CN104402479A - 一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。其技术方案是：以45~65wt%的致密刚玉颗粒、6~16wt%的碳化硅颗粒、4~10wt%的致密刚玉细粉、8~18wt%的碳化硅细粉、2~7wt%的氧化铝微粉、1~3wt%的二氧化硅微粉、2~6wt%的铝酸盐水泥、1.5~3.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。本发明具有能减少环境污染、节省原料、抗氧化性能强、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的特点。
Description
技术领域
本发明属于铁沟浇注料技术领域。具体涉及一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。
背景技术
随着钢铁冶炼技术发展，高炉趋向于大型化、高效化和长寿化，出铁场对耐火材料的性能有了更高的要求。现阶段国内大中型高炉铁沟料均采用Al2O3-SiC-C铁沟浇注料，Al2O3-SiC-C铁沟浇注料与捣打料相比虽具有高强度、耐冲刷、施工强度低和使用寿命高的特点，但Al2O3-SiC-C铁沟浇注料体系中碳的氧化问题一直未得到很好的解决，之所以防止碳氧化是因为碳具有良好的抗渗透性和抗剥落性，能降低铁水熔渣对材料的溶解和侵蚀。因此基于碳的这些优良性能，一直被应用在铁沟料中。目前，已有技术人员对此进行了研究，如“一种铁沟浇注料及其制备方法”（CN102603274A）专利技术，以球状沥青和改性石墨做碳源以改善浇注料的氧化程度，这种方法虽在一定程度上降低了浇注料的氧化程度，但不能从根本上解决铁沟浇注料的氧化问题，进而使浇注料的抗侵蚀性能降低，影响铁钩的使用寿命，同时也会带来环境的污染。
铁沟浇注料中大多以添加球状沥青作为碳源，但使用球状沥青一方面在烘烤过程中会释放出有毒烟雾，严重影响施工人员健康和环境；另一方面，铁沟浇注料中的碳主要来源于沥青热裂解后的残碳，其含量较低且抗氧化性能较差，同时影响铁沟浇注料的强度及抗侵蚀性能，进而影响使寿命，增加施工难度。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能减少环境污染、节省原料、抗氧化性能强、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以45~65wt%的致密刚玉颗粒、6~16wt%的碳化硅颗粒、4~10wt%的致密刚玉细粉、8~18wt%的碳化硅细粉、2~7wt%的氧化铝微粉、1~3wt%的二氧化硅微粉、2~6wt%的铝酸盐水泥、1.5~3.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
所述致密刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；所述致密刚玉颗粒级配比是：8mm>d≥5mm为30~40wt%（d表示粒度，下同），5mm>d≥3mm为20~30wt%，3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为15~25wt%。
所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt%；所述碳化硅颗粒级配比是：3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为65~75wt%。
所述致密刚玉细粉的Al2O3含量≥ 95wt%，粒度≤ 0.074mm。
所述碳化硅细粉的SiC含量≥ 97wt%，粒度≤ 0.074mm。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥ 99wt%，粒度≤2μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥ 97%，粒度≤ 0.1μm。
所述改性石墨的制备方法是：先将金属粉体与石墨按摩尔比为1︰3混合，得到混合物；再将NaCl︰NaF按质量比为10︰1混合，得到混合熔盐介质；然后将所述混合物与所述混合熔盐介质按质量比为1︰3~4混合，得到混合粉体；最后将所述混合粉体在氩气气氛和1300~1400℃条件下保温3~5h，出炉后水洗，在110℃条件下烘干，制得改性石墨。所述金属粉体为Si微粉、Ti微粉和Zr微粉中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、改性石墨替代球状沥青，能避免球状沥青在烘烤过程中对环境的污染，起到了环保作用。
2、普通鳞片石墨由于亲水性能与分散性能差，无法应用到铁沟浇注料中。造粒法与图层法处理石墨，虽可在一定程度上能改善石墨性能，但效果有限。改性石墨具有良好的亲水性能与分散性能，不会增加加水量，保证了材料的致密度。
3、改性石墨的抗氧化性能与抗侵蚀性能优于球状沥青，加入改性石墨替代球状沥青，使铁沟浇注料的抗氧化性能与抗侵蚀性能提高，进而提高了材料的使用寿命。
4、熔盐洗出后能回收再利用。
5、本发明所制备的含改性石墨的铁沟浇注料的使用方法是：在100份质量的铁沟浇注料中加4.5~5.5份质量的水，搅拌3~5分钟，浇注成型，养护20~24小时，脱模；100~120℃条件下保温20~24小时，升温到1400~1500℃，保温2~5小时。
经检测：110℃×24h体积密度为2.95~3.05g/cm3；线变化率为-0.01~-0.05%；抗折强度为6.5~7.0MPa；耐压强度为46~50MPa；1450℃×3h体积密度为2.95~3.05g/cm3；线变化率为+0.01~+0.05%；抗折强度为9.0~9.7MPa；耐压强度为90~95MPa。
因此，本发明具有能减少环境污染、节省原料、抗氧化性能强、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述致密刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；所述致密刚玉颗粒级配比是：8mm>d≥5mm为30~40wt%（d表示粒度，下同），5mm>d≥3mm为20~30wt%，3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为15~25wt%。
所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt%；所述碳化硅颗粒级配比是：3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为65~75wt%。
所述致密刚玉细粉的Al2O3含量≥ 95wt%，粒度≤ 0.074mm。
所述碳化硅细粉的SiC含量≥ 97wt%，粒度≤ 0.074mm。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥ 99wt%，粒度≤2μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥ 97%，粒度≤ 0.1μm。
