CN104211352A

CN104211352A - 高强高炉冲水渣沟用耐磨材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104211352A
Application number: CN201410415873.9A
Authority: CN
Inventors: 张君博; 徐自伟; 刘兴平; 郑期波; 李洪会; 范咏莲; 沈岩林; 张正富
Original assignee: Beijing New Vision Building Construction Technology Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Current assignee: Beijing New Vision Building Construction Technology Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: CN104211352B

Abstract

本发明提供一种高强高炉冲水渣沟用耐磨材料及其制备方法。该高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的原料组成为：按重量百分比计，刚玉25％～50％、碳化硅10％～20％、莫来石10％～20％、水泥25％～40％、二氧化硅微粉2％～5％、金属硅0.5％～1％、金属铝0.05％～0.1％、减水剂0.05％～0.2％以及钢纤维1％～4％。本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料适用温度高、抗热震性好、耐磨性好、使用寿命长。

Description

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强高炉冲水渣沟用耐磨材料及其制备方法，属于工业建筑材料技术领域。

背景技术

高炉冲水渣沟是用于将高炉炉渣制备成水渣并将水渣运送到水渣处理系统的通道。目前，冲水渣沟内衬主要采用铸铁板或铸钢板，铸铁板或铸钢板易被氧化及侵蚀，耐水渣冲击和耐磨性差，使用寿命不到1年。近年来，一些无机耐磨材料应用于冲水渣沟，在结构的整体性、耐蚀性、抗冲击性等方面好于铸铁板和铸钢板，但是在使用过程中还存在以下缺点：

(1)适用温度较低。此种无机耐磨材料的适用温度一般小于500℃，而高炉炉渣温度一般在1400～1500℃，炉渣冲水后得到的水渣温度也较高，无机耐磨材料形成的冲水渣沟内衬长期经受高温水渣的冲击，该材料易产生剥落和损毁。

(2)抗热震性差。高炉生产一般是两条冲水渣沟循环出渣，冲水渣沟要经受长期的温度急剧变化的热震冲击，而目前的无机耐磨材料的主材料是石英砂和水泥，其导热系数低，耐高温性差，抵抗温度变化的热冲击性差。

(3)耐磨性差。此种无机耐磨材料主材料是石英砂，其莫氏硬度为7，其耐磨性还不够好，材料整体的体积密度较小，气孔率较高，耐磨性还是较差。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种适用温度高、抗热震性好、耐磨性好、使用寿命长的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料。

本发明的另一个目的是提供上述高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，按重量百分比计，所述高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的原料组成如下：

在本发明中，所述刚玉为电熔棕刚玉、白刚玉、亚白刚玉或致密刚玉，其Al₂O₃含量为≥95wt％，粒度为≤5mm；

所述碳化硅，其SiC含量为≥90wt％，粒度为≤3mm；

所述莫来石为电熔莫来石，其Al₂O₃含量为≥70wt％，粒度为≤1mm；

所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度标号不低于42.5；

所述二氧化硅微粉，其SiO₂含量≥93wt％；

所述金属硅，其Si含量≥95wt％，粒度为≤74μm；

所述金属铝，其Al含量≥99wt％，粒度为≤74μm；

所述减水剂为聚乙二醇型缩聚物，如德国巴斯夫生产的FS20型减水剂(FS20)；

所述钢纤维为耐热不锈钢纤维，等效直径为0.5mm,纤维长度为20～30mm。

本发明的作用机理是：(1)刚玉莫氏硬度较高为≥9.0、熔点2250℃、体积密度大，具有良好的抗酸碱侵蚀性，以其作为主要材料，可以提高耐磨材料的耐磨性，同时能够降低加水量，提高强度；(2)碳化硅莫氏硬度为9.2、耐磨性好、导热系数高、化学性能稳定，可以增强材料的耐磨性和抗热震性；(3)莫来石热膨胀系数较低、热震稳定性极好、荷重软化点高、硬度高、抗化学腐蚀性好，可以提高材料的抗热震性；(4)以普通硅酸盐水泥为结合剂，将骨料和粉料胶粘在一起，形成整体的耐磨材料；相比使用铝酸盐水泥作为结合剂具有较低的成本；(5)二氧化硅微粉，可以降低加水量和填充空隙，降低气孔率，提高体积密度；(6)金属硅，具有防氧化作用，可以避免SiC的氧化；(7)金属铝粉，可以使材料形成微小气孔，减少应力集中，防止裂纹的产生；(8)钢纤维，可以增强材料的韧性，提高材料的抗折强度、抗冲击性和抗热震性。

根据本发明的另一方面，提供上述高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的制备方法，所述方法包括：将水泥、二氧化硅微粉、金属硅、金属铝、减水剂按上述各自重量百分比投入搅拌机中搅拌均匀制备成预混粉；然后，将预混粉、刚玉、碳化硅、莫来石、钢纤维按上述各自重量百分比投入搅拌机中搅拌均匀，即可制得本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料。

