CN103787669B - 高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂，该浇注料为Al2O3‑SiC‑C浇注料，按照质量百分比计，该复合添加剂包括18%～30%的α‑Al2O3粉末、10%～25%的Cr2O3粉末、8%～20%的乙二醇粉末、6%～15%的聚磷酸盐、20%～35%的烷基芳基脂磺酸钠。与现有技术相比，该复合添加剂一方面能够有效改善Al2O3‑SiC‑C浇注料中SiC材料以及C源材料的表面特性，使其易于浸润；另一方面能够提高浇注料加水后的润湿效果，从而降低加水量，使其形成流动性良好的无偏析浆体，达到最紧密堆积，形成致密浇注体。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂，以及其制备方法与使用方法。
背景技术
高炉出铁沟是引导高温铁水和溶渣的通道，其内衬由耐火材料构成，但是仍然受到铁水和渣液的高温、机械和化学侵蚀。首先，铁水和熔渣流动时对耐火材料表层进行冲刷；其次，由于出铁时冷热的频繁交替或高温长时间作用，耐火材料易产生微裂纹，这类微裂纹加剧了铁水和渣液的渗透，导致结构破坏严重化。
因此，高炉出铁沟内衬材料一般有如下要求：(1)耐铁水和熔渣的冲刷能力强，耐热震稳定性好，重烧体积变化小，抗氧化能力强；(2)施工方便，不粘结渣铁，便于修理和拆除；(3)具有均匀、高致密的结构，强度高但不产生有害气体。
目前，高炉出铁沟用耐火材料以Al2O3-SiC-C体系为主，其中尤以Al2O3-SiC-C浇注料逐渐在大中型高炉上被推广使用。Al2O3-SiC-C浇注料多以刚玉或铝钒土、碳化硅为骨料，碳化硅及碳素为基质，铝酸钙水泥或粘土为结合剂，制成散状耐火材料，在现场加水混合浇注成型而得到。为了提升浇注料的性能，例如流变特性、作业性能、强度发展和使用性能，获得高致密度、结构均匀、性能优良的整体浇注体，往往在Al2O3-SiC-C浇注料中添加多种微粉和超微粉，因此目前广泛使用的Al2O3-SiC-C浇注料成分复杂。
但是，这种含有多种添加微粉的Al2O3-SiC-C浇注料存在的主要问题有：(1)添加物的充分均匀地混合是发挥该少量添加物作用的必要条件，但是在浇注料实际生产制造过程中，由于添加物数量很少，例如分散剂、防爆剂，很难与大含量的高铝料、SiC料等混合均匀；(2)Al2O3-SiC-C浇注料中所含的SiC骨料、粉料，以及沥青、石墨等碳源材料属于非亲水材料，因此在浇注料实际生产制造过程中该SiC源材料以及C源材料难以被润湿；(3)浇注料施工中需要加水，但是受现场条件、施工人员对材料物性认识和工期的限制，加水量很难实行精确控制，往往加水量过多，造成材料使用性能下降；另一方面，加水后材料混合中不易分散均匀，难以形成密实浇注体。
发明内容
本发明的技术目的针对上述高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的不足，提供一种直接添加到该浇注料中的复合添加剂，该复合添加剂一方面能够有效改善SiC源材料以及C源材料的表面特性，使其易于浸润，能够良好分散于浇注料体中；另一方面能够提高浇注料加水后的润湿效果，从而降低加水量，使其形成流动性良好的无偏析浆体，达到最紧密堆积，形成致密浇注体。
本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂，该浇注料为Al2O3-SiC-C浇注料，按照质量百分比计，该复合添加剂包括如下组份：
α-Al2O3粉末18％～30％
Cr2O3粉末10％～25％
乙二醇粉末8％～20％
聚磷酸盐6％～15％
烷基芳基脂磺酸钠20％～35％；
其中，所述的α-Al2O3微粉中Al2O3纯度优选大于或等于99.9％，α-Al2O3微粉的粒径优选小于5μm；
所述的Cr2O3微粉中，Cr2O3纯度优选大于或等于99.9％，Cr2O3微粉的粒径优选小于5μm；
所述的乙二醇为缩聚物粉末；
所述的聚磷酸盐包括但不限于三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等中的一种或几种。
本发明高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂的制备方法为：按照质量百分比含量称量上述粉料，室温条件下搅拌均匀，即得到所述的复合添加剂。
作为优选，需用将上述称量后的粉料分别加入到搅拌机中搅拌均匀。其中，转子转速优选为400转/分～600转/分，转盘转速优选为150转/分～200转/分，最优选为180转/分，搅拌时间优选为10min～15min。
本发明高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂的使用方法为：将复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照一定质量比混合均匀，制作成型体时在其中加水混合得到浆体，然后浇注成型。其中，作为优选，质量比优选为1:40～1:200；Al2O3-SiC-C混合料以刚玉或铝钒土、碳化硅为骨料，碳化硅及碳素为基质，铝酸钙水泥或粘土为结合剂。
综上所述，本发明提供了一种高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂，与现有的该Al2O3-SiC-C浇注料中的添加剂相比，具有如下特点：
(1)能够有效改善Al2O3-SiC-C浇注料中所含的SiC骨料、粉料以及沥青、石墨等碳源材料的表面特性，使其易于浸润，能够良好分散于浇注料体中；
(2)能够提高Al2O3-SiC-C浇注料加水后的润湿效果，从而降低加水量，使其形成流动性良好的无偏析浆体，达到最紧密堆积，形成致密浇注体；同时，能够在加水后迅速润湿物料，形成混合均匀的浆体，有利于提高施工效率；
另外，本发明采用首先将加入Al2O3-SiC-C浇注料的各种微粉和超微粉高度分散均匀，得到分散均匀的复合添加剂，然后将该复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料混合的方法，有利于充分混合出分散均匀的混合料，解决了添加物混合不均匀，不能最大限度发挥其作用的问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末18％
Cr2O3粉末20％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠12％
烷基芳基脂磺酸钠32％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入18％的α-Al2O3微粉、20％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、12％的三聚磷酸钠和32％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:20混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加了36％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.7％。
实施例2：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末30％
Cr2O3粉末15％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠12％
烷基芳基脂磺酸钠25％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的添加剂制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入30％的α-Al2O3微粉、15％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、12％的三聚磷酸钠和25％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:20混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加36％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.7％。
实施例3：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末28％
Cr2O3粉末10％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠12％
烷基芳基脂磺酸钠32％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入28％的α-Al2O3微粉、10％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、12％的三聚磷酸钠和32％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:40混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了60％，振动流动值增加30％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.0％。
