CN103936439B - 一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及其制备方法，属于耐火材料领域。一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，以重量份计，由如下原料组成：棕刚玉45-55份、致密刚玉19-27份、SiC11-23份、Si粉0-8份、Si₃N₄0-12份、活性ɑ-Al₂O₃粉3-6份、鳞片石墨1-5份、结合剂3-8份，其中除结合剂外其他原料总份数为100份；所述结合剂的组成为：含碳树脂40～80份、植物油脂10～40份、蜜胺脲醛树脂5～15份、碳粉2～8份。本发明的环保型无水炮泥具有下述优点：①有害物质含量少，对人体无害；②无烟尘、对环境影响小；③通铁量高，使用周期长，降低工人劳动强度。

Description

一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及其制备方法。

背景技术

目前，国外很少有环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及相关产品的研制报道。我国在相当长的时间内仍有大量单出铁口的高炉，所使用的出铁沟料还是传统的捣打料，其含有的有害成分还较多，对人身健康和环境造成一定危害。很多用户对环保型高通铁量免烘烤捣打料的认识仅限于不冒烟或者烟尘少，因此环保型出铁沟捣打料应该具有以下三个方面的要求：

（1）有害物质含量少，对人体健康无害。解决传统免烘烤捣打料中含有大量对人体健康有严重危害的致癌物质苯并芘、苯酚和甲醛的问题。

（2）无烟尘，对环境影响小。解决传统免烘烤捣打料在使用过程中产生大量烟尘的问题。

（3）通铁量高，使用周期长，降低工人劳动强度。

随着经济的发展，环境危机已经成为我国乃至全球非常重要而又严峻的问题。国家“十二五”规划提出了国内单位生产总值能耗降低16%左右、主要污染物排放总量显著减少的目标。因此走低碳、环保发展道路是工业可持续发展的必然方向。

当前，国内高炉出铁用免烘烤捣打料质量参次不齐，寿命短，污染环境，劳动强度大，甚至出现漏铁、烧坏炉前设备等问题，严重影响高炉的正常生产。传统的捣打料材料使用沥青（有些使用煤焦油作结合剂）属于复杂稠芳香烃类物质。温度稍高就会散发有毒气体和黄色烟雾。特别是苯并芘的含量达到1v%-2.5v%。众所周知，苯并芘是世界公认的致癌物质之一。它容易引发胃癌、肺癌、肿瘤等重大疾病，而酚醛树脂中含大量游离苯酚和游离甲醛，在使用中容易挥发出来，人体吸入后，会出现中枢神经系统麻痹的病状，轻者头晕、头痛、恶心、乏力、意识模糊，重者出现昏迷以至呼吸循环衰竭而死亡。

因此，实施研究环保型高通铁量免烘烤捣打料项目的意义和必要性不言而喻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料及其制备方法。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，以重量份计，组成为：棕刚玉45—55份、致密刚玉19—27份、SiC11—23份、Si粉0—8份、Si₃N₄0—12份、活性ɑ-Al₂O₃粉3—6份、鳞片石墨1—5份、结合剂3—8份，其中除结合剂外其他原料总份数为100份；所述结合剂的组成为：含碳树脂40～80份、植物油脂10～40份、蜜胺脲醛树脂5～15份、碳粉2～8份。

所述棕刚玉：5mm≤粒径≤8mm的15—20份、3mm≤粒径＜5mm的15—20份、1mm≤粒径＜3mm的15—20份；所述致密刚玉：325目＜粒径≤1mm的8—12份、粒径≤325目的7—19份；所述SiC：200目＜粒径≤1mm的3—6份、粒径≤200目的6—18份。

所述Si粉、Si₃N₄的粒径≤200目；所述活性ɑ-Al₂O₃粉的粒径＜1um，所述鳞片石墨的粒径≤120目。

优选地，以重量份计，由下述原料组成：5mm≤粒径≤8mm的棕刚玉16份、3mm≤粒径＜5mm的棕刚玉18份、1mm≤粒径＜3mm的棕刚玉16份、325目＜粒径≤1mm的致密刚玉10份、粒径≤325目的致密刚玉7份、200目＜粒径≤1mm的SiC5份、粒径≤200目的SiC10份、粒径≤200目的Si粉4份、粒径≤200目Si₃N₄6份、粒径＜1um的活性ɑ-Al₂O₃粉5份、粒径≤120目的鳞片石墨3份、结合剂6份，其中结合剂的组成为含碳树脂60份、植物油脂25份、蜜胺脲醛树脂10份、碳粉5份。