本发明的有益效果是：1、目前冲水渣沟用无机耐磨材料最高使用温度为500℃，本发明采用耐火度高的原材料提高了耐磨材料的适用温度，使用温度达到800℃。2、抗热震性好。通过引入热膨胀系数低，导热系数高的原材料，降低材料因温度变化引起的形变，从而获得良好的抗热震性。3、耐磨性好、抗冲击性好。引入的主材料本身具有较高的硬度和耐磨性；本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料也具有较好的整体性、较高的体积密度、较高的强度，同时增加材料的韧性，防止材料开裂和减缓水渣的冲击作用，从而使得该材料具有良好的耐磨性和抗冲击性，最终提高了该材料的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明的范围不局限于下列实施例。

产品的性能指标的测定方法：按标准YB/T5200—1993测量试样的体积密度，按标准GB/T3001—2007测量试样的常温抗折强度，按标准GB/T5072—2008测量试样的常温耐压强度，按标准GB/T5988—2007测量试样的烧后永久线变化，按标准GB/T18301-2012测量试样的耐磨值。

在下面实施例中，刚玉为电熔棕刚玉、白刚玉，其Al₂O₃含量为≥95wt％，粒度为≤5mm；

碳化硅，其SiC含量≥90wt％的碳化硅，粒度为≤3mm；

莫来石为电熔莫来石，其Al₂O₃含量为≥70wt％，粒度为≤1mm；

水泥为普通硅酸盐水泥，其强度标号为42.5；

二氧化硅微粉，其SiO₂含量≥93wt％；

金属硅，其Si含量≥95wt％，粒度为≤74μm；

金属铝，其Al含量≥99wt％，粒度为≤74μm；

减水剂为德国巴斯夫生产的FS20型减水剂(FS20)；

钢纤维为耐热不锈钢纤维，其型号为310#，等效直径为0.5mm，纤维长度为25mm。

实施例1

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，棕刚玉38％；碳化硅10％；莫来石15.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅0.5％；金属铝0.05％；减水剂0.15％；钢纤维4％。

制备方法如下：将水泥、二氧化硅微粉、金属硅、金属铝、减水剂按上述重量百分比投入DSH-1型双螺旋锥形搅拌机中搅拌均匀制备成预混粉；然后，将预混粉、棕刚玉、碳化硅、莫来石、钢纤维按上述重量百分比投入JW-350型强制搅拌机中搅拌均匀，即可制得高强高炉冲水渣沟用耐磨材料。

实施例2

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，棕刚玉32.5％；碳化硅20％；莫来石10.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅1％；金属铝0.05％；减水剂0.15％；钢纤维4％。

制备方法与实施例1相同以制备高炉冲水渣沟用耐磨材料。

实施例3

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，棕刚玉38％；碳化硅15％；莫来石10.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅0.5％；金属铝0.05％；减水剂0.15％；钢纤维4％。

制备方法与实施例1相同以制备高炉冲水渣沟用耐磨材料。

实施例4

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，棕刚玉33.3％；碳化硅10％；莫来石20％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅0.5％；金属铝0.05％；减水剂0.15％；钢纤维4％。

制备方法与实施例1相同以制备高炉冲水渣沟用耐磨材料。

实施例5

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，棕刚玉38％；碳化硅13％；莫来石15.25％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅0.5％；金属铝0.1％；减水剂0.15％；钢纤维1％。

制备方法与实施例1相同以制备高炉冲水渣沟用耐磨材料。

实施例6

高强高炉冲水渣沟用耐磨材料原料组成如下：按重量百分比计，白刚玉38％；碳化硅10％；莫来石15.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金属硅0.5％；金属铝0.05％；减水剂0.15％；钢纤维4％。

制备方法与实施例1相同以制备高炉冲水渣沟用耐磨材料。

本发明的产品的性能指标如下，实施例1－6中均达到下列指标：

本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，具有较高的体积密度，高的抗折和耐压强度，使用温度在800℃时仍具有较高的强度，和低的线变化率，从而使得该材料具有良好的抗水渣冲击和磨损性能，使用寿命提高至3年，延长了高炉冲水渣沟的维修周期，降低了钢厂的生产成本。

Claims

1.一种高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，按重量百分比计，所述高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的原料组成如下：

2.根据权利要求1所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述刚玉为电熔棕刚玉、白刚玉、亚白刚玉或致密刚玉，其Al₂O₃含量为≥95wt％，粒度为≤5mm。

3.根据权利要求1或2所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述碳化硅，其SiC含量为≥90wt％，粒度为≤3mm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述莫来石为电熔莫来石，其Al₂O₃含量为≥70wt％，粒度为≤1mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度标号不低于42.5。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述二氧化硅微粉，其SiO₂含量≥93wt％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述金属硅，其Si含量≥95wt％，粒度为≤74μm，所述金属铝，其Al含量≥99wt％，粒度为≤74μm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述减水剂为德国巴斯夫生产的FS20型减水剂。

9.根据权利要求1至9中任一项所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料，其特征在于，所述钢纤维为耐热不锈钢纤维，等效直径为0.5mm,纤维长度为20～30mm。

10.一种制备权利要求1所述的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料的方法，其特征在于，将水泥、二氧化硅微粉、金属硅、金属铝、减水剂按各自重量百分比投入搅拌机中搅拌均匀制备成预混粉；然后，将预混粉、刚玉、碳化硅、莫来石、钢纤维按各自重量百分比投入搅拌机中搅拌均匀，制得本发明的高强高炉冲水渣沟用耐磨材料。