实施例4：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末22％
Cr2O3粉末25％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠12％
烷基芳基脂磺酸钠23％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入22％的α-Al2O3微粉、25％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、12％的三聚磷酸钠和23％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:50混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加36％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.7％。
实施例5：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末27％
Cr2O3粉末23％
乙二醇粉末8％
三聚磷酸钠14％
烷基芳基脂磺酸钠28％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入27％的α-Al2O3微粉、23％的Cr2O3微粉、8％的乙二醇粉末、14％的三聚磷酸钠和28％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:150混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了60％，振动流动值增加30％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.2％。
实施例6：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末25％
Cr2O3粉末15％
乙二醇粉末20％
三聚磷酸钠10％
烷基芳基脂磺酸钠30％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
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将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:100混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加35％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加3.2％。
实施例7：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末25％
Cr2O3粉末20％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠6％
烷基芳基脂磺酸钠31％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入25％的α-Al2O3微粉、20％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、6％的三聚磷酸钠与31％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:100混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了60％，振动流动值增加36％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.9％。
实施例8：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末22％
Cr2O3粉末18％
乙二醇粉末15％
三聚磷酸钠15％
烷基芳基脂磺酸钠30％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入22％的α-Al2O3微粉、18％的Cr2O3微粉、15％的乙二醇粉末、15％的三聚磷酸钠和30％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:150混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了60％，振动流动值增加30％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.5％。
实施例9：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末28％
Cr2O3粉末22％
乙二醇粉末18％
三聚磷酸钠12％
烷基芳基脂磺酸钠20％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入28％的α-Al2O3微粉、22％的Cr2O3微粉、18％的乙二醇粉末、12％的三聚磷酸钠和20％的烷基芳基脂磺酸钠；设定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:20混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加40％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.5％。
实施例10：
本实施例中，高炉出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料的复合添加剂包括α-Al2O3粉末、Cr2O3粉末、乙二醇粉末、三聚磷酸钠以及烷基芳基脂磺酸钠，按照质量百分比计，各组份含量如下：
α-Al2O3粉末20％
Cr2O3粉末20％
乙二醇粉末15％
六偏磷酸钠10％
烷基芳基脂磺酸钠35％；
其中，α-Al2O3粉末中Al2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm；Cr2O3粉末中，Cr2O3纯度大于或等于99.9％，粒径小于5μm。
上述复合添加剂的制备流程为：在室温条件下，往搅拌机中加入20％的α-Al2O3微粉、20％的Cr2O3微粉、15％的乙二醇粉末、10％的六偏磷酸钠和35％的烷基芳基脂磺酸钠；定搅拌时间为10min，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，搅拌后得到复合添加剂。
将上述制得的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照质量比1:20混合均匀，使用时在其中加水混合得到浆体，发现：该Al2O3-SiC-C浇注料加水后完全润湿时间缩短了50％，振动流动值增加30％，得到的浆体为流动性良好、紧密堆积的无偏析浆体；将该浆体浇注成型，其烘干体积密度增加2.7％。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂，其特征在于：所述的浇注料为Al2O3-SiC-C，按照质量百分比计，所述的复合添加剂组成如下：
其中，所述的α-Al2O3粉末的粒径小于5μm；
所述的Cr2O3粉末的粒径小于5μm。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂，其特征在于：所述的聚磷酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂的制备方法，其特征在于：按照所述的质量百分比称量各粉料，室温条件下混合、搅拌均匀，得到所述的复合添加剂。
4.根据权利要求3所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂的制备方法，其特征在于：将称量后的各粉料分别加入到搅拌机中混合、搅拌均匀，所述的转子转速为400转/分～600转/分，转盘转速为150转/分～200转/分，搅拌时间为10min～15min。
5.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂的使用方法，其特征在于：将所述的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料按照一定质量比混合均匀，制作成型体时在其中加水混合得到浆体，然后浇注成型。
6.根据权利要求5所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂的使用方法，其特征在于：所述的Al2O3-SiC-C混合料以刚玉或铝钒土、碳化硅为骨料，碳化硅及碳素为基质，铝酸钙水泥或粘土为结合剂。
7.根据权利要求5所述的高炉出铁沟用浇注料的复合添加剂的使用方法，其特征在于：所述的复合添加剂与散装Al2O3-SiC-C混合料的质量比为1:40～1:200。
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