[0001] 本发明涉及一种高强复合炭炉衬材料的制备方法，属于炉衬材料制备技术领域。

[0002] 随着我国钢铁企业规模的扩大、炼钢技术不断更新、钢种不断增加，一系列冶金新技术、新工艺得到广泛地推广和应用。高效率、快速熔化、大型化已成为目前炉发展的新趋势，由此，对配套炉衬材料的成本和性能提出了更高的要求。

[0003] 碱性炉衬材料主要是氧化镁含量92％以上的冶金镁砂和电熔镁砂，适合熔炼低硅合金钢及碱性钢种。镁质材料具有耐火度很高，有良好的抗碱性渣性能和耐物理化学作用的稳定性的优点，但其膨胀系数较大，耐热震性能差，易产生裂纹，导致炉体因渣线侵蚀或裂纹而报废时，渣线部位以下炉体尚可使用，二者不同步而造成浪费。而电熔镁砂因其纯度高、杂质少、性能优于普通冶金镁砂，可以熔炼耐热钢、不锈钢等材质，其价格也较高。

[0004] 中性炉衬材料主要是氧化铝基材料，最常用的是煅烧铝矾土熟料和电熔刚玉。铝矾土具有价格低、耐火度高、化学稳定性好及抗热震性能好的优点，适合熔炼灰铁、球铁、碳钢、高锰钢等材质；其不易与酸、碱性渣起化学反应，间歇性开炉不易产生裂纹。电熔刚玉是铝矾土或氧化铝粉在电炉内重熔制得，Al2O3含量高，有极高的耐火度，各项性能均优于铝矾土，但它的价格相对于镁砂比较昂贵。

[0005] 酸性炉衬材料主要是氧化硅基材料，最常用的是石英砂。硅质具有价格低、耐火度适中、抗热震性能好的优点，适合熔炼温度相对较低的铝铁产品。硅质炉衬使用成本相对较低但材料耐火度较低，限制其使用范围。

[0006] 本发明所要解决的技术问题：针对以镁质材料为主要原料制备的炉衬材料膨胀系数较大，耐热震性能差，易产生裂纹，而缩短了炉体的使用寿命的问题，本发明首先将桃胶进行预处理后，得到桃胶浓缩液，再将其与球磨铝矾土粉末进行混合搅拌煅烧，得到内部基层，接着将球磨后的玄武岩纤维粉末与中温沥青液混合，得到改性熔融沥青液，最后将内部基层浸渍于改性熔融沥青液中，取出浸渍后的内部基层，并对其进行煅烧，即可得到高强复合炭炉衬材料。本发明通过中温沥青包覆，桃胶颗粒煅烧粘接的复合方式，制备高强复合炭炉衬材料，使材料膨胀系数较小，耐热抗震性能好，延长了炉体的使用寿命。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）收集桃胶，用清水冲洗3～5次后对其冷冻干燥10～15min，待干燥完成后，将其粉碎并过80～100目筛，得桃胶粉末，随后按质量比1:100，将桃胶粉末与去离子水搅拌混合并置于4000～5000r/min下，离心分离10～15min，收集上层清液，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得桃胶浓缩液；
（2）收集铝矾土，将其置于350～400r/min下球磨处理3～5h，待球磨完成后，过100～
110目筛，收集球磨铝矾土粉末，随后按质量比1:6，将上述制备的桃胶浓缩液与球磨铝矾土粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3～5h后脱模得粗坯，将粗坯置于250～
320℃下预热45～60min，随后按20℃/min升温至1550～1700℃，保温煅烧1～2h，自然冷却至室温，制备得内部基层，备用；
（3）收集玄武岩纤维，将其置于250～300r/min下球磨3～5h并过120～130目筛，收集玄武岩球磨粉末，随后收集中温沥青并置于95～100℃下油浴加热，待保温熔融25～30min，制备得熔融沥青液，按质量比1:10，在1500～1600r/min搅拌速度下，将玄武岩球磨粉末添加至熔融沥青液中，保温搅拌25～30min，制备得改性熔融沥青液；
（4）按质量比1:10，将步骤（2）备用的内部基层浸渍至上述制备的改性熔融沥青液中，在100～105℃下油浴浸渍2～3h后，将浸渍后的内部基层取出，在室温下固化1～2h后，在
250～300℃下预热25～30min，随后按15℃/min升温至1500～1600℃，保温煅烧1～2h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强复合炭炉衬材料。