所述的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的制备方法，包括如下步骤：

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至40—55℃，搅拌均匀，40—55℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目（即粉料）的原料混合，搅拌5—15分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌1—5分钟，加入所需结合剂的60—80wt%搅拌1—5分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌5—20min，出料。

本发明的优点如下：

（1）本发明的结合剂结合性能好、残碳量高、有害物质含量极低；

（2）对环保型高通铁量免烘烤捣打料的配方进行优化，实现连续的颗粒级配，引入不同粒径的高活性超微细粉，降低了结合剂的加入量，提高了该料的致密度和强度，并选用复合型结合剂使其在中温、高温均有较高的烧结强度，提高了使用周期；

（3）合理设计配方中的基质部分，对粉料进行预搅拌，使得该捣打料的强度、抗侵蚀、抗氧化等性能得以大幅提高，200℃24h耐压强度大于90MPa、1450℃3h耐压强度大于80MPa高于目前国内的同类产品；

（4）该环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料具有无异味、无烟尘、不沾渣铁、抗侵蚀性好、无需烘烤可直接出铁等优点，能够一次性通铁量达3万吨以上，处于国内领先水平。

附图说明

图1是试样（1）—（4）SiC不同加入量热震（△T=1100℃）后残余抗折强度及抗折强度保持率的关系；

图2是试样（5）—（9）Si粉不同加入量热震（△T=1100℃）后残余抗折强度及抗折强度保持率的关系；

图3是试样（5）—（9）Si粉不同加入量对试样抗氧化性的影响；

图4是试样（5）的SEM照片；

图5是试样（7）的SEM照片；

图6是试样（10）—（14）的渣蚀厚度；

图7是试样（10）—（14）Si₃N₄不同加入量1450℃埋碳煅烧后的XRD图谱；

图8是试样（10）、（12）、（14）Si₃N₄不同加入量1450℃埋碳煅烧后的SEM照片；

图9是（a）、（b）、（c）、（d）4种q值试样热震（△T=1100℃）后残余抗折强度及抗折强度保持率的关系；

图10是试样（16）结合剂B1450℃埋碳煅烧后的SEM照片；

图11是试样（17）结合剂C1450℃埋碳煅烧后的SEM照片。

具体实施方式

含碳树脂，呈棕红色液体，购自天津市科富莱商贸发展有限公司，（要求：50℃恩氏粘度为14—16，残炭量大于55%）；

植物油脂，呈黑褐色液体，购自淄博泰畅润滑油有限公司，（要求：50℃恩氏粘度为7—9，残炭量大于30%）；

蜜胺脲醛树脂，购自郑州春明商贸有限公司，（PH值7.0—8.0、恩氏粘度：7—9、残炭量大于40%）；

碳粉为黑色粉末状，购自天津市科富莱商贸发展有限公司（要求：粒度小于0.088mm，残炭量大于80%）。

表1：主要原料化学成分（wt%）

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

表2：试样配料组成（以重量份计）

表3：结合剂组成（以重量份计）

实施例1、2的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的制备方法，包括如下步骤：

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至40℃，搅拌均匀，40℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌5分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌1分钟，加入所需结合剂的60wt%搅拌1分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌5min，出料。

实施例3、4的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的制备方法，包括如下步骤：

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至50℃，搅拌均匀，50℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌10分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌3分钟，加入所需结合剂的70wt%搅拌3分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌10min，出料。

实施例5、6的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的制备方法，包括如下步骤：

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至55℃，搅拌均匀，55℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌15分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌5分钟，加入所需结合剂的80wt%搅拌5分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌20min，出料。

1环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的试样制备方法及性能检测项目

在此定义颗粒料为粒度大于200目的物料，粉料为粒度小于等于200目的物料。

试样的制备方法：

准确称取所需各种原料，将粉料混合，搅拌10min；在强制式轮碾搅拌机内加入颗粒料，搅拌2分钟后加入液体结合剂的70wt%，混合，搅拌3分钟，再加入预搅拌好的粉料，搅拌15分钟。在160mm×40mm×40mm模具中捣打成型。成型后直接脱模，经200℃×24小时干燥。将试样埋碳在高温炉内进行1450℃×3h煅烧，随炉冷却后测试试样的各种性能指标。

