的炮泥具有良好的综合性能，铁口深度稳定，出铁时间长，抗侵蚀冲刷性能好，还具有良好的施工性能。