[0008] 本发明的应用方法：将上述制备的高强复合炭炉衬材料置于炉底，铺设厚度为80～100mm，捣实，安放坩埚模，再添加上述制备的高强复合炭炉衬材料，添加厚度为30～60mm，捣实后，加入炉料通电烘烤，控制温度为180～200℃，烘烤7～8h，即可进行炼钢。经检测，该高强复合炭炉衬材料线膨胀系数低于6.5×10-61/℃，1700℃下抗热震稳定性能好，且其常温下耐压强度为68～75MPa。

[0009] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备的高强复合炭炉衬材料膨胀系数较小，线膨胀系数低于6.5×10-61/℃；
（2）本发明制备的耐热抗震性能好，1700℃下抗热震稳定性能好，延长了炉体的使用寿命。

[0010] 首先收集桃胶，用清水冲洗3～5次后对其冷冻干燥10～15min，待干燥完成后，将其粉碎并过80～100目筛，得桃胶粉末，随后按质量比1:100，将桃胶粉末与去离子水搅拌混合并置于4000～5000r/min下，离心分离10～15min，收集上层清液，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得桃胶浓缩液；再收集铝矾土，将其置于350～400r/min下球磨处理3～5h，待球磨完成后，过100～110目筛，收集球磨铝矾土粉末，随后按质量比1:6，将上述制备的桃胶浓缩液与球磨铝矾土粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3～5h后脱模得粗坯，将粗坯置于250～320℃下预热45～60min，随后按20℃/min升温至1550～1700℃，保温煅烧1～2h，自然冷却至室温，制备得内部基层，备用；接着收集玄武岩纤维，将其置于250～300r/min下球磨3～5h并过120～130目筛，收集玄武岩球磨粉末，随后收集中温沥青并置于95～100℃下油浴加热，待保温熔融25～30min，制备得熔融沥青液，按质量比1:10，在1500～1600r/min搅拌速度下，将玄武岩球磨粉末添加至熔融沥青液中，保温搅拌25～30min，制备得改性熔融沥青液；最后按质量比1:10，将步骤（2）备用的内部基层浸渍至上述制备的改性熔融沥青液中，在100～105℃下油浴浸渍2～3h后，将浸渍后的内部基层取出，在室温下固化1～2h后，在250～300℃下预热25～30min，随后按15℃/min升温至1500～
1600℃，保温煅烧1～2h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强复合炭炉衬材料。

[0011] 实例1首先收集桃胶，用清水冲洗3次后对其冷冻干燥15min，待干燥完成后，将其粉碎并过
100目筛，得桃胶粉末，随后按质量比1:100，将桃胶粉末与去离子水搅拌混合并置于5000r/min下，离心分离15min，收集上层清液，在70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得桃胶浓缩液；再收集铝矾土，将其置于400r/min下球磨处理5h，待球磨完成后，过110目筛，收集球磨铝矾土粉末，随后按质量比1:6，将上述制备的桃胶浓缩液与球磨铝矾土粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化5h后脱模得粗坯，将粗坯置于320℃下预热60min，随后按20℃/min升温至1700℃，保温煅烧2h，自然冷却至室温，制备得内部基层，备用；接着收集玄武岩纤维，将其置于300r/min下球磨5h并过130目筛，收集玄武岩球磨粉末，随后收集中温沥青并置于100℃下油浴加热，待保温熔融25min，制备得熔融沥青液，按质量比1:10，在
1600r/min搅拌速度下，将玄武岩球磨粉末添加至熔融沥青液中，保温搅拌30min，制备得改性熔融沥青液；最后按质量比1:10，将备用的内部基层浸渍至上述制备的改性熔融沥青液中，在105℃下油浴浸渍3h后，将浸渍后的内部基层取出，在室温下固化2h后，在300℃下预热30min，随后按15℃/min升温至1600℃，保温煅烧2h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强复合炭炉衬材料。

