CN101279853A - 一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔锌感应炉熔沟耐火材料，按质量百分比由以下组分组成：总质量为100％，其中煅烧高岭土60～70％，高铝粉10～13％，刚玉粉5～8％，硅微粉5～8％，铝酸盐水泥5～8％，硅石5～8％，其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土。本发明还公开了该种感应体熔沟炉衬材料的制备方法，首先按照上述比例分别称量各组分；然后将上步称得的煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌，得到预混料；最后将已称量好的铝酸盐水泥加入上步所得的预混料中，干混搅拌，再加水湿混搅拌成膏状即得。本发明的材料兼顾体积稳定性和强度；制作方法简便、使用寿命长，极大地提高了感应体的使用寿命。

Description

一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料，本发明还涉及该工频有芯熔锌感应炉熔沟材料的制备方法。

背景技术

工频有芯熔锌感应炉具有热效率高、金属烧损少等优点，广泛应用于阴极锌片的熔铸、热镀锌等锌加工行业。感应体是有芯感应炉的发热单元，由炉壳、线圈、磁轭、风冷套及熔沟炉衬组成。熔沟炉衬与锌液直接接触，锌液中的组分及锌渣会对炉衬产生侵蚀；熔沟炉衬还要承受炉内锌液的静压力、熔沟锌液的冲刷力以及周期性的冲击力；加之熔沟炉衬的最薄处仅有70mm，内外温差很大，炉衬内部的热应力就很大。因此，感应体熔沟炉衬的使用环境十分恶劣，是熔锌感应炉的最薄弱环节，使用中经常会发生堵沟、漏锌等而报废，需要拆下来更换炉衬才能继续使用。

现有的感应体熔沟炉衬材料存在以下技术问题：炉衬与锌及锌的氧化物反应，在炉衬表面沉积引起结瘤、鼓包造成熔沟截面减小，或发生熔蚀造成熔沟截面扩大；承受来自炉内锌液静压力和感应体内流速达1m/s的锌液冲刷和磨损；熔沟至冷却套的距离最小70mm，内外层温差大，炉衬要承受很大的热应力；运行期间感应体处于工频微幅振动状态，热态振动疲劳是微裂纹生长扩展最后导致感应体损坏的主要原因。

长期以来，感应体熔沟炉衬沿用传统的湿法捣打料、浇注料以及干式捣打料制作熔沟炉衬，由于湿法和干式捣打料的烧结密度小，强度低，抗热震稳定性差，经常会出现熔沟截面冲大、炉衬材料与锌液反应结渣堵沟、熔沟炉衬开裂漏锌导致感应体短路等。所采用的捣打料和浇注料，主原料采用焦宝石、红柱石、竖窑烧成的二级矾土或特级矾土。焦宝石和特级矾土抗热震性差，竖窑烧成的二级矾土均匀程度很差，性能波动很大；干式捣打料采用粘土、硼酸等高温烧结剂，使用中无须养护烘烤，利用金属熔沟模通电加热形成烧结层，止裂防漏，但渗透多，熔沟熔蚀严重。通常感应体熔沟的使用寿命大致都在3到12个月之间，且很不稳定，极大的影响了正常的生产。

发明内容

本发明目的在于提供一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料，以解决感应器炉衬在运行中存在的炉衬开裂、熔沟堵塞、锌液渗漏等问题。

本发明的另一目的在于提供上述熔沟材料的制备方法，方法简单，容易操作。

本发明所采用的技术方案是，一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料，按质量百分比由以下组分组成：总质量为100％，

煅烧高岭土60～70％，    高铝粉10～13％，

刚玉粉5～8％，          硅微粉5～8％，

铝酸盐水泥5～8％，      硅石5～8％，

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土。

本发明的熔沟材料，其特征还在于，

煅烧高岭土选用其中的Al₂O₃含量为60～80％，临界颗粒为8mm。

高铝粉选用Al₂O₃含量≥80％、细度为0.05mm的高铝细粉。

铝酸盐水泥选用其中的Al₂O₃含量为60～80％。

硅微粉中的SiO₂≥92％、粒度＜1μm。

硅石中的SiO₂＞99％，粒度＜0.074mm。

刚玉粉中的Al₂O₃含量≥98％、颗粒临界粒度为3mm。

本发明所采用的另一技术方案是，一种制备上述的感应体熔沟炉衬材料的方法，该方法按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土60～70％    高铝粉10～13％