性能检测项目：

（1）用160mm×40mm×40mm的烧后试样检测显气孔率、体积密度并采用XRD分析相组成，采用扫描电镜观察显微结构（SEM）分析。

（2）用干燥、煅烧后的160mm×40mm×40mm试样，检测其常温抗折强度、耐压强度、永久线变化率。

（3）用1450℃3h埋碳烧后的160mm×40mm×40mm试样检测1100℃至室温循环2次后的常温抗折强度，并按公式R_r=R_a/R_b×100%

式中：R_r—抗折强度保持率，%；

R_a—热震后试样的抗折强度，MPa；

R_b—热震前试样的抗折强度，MPa。

计算热震后的抗折强度保持率，以反映材料的抗热震性。

（4）用1450℃3h埋碳烧后的160mm×40mm×40mm试样检测抗氧化性。将试样置于空气中经1500℃3h热处理后，测量氧化试验后试样截面的平均脱碳厚度及面积。

（5）抗渣试验采用静态坩埚法。将捣打成型的试样分别填装相同量的高炉终渣，在空气中经1500℃3h热处理，测量抗渣试验后坩埚中心截面渗透（侵蚀）部分厚度。

2SiC加入量对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响

2.1试样制备

首先按表4进行配料，按照1环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料试样制备方法制样、热处理。设计SiC加入量为11wt%、15wt%、19wt%、23wt%（SiC的份数与除结合剂外其他物料的份数之和的比值），研究其对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响。

表4：试样配料组成（以重量份计）

上表中结合剂的组成按表3中的实施例3进行配料。

2.2试样检测项目

常温耐压强度（GB/T3001-2007）、抗折强度（GB/T5072-2008）、显气孔率、体积密度（GB/T2997-2000）、抗热震性（YB/T2206.1-1998压缩空气流急冷法）、烧后永久线变化率(GB/T5988-1986)。

2.3结果与分析

A、SiC加入量对试样常规物理性能的影响

SiC加入量对干燥（200℃×24h）和煅烧（1450℃×3h）后试样常规物理性能的影响见表5。从表5可以看出：随着SiC加入量的增加，干燥后试样的显气孔率、体积密度变化不大；烧后试样的显气孔率呈现先降后升的趋势，体积密度则呈现先升后降的趋势。1450℃3h烧后的抗折强度、耐压强度和200℃×24h干燥后抗折强度、耐压强度比较也有所降低，这是由于：结合剂和SiC氧化使材料的气孔率增大，试样难烧结。由表5可以看出：SiC加入量在15wt%时试样的抗折、耐压强度最大。烧后永久线变化率随着SiC加入量的增加呈正值，材料表现为膨胀。这是由于：在1450℃SiC氧化反应伴随着一定的体积膨胀，且SiC氧化在表面形成了一层SiO₂膜，使材料的外观尺寸变大；另一方面，1450℃也是A1₂O₃和SiO₂反应生成莫来石的阶段，而莫来石的生成伴随着较大的体积膨胀。

表5：不同SiC加入量试样的物理性能

B、SiC加入量对试样抗热震性的影响：

出铁沟捣打料在使用过程中，出铁时温度急剧升至1450℃以上，出铁完成后，温度又降至1000℃以下，每天都要经历这样的循环20余次，故材料抗热震性能的优劣对出铁沟捣打料的寿命有直接的影响。

抗热震试验结果示于图1。从图1可以看出：随着SiC加入量的增加，热震后试样的残余抗折强度明显提高，并且在SiC加入量为15wt%时达到最大，随后略有降低。

3Si粉的加入量对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响

3.1试样制备

首先按表6进行配料，按照1环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料试样制备方法制样、热处理，检验Si粉加入量分别为0%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%（Si粉的份数与除结合剂外其他物料的份数之和的比值）对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响。

表6：试样配料组成（以重量份计）

上表中结合剂的组成按表3中的实施例3进行配料。

3.2试样检测项目

常温耐压强度（GB/T3001-2007）、抗折强度（GB/T5072-2008）、显气孔率、体积密度（GB/T2997-2000）、抗热震性（YB/T2206.1-1998压缩空气流急冷法）、烧后永久线变化率(GB/T5988-1986)、抗氧化性、并检测试样的相组成和显微结构。

