CN105272301A - 一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法 - Google Patents

一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。其技术方案是：所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。以钾长石、锂辉石、硅微粉、碳酸钾、硅铝合金和丙烯酸树脂为涂层原料，加入占涂层原料80~150wt%的水，球磨，得到浆料，待用；再以矾土均化料颗粒、焦宝石颗粒、氧化铝空心球、耐火纤维颗粒、矾土细粉、SiC细粉、蓝晶石细粉、SiO2微粉、铝酸钙水泥、莫来石纤维、不锈钢钢纤维和减水剂为浇注料本体原料，加入占浇注料本体原料6~12wt%的水，搅拌均匀，浇注到鱼雷罐罐盖钢构件中，自然养护；然后在其表面喷涂或涂刷浆体，干燥，500~900℃烘烤，制得鱼雷罐罐盖内衬。该内衬具有保温性能好、强度高、抗侵蚀性能优良且寿命长的优点。

Description

一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法
技术领域
本发明属于鱼雷罐技术领域。尤其涉及一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。
技术背景
鱼雷罐是一种大型铁水运输装备，具有容量大、热损失小、可远距离运送铁水等优点，部分鱼雷罐还需要在运输过程中对铁水进行炉外“三脱”处理，故鱼雷罐罐盖越来越受到重视。鱼雷罐加盖可以大大减少鱼雷罐在运输过程中热量的散失；还可以减少有害烟尘的排放，改善空气环境。
鱼雷罐罐盖通常采用具有耐火度高、强度及热震稳定性能好的重质莫来石质浇注料作为罐盖内衬材料。然而，鱼雷罐罐盖内衬材料除承受铁水的高辐射温度、频繁的冷热交替外，还面临着铁水“三脱”过程中CaF2、硫化物等有害生成物的渗透及侵蚀等苛刻环境，鱼雷罐罐盖内衬材料常常因剥落而导致寿命不理想。为进一步提升鱼雷罐罐盖的保温性能，减轻加取盖装置的负荷，部分企业尝试选择轻质莫来石材料作为鱼雷罐罐盖内衬材料，尽管提升了保温性能，但由于其强度低且显气孔率高，更容易受到“三脱”过程中CaF2、硫化物等物质的侵蚀并产生剥落，寿命更短。另有在轻质材料中选择耐热钢纤维作为增强相，在一定程度上提升了强度，但耐热钢纤维易氧化，在上述工作环境下很快被腐蚀，失去其增强作用，材料寿命增加有限。此外，部分鱼雷罐罐盖采用纤维板或纤维折叠块，它们也能起到保温作用，但其强度低，且纤维易粉化，其寿命也不高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种保温性能好、强度高、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒10~32wt%；
焦宝石颗粒5~24wt%；
氧化铝空心球6~28wt%；
耐火纤维颗粒6~20wt%；
矾土细粉10~18wt%；
SiC细粉1~6wt%；
蓝晶石细粉2~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维2~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石48~60wt%；
锂辉石20~38wt%；
硅微粉3~9wt%；
碳酸钾2~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法是：先按所述涂层原料及其含量备料，向所述涂层原料中加入占涂层原料80~150wt%的水，球磨，得到浆料，待用。再按所述浇注料本体原料及其含量备料，向浇注料本体原料中加入占浇注料本体原料6~12wt%的水，搅拌均匀，浇注到鱼雷罐罐盖的钢构件中，自然养护24h，得到鱼雷罐罐盖本体。然后在鱼雷罐罐盖本体表面喷涂或涂刷所述浆料，60℃~110℃条件下干燥24h，经500~900℃条件下烘烤2~4h，制得鱼雷罐罐盖内衬。
所述矾土均化料颗粒中Al2O3含量≥60wt%；矾土均化料颗粒的颗粒级配是：粒级为5~3mm的占矾土均化料颗粒28~51wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占矾土均化料颗粒21~39wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占矾土均化料颗粒17~36wt%。
所述矾土细粉中Al2O3含量≥85wt%；平均粒径≤0.088mm。
所述SiO2微粉中的SiO2含量≥95wt%；平均粒径<2μm。
所述氧化铝空心球的粒径为2~1mm。
所述耐火纤维颗粒的堆积密度<0.8g/cm3，耐压强度>10MPa，耐火纤维颗粒的粒径<3mm。
由于采用上述技术方案。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明以矾土均化料颗粒、焦宝石颗粒、氧化铝空心球、耐火纤维颗粒、矾土细粉、SiC细粉、莫来石纤维等作为浇注料本体的原料，所制成的轻质浇注料能明显降低鱼雷罐罐盖内衬的容重，改善了鱼雷罐罐盖的保温性能。与此同时，莫来石纤维和不锈钢纤维的引入提升了鱼雷罐罐盖内衬的强度。采用锂辉石、钾长石、硅微粉、碳酸钾、硅铝合金和丙烯酸树脂为原料制成浆料，喷涂或涂刷在浇注料本体表面，干燥后即可与浇注料牢固粘附。在烘烤过程中，涂层在该温度下不会成釉，其中碳酸钾和丙烯酸树脂会分解，留出许多微小气体通道，有利于浇注料本体中的水分充分排出，同时引入的硅铝合金会因氧化或反应提升涂层结合性，减少烘烤中涂层开裂、剥落的几率。在工作温度条件下，涂层会自动转变为高温釉层并封闭浇注料本体表面的绝大部分气孔，能大幅降低不锈钢纤维的氧化及腐蚀程度，使浇注料本体可以长期保持较高强度；更重要的是高温釉层的形成能显著阻隔CaF2、硫化物等有害物质对浇注料本体的渗透及侵蚀，也从而提升浇注料本体的抗侵蚀能力。
本发明所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为4~12MPa，耐压强度为24~53MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.5~1.5g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.2-0.8W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
因此，本发明具有保温性能好、强度高、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，先将本具体实施方式所涉及到的原料统一描述如下，在实施例中不再赘述：
所述矾土均化料颗粒中Al2O3含量≥60wt%；矾土均化料颗粒的颗粒级配是：粒级为5~3mm的占矾土均化料颗粒28~51wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占矾土均化料颗粒21~39wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占矾土均化料颗粒17~36wt%。
所述矾土细粉中Al2O3含量≥85wt%；平均粒径≤0.088mm。
所述SiO2微粉中的SiO2含量≥95wt%；平均粒径<2μm。
所述氧化铝空心球的粒径为2~1mm。
所述耐火纤维颗粒的堆积密度<0.8g/cm3，耐压强度>10MPa，耐火纤维颗粒的粒径<3mm。
实施例1
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒10~17wt%；
焦宝石颗粒17~24wt%；
氧化铝空心球21~28wt%；
耐火纤维颗粒6~11wt%；
矾土细粉15~18wt%；
SiC细粉1~3wt%；
蓝晶石细粉3~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维3~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石48~52wt%；
锂辉石32~38wt%；
硅微粉5~9wt%；
碳酸钾2.5~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法是：先按所述涂层原料及其含量备料，向所述涂层原料中加入占涂层原料80~150wt%的水，球磨，得到浆料，待用。再按所述浇注料本体原料及其含量备料，向浇注料本体原料中加入占浇注料本体原料6~12wt%的水，搅拌均匀，浇注到鱼雷罐罐盖的钢构件中，自然养护24h，得到鱼雷罐罐盖本体。然后在鱼雷罐罐盖本体表面喷涂或涂刷所述浆料，60℃~110℃条件下干燥24h，经500~900℃条件下烘烤2~4h，制得鱼雷罐罐盖内衬。
本实施例1所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为4~7MPa，耐压强度为24~30MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.5~0.9g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.3-0.5W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