[0012] 将上述制备的高强复合炭炉衬材料置于炉底，铺设厚度为100mm，捣实，安放坩埚模，再添加上述制备的高强复合炭炉衬材料，添加厚度为60mm，捣实后，加入炉料通电烘烤，控制温度为200℃，烘烤8h，即可进行炼钢。经检测，该高强复合炭炉衬材料线膨胀系数为6.4×10-61/℃，在温度为1680℃时抗热震稳定性能好，且其常温下耐压强度为75MPa。

[0013] 实例2首先收集桃胶，用清水冲洗3次后对其冷冻干燥10min，待干燥完成后，将其粉碎并过80目筛，得桃胶粉末，随后按质量比1:100，将桃胶粉末与去离子水搅拌混合并置于4000r/min下，离心分离10min，收集上层清液，在65℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得桃胶浓缩液；
再收集铝矾土，将其置于350r/min下球磨处理3h，待球磨完成后，过100目筛，收集球磨铝矾土粉末，随后按质量比1:6，将上述制备的桃胶浓缩液与球磨铝矾土粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3h后脱模得粗坯，将粗坯置于250℃下预热45min，随后按20℃/min升温至1550℃，保温煅烧1h，自然冷却至室温，制备得内部基层，备用；接着收集玄武岩纤维，将其置于250r/min下球磨3h并过120目筛，收集玄武岩球磨粉末，随后收集中温沥青并置于95℃下油浴加热，待保温熔融25min，制备得熔融沥青液，按质量比1:10，在1500r/min搅拌速度下，将玄武岩球磨粉末添加至熔融沥青液中，保温搅拌25min，制备得改性熔融沥青液；最后按质量比1:10，将备用的内部基层浸渍至上述制备的改性熔融沥青液中，在
100℃下油浴浸渍2h后，将浸渍后的内部基层取出，在室温下固化1h后，在250℃下预热
25min，随后按15℃/min升温至1500℃，保温煅烧1h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强复合炭炉衬材料。

[0014] 将上述制备的高强复合炭炉衬材料置于炉底，铺设厚度为80mm，捣实，安放坩埚模，再添加上述制备的高强复合炭炉衬材料，添加厚度为30mm，捣实后，加入炉料通电烘烤，控制温度为180℃，烘烤7h，即可进行炼钢。经检测，该高强复合炭炉衬材料线膨胀系数低于-66.3×10 1/℃，在温度为1698℃时，抗热震稳定性能好，且其常温下耐压强度为68MPa。

[0015] 实例3首先收集桃胶，用清水冲洗4次后对其冷冻干燥12min，待干燥完成后，将其粉碎并过90目筛，得桃胶粉末，随后按质量比1:100，将桃胶粉末与去离子水搅拌混合并置于4500r/min下，离心分离13min，收集上层清液，在67℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得桃胶浓缩液；
再收集铝矾土，将其置于370r/min下球磨处理4h，待球磨完成后，过105目筛，收集球磨铝矾土粉末，随后按质量比1:6，将上述制备的桃胶浓缩液与球磨铝矾土粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化4h后脱模得粗坯，将粗坯置于270℃下预热50min，随后按20℃/min升温至1650℃，保温煅烧1h，自然冷却至室温，制备得内部基层，备用；接着收集玄武岩纤维，将其置于270r/min下球磨4h并过125目筛，收集玄武岩球磨粉末，随后收集中温沥青并置于97℃下油浴加热，待保温熔融27min，制备得熔融沥青液，按质量比1:10，在1550r/min搅拌速度下，将玄武岩球磨粉末添加至熔融沥青液中，保温搅拌27min，制备得改性熔融沥青液；最后按质量比1:10，将备用的内部基层浸渍至上述制备的改性熔融沥青液中，在
102℃下油浴浸渍3h后，将浸渍后的内部基层取出，在室温下固化1h后，在270℃下预热
27min，随后按15℃/min升温至1550℃，保温煅烧2h，静置冷却至室温，即可制备得一种高强复合炭炉衬材料。

[0016] 将上述制备的高强复合炭炉衬材料置于炉底，铺设厚度为90mm，捣实，安放坩埚模，再添加上述制备的高强复合炭炉衬材料，添加厚度为50mm，捣实后，加入炉料通电烘烤，控制温度为190℃，烘烤8h，即可进行炼钢。经检测，该高强复合炭炉衬材料线膨胀系数低于6.45×10-61/℃，在温度为1690时℃时，抗热震稳定性能好，且其常温下耐压强度为70MPa。