CN106977187A - 矿热炉、铸造用多功能可塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开矿热炉、铸造用多功能可塑料及其制备方法，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂；骨料为30‑75重量份，粉料为30‑50重量份，无机结合剂为12‑20重量份。本发明矿热炉、铸造用多功能可塑料具有如下优点：1)可塑性能好、施工方便、可以任意成型或修补耐火材料工作衬。2)抗化学侵蚀性能好，抗剥落性能好，能够抵抗温度骤变对耐火材料工作衬的损毁。3)保质期限6个月以上，可以满足远距离运输，运输和保存过程受环境温度影响小。

Description

矿热炉、铸造用多功能可塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，特别是一种矿热炉、铸造用多功能可塑料及其制备方法。
背景技术
矿热炉是采用碳质和镁质耐火材料作炉衬，使用自焙电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧以及电流通过炉料的电阻而产生的能量来熔炼并提供化学反应条件。陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。目前矿热炉冶炼面对的原料贫矿化造成炉渣比例高达80％以上，为了提高金属回收率，冶炼温度由1470～1500℃提升到1500～1550℃，出渣次数增多、出铁次数明显减少。出铁口泥套、铁沟系统普遍采用的碳素结合捣打料或水泥结合浇注耐火材料，受高温渣铁的侵蚀和温度变化很容易发生化学侵蚀和物理冲刷造成的损毁；造成损毁的耐火材料修补采用碳素结合捣打料或水泥结合浇注耐火材料需要经过清理拆除、支模、成型和长周期烘烤，维修费用大、周期长，劳动量大。
此外，铸造工艺用浇包是专门用来盛运和浇注钢水的容器，在使用过程中会发生浇注的内衬耐火材料变薄、局部区域发生耐火砖外漏现象，为了保证设备和操作人员的安全，需要对损毁部位进行清理、挖补、浇注和烘烤方可投入使用。传统的浇注耐火材料制作的浇包料不耐侵蚀、维修频率高，需要每使用一个班组后必须进行清理和维护，给操作人员带来很多的劳动量，特别是清理包壁和包底的附着的钢渣，难于清理干净。现有技术也有用可塑料来修补的，但这些可塑料的保质期较短，最多3个月左右，影响了使用。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种保质期长，抗侵蚀性好、成本低的矿热炉用修补料，并提供一种使工作层能够实现自致密化的多功能可塑料，具备良好的可塑性能、任意成型、运输和保存过程受环境温度影响小，抗高温熔渣渗透和侵蚀能力强，抗剥落性能良好的特性，以满足矿热炉铁沟系统和铸造工艺用浇包的使用寿命要求。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂；骨料为30-75重量份，粉料为30-50重量份，无机结合剂为12-20重量份。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料，骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为10-30份，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为10-20份，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为10-25份。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料，粉料的粒径小于或等于0.074mm，由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉10～25份、刚玉粉10～20份、蓝晶石粉3～10份、硅微粉0.5～5份、氧化铬粉1～20份。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料，骨料为棕刚玉、白刚玉和高铝料中的一种或多种。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料，氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料，无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝(体积密度1.5g/cm3)，液体磷酸为3～8重量份，液体磷酸二氢铝为10～15重量份。
矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：骨料为30-75重量份，粉料为30-50重量份，无机结合剂为12-20重量份；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为10-30份，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为10-20份，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为10-25份；粉料的粒径小于或等于0.074mm，由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉10～25份、刚玉粉10～20份、蓝晶石粉3～10份、硅微粉0.5～5份、氧化铬粉1～20份。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
上述矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝(体积密度1.5g/cm3)，液体磷酸为3～8重量份，液体磷酸二氢铝为10～15重量份；在步骤(3)中：先加入液体磷酸，再加入液体磷酸二氢铝；或者先加入液体磷酸二氢铝，再加入液体磷酸；或者将液体磷酸二氢铝和液体磷酸混匀后再加入。
本发明的有益效果如下：
本发明制备出的多功能可塑料在高温环境下经过烧结作用，工作层表面发生自致密化和莫来石化，使得表层的孔径尺寸整体变小，显著提高工作衬表层的抗熔渣侵蚀渗透能力，达到甚至超过矿热炉铁沟系统或铸造工艺浇包用传统耐火材料工作衬的使用寿命。具有如下优点：1)可塑性能好、施工方便、可以任意成型或修补耐火材料工作衬。2)抗化学侵蚀性能好，抗剥落性能好，能够抵抗温度骤变对耐火材料工作衬的损毁。3)保质期限6个月以上，可以满足远距离运输，运输和保存过程受环境温度影响小。
中国是合金生产大国，合金冶炼炉众多，所用的修补料多为国内供货，保质期为3个月左右，本发明提供的可塑料保持期达6月以上，大幅度提高了质保期，降低了成本；通过大量的实验，本修补料引入氧化铬来改善抗侵蚀性，使用寿命大幅度提高，与不用氧化铬对比抗侵蚀性可提高20-35％。
具体实施方式
实施例1：
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂。
骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为15千克，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为16千克，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为15千克。本实施例中所述骨料为棕刚玉。
粉料由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉16千克、棕刚玉粉12千克、蓝晶石粉5千克、硅微粉2.5千克、氧化铬粉2.5千克。
氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉的粒度小于或等于0.074mm、硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉的粒度小于或等于0.074mm、蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝(体积密度1.5g/cm3)，液体磷酸为5千克，液体磷酸二氢铝为11千克。
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：按照上述骨料、粉料、无机结合剂的组成准备原料；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料1500℃×3h烧制后的常温耐压强度为60～65MPa，常温抗折强度为15～20MPa，体积密度为：2.55～2.70g/cm3。保质期6个月以上。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料用于矿热炉出铁口泥套、铁沟以及铸造工艺中浇包内衬耐火材料的修补，修补部分的使用寿命比原始耐火材料工作衬的使用寿命更长。
实施例2：
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂。
骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为16千克，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为16千克，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为14千克。本实施例中所述骨料为棕刚玉和白刚玉，并且每种粒径的棕刚玉和白刚玉各占50wt％。
粉料由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉18千克、棕刚玉粉10千克、蓝晶石粉5千克、硅微粉2千克、氧化铬粉3千克。
氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉的粒度小于或等于0.074mm、硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉的粒度小于或等于0.074mm、蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝(体积密度1.5g/cm3)，液体磷酸为6千克，液体磷酸二氢铝为10千克。
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：按照上述骨料、粉料、无机结合剂的组成准备原料；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
本实施例所制备的的矿热炉、铸造用多功能可塑料1500℃×3h烧制后的常温耐压强度为62～70MPa，常温抗折强度为15～20MPa，体积密度为：2.55～2.70g/cm3。保质期6个月以上。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料用于矿热炉出铁口泥套、铁沟以及铸造工艺中浇包内衬耐火材料的修补，修补部分的使用寿命比原始耐火材料工作衬的使用寿命更长。
实施例3：
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂。
骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的高铝料为14千克，粒径大于1mm且小于或等于3mm的棕刚玉为18千克，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的棕刚玉为14千克。
粉料由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉16千克、棕刚玉粉11千克、蓝晶石粉5千克、硅微粉3千克、氧化铬粉2.5千克。
氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉的粒度小于或等于0.074mm、硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉的粒度小于或等于0.074mm、蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝(体积密度1.5g/cm3)，液体磷酸为6千克，液体磷酸二氢铝为10.5千克。
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：按照上述骨料、粉料、无机结合剂的组成准备原料；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
本实施例所制备的的矿热炉、铸造用多功能可塑料1500℃×3h烧制后的常温耐压强度为58～65MPa，常温抗折强度为13～18MPa，体积密度为：2.55～2.65g/cm3。保质期6个月以上。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料用于矿热炉出铁口泥套、铁沟以及铸造工艺中浇包内衬耐火材料的修补，修补部分的使用寿命比原始耐火材料工作衬的使用寿命更长。
实施例4
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂。
骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的高铝料为14千克，粒径大于1mm且小于或等于3mm的白刚玉为18千克，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的白刚玉为14千克。
粉料由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉10.5千克、棕刚玉粉10.5千克、蓝晶石粉3.5千克、硅微粉1千克、氧化铬粉12份。
氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉的粒度小于或等于0.074mm、硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉的粒度小于或等于0.074mm、蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体液体磷酸二氢铝，液体磷酸为6千克，液体液体磷酸二氢铝为10.5千克。
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：按照上述骨料、粉料、无机结合剂的组成准备原料；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
本实施例所制备的的矿热炉、铸造用多功能可塑料1500℃×3h烧制后的常温耐压强度为58～65MPa，常温抗折强度为14～19MPa，体积密度为：2.55～2.65g/cm3。保质期6个月以上。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料用于矿热炉出铁口泥套、铁沟以及铸造工艺中浇包内衬耐火材料的修补，修补部分的使用寿命比原始耐火材料工作衬的使用寿命更长。
实施例5
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂。
骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的高铝料为13千克，粒径大于1mm且小于或等于3mm的白刚玉为14千克，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的棕刚玉为13千克。
粉料由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉11千克、棕刚玉粉11千克、蓝晶石粉3.5千克、硅微粉1千克、氧化铬粉18份。
氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉的粒度小于或等于0.074mm、硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉的粒度小于或等于0.074mm、蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体液体磷酸二氢铝，液体磷酸为6千克，液体液体磷酸二氢铝为10.5千克。
本实施例矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：按照上述骨料、粉料、无机结合剂的组成准备原料；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
本实施例所制备的的矿热炉、铸造用多功能可塑料1500℃×3h烧制后的常温耐压强度为58～65MPa，常温抗折强度为14～19MPa，体积密度为：2.55～2.65g/cm3。保质期6个月以上。
本实施例所制备的矿热炉、铸造用多功能可塑料用于矿热炉出铁口泥套、铁沟以及铸造工艺中浇包内衬耐火材料的修补，修补部分的使用寿命比原始耐火材料工作衬的使用寿命更长。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，由A部分和B部分组成，A部分由骨料和粉料，B部分为液体的无机结合剂；骨料为30-75重量份，粉料为30-50重量份，无机结合剂为12-20重量份。
2.根据权利要求1所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为10-30份，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为10-20份，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为10-25份。
3.根据权利要求1所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，粉料的粒径小于或等于0.074mm，由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉10～25份、刚玉粉10～20份、蓝晶石粉3～10份、硅微粉0.5～5份、氧化铬粉1～20份。
4.根据权利要求1所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，骨料为棕刚玉、白刚玉和高铝料中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
6.根据权利要求1所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料，其特征在于，无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝，液体磷酸为3～8重量份，液体磷酸二氢铝为10～15重量份。
7.矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)备料：骨料为30-75重量份，粉料为30-50重量份，无机结合剂为12-20重量份；
(2)将骨料在混碾设备中低速混合2～3分钟；
(3)加入无机结合剂混碾3～5分钟；
(4)将粉料预先混合均匀，然后加入到步骤(3)中得到的混合物中，混碾10-15分钟；经过困料、压块和密封包装后得到矿热炉、铸造用多功能可塑料。
8.根据权利要求7所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，其特征在于，骨料由如下重量份数的组分组成：粒径大于3mm且小于或等于5mm的骨料为10-30份，粒径大于1mm且小于或等于3mm的骨料为10-20份，粒径大于0.074mm且小于或等于1mm的骨料为10-25份；粉料的粒径小于或等于0.074mm，由如下重量分数的组分组成：氧化铝微粉10～25份、刚玉粉10～20份、蓝晶石粉3～10份、硅微粉0.5～5份、氧化铬粉1～20份。
9.根据权利要求8所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，其特征在于，氧化铝微粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铝微粉中的Al2O3含量大于或等于99wt％，刚玉粉的粒度小于或等于0.074mm、刚玉粉中的Al2O3含量大于或等于97wt％，硅微粉中SiO2含量大于或等于92wt％，蓝晶石粉中Al2O3含量为53～58wt％，氧化铬粉的粒度小于或等于0.045mm、氧化铬粉中的Cr2O3含量大于或等于99wt％。
10.根据权利要求9所述的矿热炉、铸造用多功能可塑料的制备方法，其特征在于，无机结合剂为浓度为60wt％的液体磷酸和液体磷酸二氢铝，液体磷酸为3～8重量份，液体磷酸二氢铝为10～15重量份；在步骤(3)中：先加入液体磷酸，再加入液体磷酸二氢铝；或者先加入液体磷酸二氢铝，再加入液体磷酸；或者将液体磷酸二氢铝和液体磷酸混匀后加入。
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