实施例2
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒17~24wt%；
焦宝石颗粒11~17wt%；
氧化铝空心球14~21wt%；
耐火纤维颗粒11~16wt%；
矾土细粉13~15wt%；
SiC细粉2~4wt%；
蓝晶石细粉2~4wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维3~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石52~56wt%；
锂辉石26~32wt%；
硅微粉4~8wt%；
碳酸钾2.5~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法同实施例1。
本实施例2所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为6~10MPa，耐压强度为28~37MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.7~1.2g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.4-0.7W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
实施例3
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒24~32wt%；
焦宝石颗粒5~11wt%；
氧化铝空心球6~14wt%；
耐火纤维颗粒16~20wt%；
矾土细粉10~13wt%；
SiC细粉3~6wt%；
蓝晶石细粉2~4wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维2~4wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石56~60wt%；
锂辉石20~26wt%；
硅微粉3~7wt%；
碳酸钾2~2.5wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法同实施例1。
本实施例3所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为9~12MPa，耐压强度为41~53MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到1.1~1.5g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.5-0.8W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
实施例4
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒10~17wt%；
焦宝石颗粒11~17wt%；
氧化铝空心球6~14wt%；
耐火纤维颗粒16~20wt%；
矾土细粉15~18wt%；
SiC细粉3~6wt%；
蓝晶石细粉3~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维2~4wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石48~52wt%；
锂辉石32~38wt%；
硅微粉5~9wt%；
碳酸钾2.5~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法同实施例1。
本实施例4所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为7~11MPa，耐压强度为36~49MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.8~1.3g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.4-0.6W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
实施例5
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒17~24wt%；
焦宝石颗粒11~17wt%；
氧化铝空心球14~21wt%；
耐火纤维颗粒16~20wt%；
矾土细粉10~13wt%；
SiC细粉2~4wt%；
蓝晶石细粉3~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维3~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石52~56wt%；
锂辉石26~32wt%；
硅微粉4~8wt%；
碳酸钾2.5~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法同实施例1。
本实施例5所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为5~9MPa，耐压强度为29~38MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.6~1.0g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.3-0.5W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
实施例6
一种鱼雷罐罐盖内衬及其制备方法。所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成。
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒24~32wt%；
焦宝石颗粒5~11wt%；
氧化铝空心球14~21wt%；
耐火纤维颗粒6~11wt%；
矾土细粉15~18wt%；
SiC细粉3~6wt%；
蓝晶石细粉3~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维3~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%。
所述涂层原料及其含量是：
钾长石56~60wt%；
锂辉石20~26wt%；
硅微粉3~7wt%；
碳酸钾2~2.5wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%。
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法同实施例1。
本实施例6所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为8~11MPa，耐压强度为42~48MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.8~1.2g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.4-0.6W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下有益效果：
本具体实施方式以矾土均化料颗粒、焦宝石颗粒、氧化铝空心球、耐火纤维颗粒、矾土细粉、SiC细粉、莫来石纤维等作为浇注料本体的原料，所制成的轻质浇注料能明显降低鱼雷罐罐盖内衬的容重，改善了鱼雷罐罐盖的保温性能。与此同时，莫来石纤维和不锈钢纤维的引入提升了鱼雷罐罐盖内衬的强度。采用锂辉石、钾长石、硅微粉、碳酸钾、硅铝合金和丙烯酸树脂为原料制成浆料，喷涂或涂刷在浇注料本体表面，干燥后即可与浇注料牢固粘附。在烘烤过程中，涂层在该温度下不会成釉，其中碳酸钾和丙烯酸树脂会分解，留出许多微小气体通道，有利于浇注料本体中的水分充分排出，同时引入的硅铝合金会因氧化或反应提升涂层结合性，减少烘烤中涂层开裂、剥落的几率。在工作温度条件下，涂层会自动转变为高温釉层并封闭浇注料本体表面的绝大部分气孔，能大幅降低不锈钢纤维的氧化及腐蚀程度，使浇注料本体可以长期保持较高强度；更重要的是高温釉层的形成能显著阻隔CaF2、硫化物等有害物质对浇注料本体的渗透及侵蚀，也从而提升浇注料本体的抗侵蚀能力。
本具体实施方式所制得的鱼雷罐罐盖内衬经1300℃×3h处理后抗折强度为4~12MPa，耐压强度为24~53MPa，常温力学性能保持了重质耐火内衬而体积密度则达到轻质高强浇注料的水平，达到0.5~1.5g·cm-3，热导率及烧后线变化率均优于常规重质及轻质内衬材料，导热系数为0.2-0.8W/(m·K)；1100℃×3h进行碱侵蚀实验，无明显渗透和侵蚀，抗侵蚀性能优良。
因此，本具体实施方式具有保温性能好、强度高、抗侵蚀性能优良和使用寿命长的特点。