3.3结果与分析

A、Si粉加入量对试样常规物理性能的影响

Si粉加入量对干燥（200℃×24h）和煅烧（1450℃×3h）后试样常规物理性能的影响见表7。从表7可以看出：随着Si粉加入量的增大，煅烧后试样的体积密度呈现先升后降的趋势；煅烧后试样的显气孔率从（不加Si粉的试样（5））22.3%逐渐减少至（加4wt%Si粉试样（7））19.1%，然后又有所回升，但仍然比试样（5）的低；常温抗折强度从7.2MPa提高至12.6MPa，之后略有降低；常温耐压强度先从35.4MPa提高至66.9MPa，然后逐渐降低至55.3MPa。

表7：不同Si粉加入量试样的物理性能

B、Si粉加入量对试样抗热震性的影响

试验方法同1所述；试验结果示于图2。从图2可以看出：随着Si粉加入量的增加，热震后试样的残余抗折强度呈上升趋势，并且在Si粉加入量为4wt%时达到最大，随后略有降低，当Si粉加入量<6wt%时，随着Si粉加入量增加，抗折强度保持率增加，Si粉加入量为8wt%时，抗折强度保持率有所降低。

C、Si粉加入量对试样抗氧化性的影响

Si粉加入量对试样抗氧化性能的影响见图3。从图3可见：随着Si粉加入量的增多，试样的抗氧化性能得到改善；未加Si粉时，试样中的C容易被氧化，随着Si粉的加入，材料中的SiC的生成量增多，SiC氧化后生成SiO₂层，阻止了O₂的深入。

D、试样的物相组成对比

1450℃埋碳煅烧后试样的物相组成见表8。可以看出：加入Si粉的试样以ɑ-Al₂O₃和SiC为主晶相，还有少量的C和微量的O’-SiAlON；Si加入量较多的试样中还有少量残余Si。这说明在高温埋碳条件下，Si与C和CO反应原位生成SiC，少量Si还与N₂和Al₂O₃原位反应生成O’-SiAlON；未加Si的试样中没有O’-SiAlON生成。

表8：煅烧后试样的物相组成

注：VS—很强，M—中，W—弱，VW—很弱。

E、试样显微结构对比

试样（5）和试样（7）的显微结构照片见图4、5。由图可知：试样（5）煅烧后有少许SiC纤维，内部结构不致密，因此强度较低。试样（7）孔隙中存在大量的纤维状物质，经SEM分析可知纤维状物质是SiC，SiC纤维呈粗大的枝杈状，填充材料气孔，提高了材料的强度。

4Si ₃ N ₄ 加入量对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响

4.1试样制备

首先按表9进行配料，按照1环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料试样制备方法制样、热处理，检验氮化硅加入量为0%、3wt%、6wt%、9wt%、12wt%（Si₃N₄的份数与除结合剂外其他物料的份数之和的比值）对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响。

4.2试样检测项目

常温耐压强度（GB/T3001-2007）、抗折强度（GB/T5072-2008）、显气孔率、体积密度（GB/T2997-2000）、抗热震性（YB/T2206.1-1998压缩空气流急冷法）、烧后永久线变化率(GB/T5988-1986)、并检测试样的相组成和显微结构。

表9：试样配料组成（以重量份计）

上表中的结合剂按表3中的实施例3进行配料。

4.3结果与分析

A、Si₃N₄加入量对试样常规物理性能的影响见表10。从表中可以看出：

（1）对于200℃24h烘干后的试样，随着Si₃N₄加入量的增多，试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度均为先增大后减小，而显气孔率先减小后增大，综合表中各种性能来看，在Si₃N₄加入量3wt%—6wt%时最好；

（2）对于1450℃3h处理后的试样随着Si₃N₄加入量的增多，试样显气孔率、体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度的变化规律与200℃24h烘干后试样的相同，在Si₃N₄加入量为6wt%—9wt%时综合性能最佳，之后略有降低，但强度仍比试样（10）高出很多，说明材料中加入Si₃N₄后，的确生成了有利于提高试样强度的结合相。

表10：不同Si₃N₄加入量试样的物理性能

B、试样的抗渣蚀性

渣蚀试验后坩埚渣蚀厚度如图6所示。由图6可知：系列5个试样对高炉渣的抗侵蚀性都较好，渣蚀厚度都在2mm以下。随着Si₃N₄加入量的增加，试样的抗渣侵蚀性明显提高。试样中Si₃N₄的质量分数从0增加到9wt%，渣蚀厚度从2mm降到0.8mm，进一步提高加入量至12wt%，试样的抗渣蚀性有所降低，这是由于试样的气孔率上升引起的（见图6）。