所述改性石墨的制备方法是：先将金属粉体与石墨按摩尔比为1︰3混合，得到混合物；再将NaCl︰NaF按质量比为10︰1混合，得到混合熔盐介质；然后将所述混合物与所述混合熔盐介质按质量比为1︰3~4混合，得到混合粉体；最后将所述混合粉体在氩气气氛和1300~1400℃条件下保温3~5h，出炉后水洗，在110℃条件下烘干，制得改性石墨。所述金属粉体为Si微粉、Ti微粉和Zr微粉中的一种。
实施例1
一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以45~55wt%的致密刚玉颗粒、6~11wt%的碳化硅颗粒、4~7wt%的致密刚玉细粉、13~18wt%的碳化硅细粉、2~5wt%的氧化铝微粉、1~2wt%的二氧化硅微粉、4~6wt%的铝酸盐水泥、2.5~3.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
实施例2
一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以45~55wt%的致密刚玉颗粒、11~16wt%的碳化硅颗粒、4~7wt%的致密刚玉细粉、8~13wt%的碳化硅细粉、5~7wt%的氧化铝微粉、2~3wt%的二氧化硅微粉、2~4wt%的铝酸盐水泥、2.5~3.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
实施例3
一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以55~65wt%的致密刚玉颗粒、6~11wt%的碳化硅颗粒、4~7wt%的致密刚玉细粉、13~18wt%的碳化硅细粉、2~5wt%的氧化铝微粉、2~3wt%的二氧化硅微粉、4~6wt%的铝酸盐水泥、1.5~2.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
实施例4
一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以55~65wt%的致密刚玉颗粒、11~16wt%的碳化硅颗粒、7~10wt%的致密刚玉细粉、8~13wt%的碳化硅细粉、2~5wt%的氧化铝微粉、2~3wt%的二氧化硅微粉、2~4wt%的铝酸盐水泥、1.5~2.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
实施例5
一种含改性石墨的铁沟浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：以60~65wt%的致密刚玉颗粒、11~16wt%的碳化硅颗粒、4~7wt%的致密刚玉细粉、8~13wt%的碳化硅细粉、5~7wt%的氧化铝微粉、2~3wt%的二氧化硅微粉、2~4wt%的铝酸盐水泥、1.5~2.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、改性石墨替代球状沥青，能避免球状沥青在烘烤过程中对环境的污染，起到了环保作用。
2、普通鳞片石墨由于亲水性能与分散性能差，无法应用到铁沟浇注料中。造粒法与图层法处理石墨，虽可在一定程度上能改善石墨性能，但效果有限。改性石墨具有良好的亲水性能与分散性能，不会增加加水量，保证了材料的致密度。
3、改性石墨的抗氧化性能与抗侵蚀性能优于球状沥青，加入改性石墨替代球状沥青，使铁沟浇注料的抗氧化性能与抗侵蚀性能提高，进而提高了材料的使用寿命。
4、熔盐洗出后能回收再利用。
5、本具体实施方式所制备的含改性石墨的铁沟浇注料的使用方法是：在100份质量的铁沟浇注料中加4.5~5.5份质量的水，搅拌3~5分钟，浇注成型，养护20~24小时，脱模；100~120℃条件下保温20~24小时，升温到1400~1500℃，保温2~5小时。
经检测：110℃×24h体积密度为2.95~3.05g/cm3；线变化率为-0.01~-0.05%；抗折强度为6.5~7.0MPa；耐压强度为46~50MPa；1450℃×3h体积密度为2.95~3.05g/cm3；线变化率为+0.01~+0.05%；抗折强度为9.0~9.7MPa；耐压强度为90~95MPa。
因此，本具体实施方式具有能减少环境污染、节省原料、抗氧化性能强、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的特点。
Claims (9)
1.一种含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于以45~65wt%的致密刚玉颗粒、6~16wt%的碳化硅颗粒、4~10wt%的致密刚玉细粉、8~18wt%的碳化硅细粉、2~7wt%的氧化铝微粉、1~3wt%的二氧化硅微粉、2~6wt%的铝酸盐水泥、1.5~3.5wt%的改性石墨、1~3wt%的Si粉和0.05~0.15wt%的减水剂为原料，混合10~15分钟，即得含改性石墨的铁沟浇注料。
2. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述致密刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；所述致密刚玉颗粒级配比是：8mm>d≥5mm为30~40wt%，5mm>d≥3mm为20~30wt%，3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为15~25wt%。
3. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt%；所述碳化硅颗粒级配比是：3mm>d≥1mm为25~35wt%，1mm>d≥0.01mm为65~75wt%。
4. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述致密刚玉细粉的Al2O3含量≥ 95wt%，粒度≤ 0.074mm。
5. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述碳化硅细粉的SiC含量≥ 97wt%，粒度≤ 0.074mm。
6. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥ 99wt%，粒度≤2μm。
7. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥ 97%，粒度≤ 0.1μm。
8. 根据权利要求1所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述改性石墨的制备方法是：先将金属粉体与石墨按摩尔比为1︰3混合，得到混合物；再将NaCl︰NaF按质量比为10︰1混合，得到混合熔盐介质；然后将所述混合物与所述混合熔盐介质按质量比为1︰3~4混合，得到混合粉体；最后将所述混合粉体在氩气气氛和1300~1400℃条件下保温3~5h，出炉后水洗，在110℃条件下烘干，制得改性石墨；
所述金属粉体为Si微粉、Ti微粉和Zr微粉中的一种。
9. 一种含改性石墨的铁沟浇注料，其特征在于所述含改性石墨的铁沟浇注料是根据权利要求1~8项中任一项所述的含改性石墨的铁沟浇注料的制备方法所制备的含改性石墨的铁沟浇注料。
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