Claims (7)

1.一种鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于：所述鱼雷罐罐盖内衬由浇注料本体和涂层组成；
所述浇注料本体原料及其含量是：
矾土均化料颗粒10~32wt%；
焦宝石颗粒5~24wt%；
氧化铝空心球6~28wt%；
耐火纤维颗粒6~20wt%；
矾土细粉10~18wt%；
SiC细粉1~6wt%；
蓝晶石细粉2~5wt%；
SiO2微粉2~4wt%；
铝酸钙水泥3~6wt%；
莫来石纤维2~5wt%；
不锈钢钢纤维1~2wt%；
减水剂0.1~0.3wt%；
涂层原料及其含量是：
钾长石48~60wt%；
锂辉石20~38wt%；
硅微粉3~9wt%；
碳酸钾2~3wt%；
硅铝合金1~2wt%；
丙烯酸树脂4~7wt%；
所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法是：先按所述涂层原料及其含量备料，向所述涂层原料中加入占涂层原料80~150wt%的水，球磨，得到浆料，待用；再按所述浇注料本体原料及其含量备料，向浇注料本体原料中加入占浇注料本体原料6~12wt%的水，搅拌均匀，浇注到鱼雷罐罐盖的钢构件中，自然养护24h，得到鱼雷罐罐盖本体；然后在鱼雷罐罐盖本体表面喷涂或涂刷所述浆料，60℃~110℃条件下干燥24h，经500~900℃条件下烘烤2~4h，制得鱼雷罐罐盖内衬。
2.根据权利要求1所述的鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于所述矾土均化料颗粒中Al2O3含量≥60wt%；矾土均化料颗粒的颗粒级配是：粒级为5~3mm的占矾土均化料颗粒28~51wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm的占矾土均化料颗粒21~39wt%，粒径小于1mm且大于等于0.1mm的占矾土均化料颗粒17~36wt%。
3.根据权利要求1所述的鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于所述矾土细粉中Al2O3含量≥85wt%；平均粒径≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述的鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于所述SiO2微粉中的SiO2含量≥95wt%；平均粒径<2μm。
5.根据权利要求1所述的鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于所述氧化铝空心球的粒径为2~1mm。
6.根据权利要求1所述的鱼雷罐罐盖内衬的制备方法，其特征在于所述耐火纤维颗粒的堆积密度<0.8g/cm3，耐压强度>10MPa，耐火纤维颗粒的粒径<3mm。
7.一种鱼雷罐罐盖内衬，其特征在于所述鱼雷罐罐盖内衬是根据权利要求1~6项中任一项所述鱼雷罐罐盖内衬的制备方法所制备的鱼雷罐罐盖内衬。
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