刚玉粉5～8％          硅微粉5～8％

铝酸盐水泥5～8％      硅石5～8％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土；

步骤2、将上步称得的煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌5～10分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌3～5分钟，再加水湿混搅拌5～10分钟成膏状，即得。

本发明的有益效果是，具有优良热震稳定性，并兼顾体积稳定性和强度；制作方法简便、使用寿命长，显著解决了炉衬开裂、熔沟堵塞、锌液渗漏等问题，极大地提高了感应体的使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的炉衬材料为一种湿法浇注料，按质量百分比由以下组分组成：总质量为100％，

煅烧高岭土60～70％，    高铝粉10～13％，

刚玉粉5～8％，        硅微粉5～8％，

铝酸盐水泥5～8％，    硅石5～8％，

其中煅烧高岭土选用Al₂O₃含量为60～80％，临界颗粒≥5mm，煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的20～30％；

高铝粉中的Al₂O₃含量≥80％、细度≤0.088mm；

刚玉粉中的Al₂O₃含量≥98％、颗粒临界粒度为3mm；

铝酸盐水泥中的Al₂O₃含量为60～80％、粒度＜0.045mm；

硅微粉中的SiO₂≥92％、粒度＜1μm；

硅石中的SiO₂＞99％，粒度＜0.074mm。

以热膨胀系数低、体积稳定性好的煅烧高岭土为主料，降低了高温度梯度下的热应力，提高浇注体的热震性能；通过硅石的晶型转变和反应所产生的膨胀弥补了材料在高温下的收缩，可以减少收缩产生的裂纹，增加体积稳定性；以铝酸钙水泥为结合剂，能够在常温下成型，操作简便，同时减少杂质含量，提高炉衬的高温性能；用刚玉粉和高铝粉加强炉衬材料的基质性能。加之硅微粉提高了炉衬的致密性，降低了气孔率，高温强度提高，因此炉衬的抗锌液冲刷和侵蚀功能提高，熔沟截面的保持稳定。

本发明的线圈绝缘安全炉衬材料的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土60～70％        高铝粉10～13％

刚玉粉5～8％              硅微粉5～8％

铝酸盐水泥5～8％          硅石5～8％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土；

步骤2、将上步称得的煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌5～10分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌3～5分钟，再加水湿混搅拌5～10分钟成膏状，即得。

本发明的线圈绝缘安全炉衬材料储存时，可将预混料与铝酸盐水泥单独密封包装，装入双层防潮编织袋，用户使用时，按上述比例倒入搅拌机，先干混搅拌，再加水湿混搅拌成膏状，倒入炉衬胎模，用插入式振动器振动成型，自然养护3天左右，按烘烤制度烘烤后即可使用。

实施例1：

本实施例的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土70％    高铝粉10％

刚玉粉5％         硅微粉5％

铝酸盐水泥5％     硅石5％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的40％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌5分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的5％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌3分钟，再加水湿混搅拌5分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.5M pa，850℃x2h 10.8Mpa；抗压强度：110℃x2h 69.3Mpa，850℃x 2h 65.5Mpa；体积密度：2.67g/cm3；显气孔率：13.8％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

实施例2：

本实施例的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土65％    高铝粉13％

刚玉粉5％         硅微粉6％

铝酸盐水泥5％     硅石6％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的40％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的25％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌6分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的5％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌4分钟，再加水湿混搅拌8分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.4M pa，850℃x2h 10.85Mpa；抗压强度：110℃x 2h 69.5Mpa，850℃x 2h 65.56Mpa；体积密度：2.66g/cm3；显气孔率：13.85％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