C、试样的物相组成

1450℃埋碳煅烧后试样的XRD图谱见图7。可以看出：未添加Si₃N₄的试样中只含有ɑ-Al₂O₃、SiC、方石英、Si，而添加了Si₃N₄的试样中除了上述物质外，还含有β-SiC和O’-SiAlON，并且随着Si₃N₄加入量的增多，试样中的β-SiC和O’-SiAlON的量增多，另外还含有残余的Si，说明Si₃N₄的加入也起到了抗氧化的作用，这些保留下来的Si可以填充物料间的空隙，从而提高材料的强度。

D、试样的显微结构对比

1450℃3h埋碳处理后试样断面的SEM照片见图8。未加Si₃N₄的试样中孔隙较多，结构比较疏松；添加6wt%Si₃N₄的试样结构较致密，其断裂以穿晶断裂为主；随着Si₃N₄加入量的继续增多，试样在1450℃3h处理后孔隙增多，显气孔率上升。

5不同颗粒级配对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料性能的影响

随着不定形耐火材料使用范围的扩大和使用量的增加，使用条件越来越苛刻，在使用中要求具有与定形制品相似的良好性能，因此在研制和生产过程中，需努力降低其气孔率，提高体积密度和耐压强度等。影响捣打料性能最主要的因素之一是捣打料的颗粒的级配。若粒度偏细，可捣打性好，易于烧结，但抗熔渣和铁水侵蚀性、抗剥落性较差；若颗粒度偏粗，物料比较松散，粘结性和烧结性均不好，反而易被铁水和熔渣冲走，耐用性差。从实际施工性能和使用性能考虑，较理想的粒度范围为0-8mm，根据ASC质捣打料应用环境和高炉炉前的实际情况，确定临界粒度为8mm，选择连续颗粒级配，调整各级颗粒配合的比例，达到尽可能高的填充密度。

在此定义q值为物料中粉料（粒径小于等于200目物料）重量与颗粒料（粒径＞200目物料）重量比，分别为(a)0.43、(b)0.54、(c)0.67、(d)0.82四种方案，试验通过理论计算，调整q值，经200℃×24h烘烤后及1450℃×3h烧成后，测量不同的q值的试样的显气孔率、体积密度、抗折强度、耐压强度和抗热震性。综合烘烤后和烧成后的试样性能指标分析，选取综合性能最好的q值颗粒配比来作为基础配方颗粒配比。

表11：四种q值的试样配比（以重量份计）

上表中4种试样均需再加6份结合剂，且结合剂按表3实施例3进行配料。

表12：不同q值试样的的物理性能

A、不同q值试样的的物理性能

从表12可以看出：q值为0.43的（a）和q值为0.54的(b)试样颗粒级配比较好，能够获得较好的物理性能，较为合理。这样原料打结密实，试样可获得较大的堆积密度，可提高试样的常温强度和有较好的热震稳定性。由于较大的堆积密度，因而可以获得较低的显气孔率和较高体积密度。

B、不同q值对试样抗热震性的影响

不同q值对试样抗热震性的影响见图9。由图可见：试样的热震强度保持率随q值的增大而提高。

根据不同q值对试样的常规物理性能和抗热震性的影响，综合考虑：环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的q值确定为0.4～0.6。

6环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料用结合剂的改进

传统免烘烤捣打料使用的结合剂是沥青和酚醛树脂，虽然它们具有较好的使用性能，但都属于有害物质，严重危害工作环境和人身健康，必然被淘汰。本发明的复合型结合剂粘度适中、含碳量高、苯并芘含量极低，无环境污染，能保证工人人身健康安全。

本实验选择了3种具有不同粘度和固定碳含量的液体结合剂，其中A为沥青（属于煤焦化产物类结合剂的一种），B为酚醛树脂，C类结合剂是本发明的复合型结合剂（组成为表3中的实施例3）。不同结合剂性能见表13：

表13：结合剂性能

6.1试样制备

首先按表14进行配料，按照1环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料试样制备方法制样、热处理，检验三种不同结合剂对捣打料性能的影响。

表14：试样配料组成（以重量份计）

6.2试样检测项目

200℃24h和1450℃3h（埋碳）热处理后试样的显气孔率、体积密度、抗折强度、耐压强度、并检测试样的显微结构。

6.3结果与分析

表15：结合剂对捣打料性能的影响

从表15可以看出：随着结合剂中固定碳含量的增加，试样1450℃埋碳煅烧后的体积密度增加，耐压强度和抗折强度增大，显气孔率减小，这一点也在试样1450℃埋碳煅烧后试样的SEM照片(图10和图11)中得到验证。