实施例3：

本实施例的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土60％    高铝粉10％

刚玉粉8％         硅微粉7％

铝酸盐水泥8％        硅石7％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌10分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的8％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌5分钟，再加水湿混搅拌10分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.45M pa，850℃x2h 10.68Mpa；抗压强度：110℃x 2h 69.13Mpa，850℃x 2h 65.35Mpa；体积密度：2.57g/cm3；显气孔率：13.85％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

实施例4：

本发明的线圈绝缘安全炉衬材料的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土64％    高铝粉12％

刚玉粉6％         硅微粉6％

铝酸盐水泥6％     硅石6％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的37％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的27％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌5分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的6％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌5分钟，再加水湿混搅拌8分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.65M pa，850℃x2h 10.88Mpa；抗压强度：110℃x 2h 69.35Mpa，850℃x 2h 65.45Mpa；体积密度：2.77g/cm3；显气孔率：13.68％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

实施例5：

本发明的线圈绝缘安全炉衬材料的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土61％    高铝粉11％

刚玉粉7％         硅微粉7％

铝酸盐水泥7％     硅石7％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的35％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的26％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌10分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的7％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌5分钟，再加水湿混搅拌10分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.52M pa，850℃x2h 10.82Mpa；抗压强度：110℃x 2h 69.4Mpa，850℃x 2h 65.65Mpa；体积密度：2.57g/cm3；显气孔率：13.9％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

实施例6：

本实施例的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土62％    高铝粉12％

刚玉粉5％         硅微粉8％

铝酸盐水泥5％     硅石8％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的40％，0～3mm粒度煅烧高岭土占总质量比的22％；

步骤2、将煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌6分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的5％的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌4分钟，再加水湿混搅拌8分钟成膏状即得。

本实施例所得材料用在感应体熔沟后测得的理化指标为：

抗折强度：110℃x 2h 11.45M pa，850℃x2h 10.78Mpa；抗压强度：110℃x 2h 69.13Mpa，850℃x 2h 65.45Mpa；体积密度：2.70g/cm3；显气孔率：13.85％；热震次数(20～800℃水冷)＞50次。

本发明提出的感应体熔沟炉衬材料能够在有芯熔锌感应炉150～350KW的感应体上连续运行5～10年，在有芯锌合金感应炉感应体上连续运行2～5年，极大地提高了感应体的使用寿命，具有较高的社会和经济效益。

Claims (8)

1、一种工频有芯熔锌感应炉熔沟材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：总质量为100％，

煅烧高岭土60～70％，    高铝粉10～13％，

刚玉粉5～8％，          硅微粉5～8％，

铝酸盐水泥5～8％，      硅石5～8％，

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土。

2、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的煅烧高岭土选用其中的Al₂O₃含量为60～80％，临界颗粒为8mm。

3、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的高铝粉选用Al₂O₃含量≥80％、细度为0.05mm的高铝细粉。

4、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的铝酸盐水泥选用其中的Al₂O₃含量为60～80％。

5、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的硅微粉中的SiO₂≥92％、粒度＜1μm。

6、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的硅石中的SiO₂＞99％，粒度＜0.074mm。

7、如权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料，其特征在于，所述的刚玉粉中的Al₂O₃含量≥98％、颗粒临界粒度为3mm。

8、一种制备权利要求1所述的感应体熔沟炉衬材料的方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实施：

步骤1、按照总质量为100％，分别按照下述比例称量各组分：

煅烧高岭土60～70％    高铝粉10～13％

刚玉粉5～8％          硅微粉5～8％

铝酸盐水泥5～8％      硅石5～8％

其中煅烧高岭土的质量级配比为：3～8mm粒度煅烧高岭土占总质量比的30～40％，其余为0～3mm粒度煅烧高岭土；

步骤2、将上步称得的煅烧高岭土与高铝粉、刚玉粉、硅微粉、硅石一起干混搅拌5～10分钟，得到预混料；

步骤3、将步骤1称量好的铝酸盐水泥加入步骤2所得的预混料中，干混搅拌3～5分钟，再加水湿混搅拌5～10分钟成膏状，即得。