7环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料生产工艺参数的确定

7.1产品配方的设计

生产的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料最佳成份及组成确定为：

q值为0.4～0.6，5mm≤粒径≤8mm的棕刚玉16份、3mm≤粒径＜5mm的棕刚玉18份、1mm≤粒径＜3mm的棕刚玉16份、325目＜粒径≤1mm的致密刚玉10份、粒径≤325目的致密刚玉7份；所述200目＜粒径≤1mm的SiC5份、粒径≤200目的SiC10份、粒径≤200目的Si粉4份、粒径≤200目Si₃N₄6份、粒径＜1um的活性ɑ-Al₂O₃粉5份、粒径≤120目的鳞片石墨3份、结合剂6份，其中结合剂的组成为含碳树脂60份、植物油脂25份、蜜胺脲醛树脂10份、碳粉5份，Al₂O₃的含量≥70wt%，SiC+C的含量≥17wt%。

7.2确定产品生产工艺参数

结合剂加热至40-55℃。

7.3生产工艺流程的确定

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至40—55℃，搅拌均匀，40—55℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌5—15分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌1—5分钟，加入所需结合剂的60—80wt%搅拌1—5分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌5—20min，出料。

8产品检测设备

表16：化验和检测实验设备

9产品中试

（1）按照表2、表3中的实施3进行配料，准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至50℃，搅拌均匀，50℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌10分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌3分钟，加入所需结合剂的70wt%搅拌3分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌10min，出料。这样连续生产10批，检测指标如下：

表17

以上结果表明：通过对环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料生产过程中的严格控制，对加料顺序和生产工艺的优化，极大的提高了捣打料的强度，通过优化物料组成和颗粒级配，加入复合型结合剂，使捣打料拥有较低的显气孔率、较高的体积密度和较高的抗折、耐压强度，各项指标均达到设计要求，可以实现工业化生产。

Claims (5)

1.一种环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，其特征在于，以重量份计，由如下原料组成：棕刚玉45—55份、致密刚玉19—27份、SiC11—23份、Si粉0—8份、Si₃N₄0—12份、活性ɑ-Al₂O₃粉3—6份、鳞片石墨1—5份、结合剂3—8份，其中除结合剂外其他原料总份数为100份；所述结合剂的组成为：含碳树脂40～80份、植物油脂10～40份、蜜胺脲醛树脂5～15份、碳粉2～8份。

2.根据权利要求1所述的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，其特征在于，所述棕刚玉：5mm≤粒径≤8mm的15—20份、3mm≤粒径＜5mm的15—20份、1mm≤粒径＜3mm的15—20份；所述致密刚玉：325目＜粒径≤1mm的8—12份、粒径≤325目的7—19份；所述SiC：200目＜粒径≤1mm的3—6份、粒径≤200目的6—18份。

3.根据权利要求2所述的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，其特征在于，所述Si粉、Si₃N₄的粒径≤200目；所述活性ɑ-Al₂O₃粉的粒径＜1um，所述鳞片石墨的粒径≤120目。

4.根据权利要求3所述的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料，其特征在于，以重量份计，由下述原料组成：5mm≤粒径≤8mm的棕刚玉16份、3mm≤粒径＜5mm的棕刚玉18份、1mm≤粒径＜3mm的棕刚玉16份、325目＜粒径≤1mm的致密刚玉10份、粒径≤325目的致密刚玉7份、200目＜粒径≤1mm的SiC5份、粒径≤200目的SiC10份、粒径≤200目的Si粉4份、粒径≤200目Si₃N₄6份、粒径＜1um的活性ɑ-Al₂O₃粉5份、粒径≤120目的鳞片石墨3份、结合剂6份，其中结合剂的组成为：含碳树脂60份、植物油脂25份、蜜胺脲醛树脂10份、碳粉5份。

5.根据权利要求4所述的环保型高通铁量免烘烤出铁沟捣打料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）准确称取所需各种原料；

（2）将制备结合剂所需的原料混合，加热至40—55℃，搅拌均匀，40—55℃恒温储存，备用；

（3）将粒径≤200目的原料混合，搅拌5—15分钟；

（4）将剩余物料混合，搅拌1—5分钟，加入所需结合剂的60—80wt%搅拌1—5分钟，加入步骤（3）所得物，搅拌5—20min，出料。