CN107266086A

CN107266086A - 一种钢纤维耐火浇注料

Info

Publication number: CN107266086A
Application number: CN201710444746.5A
Authority: CN
Inventors: 徐华
Original assignee: Changxin Huayue Refractory Material Factory
Current assignee: Changxin Huayue Refractory Material Factory
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-10-20

Abstract

本发明涉及耐火材料技术领域，具体而言涉及一种钢纤维耐火浇注料。本发明一种钢纤维耐火浇注料，包括以下重量份的原料：高铝骨料53～75份、高铝细粉11~16份，低温烧结剂1~3份，镁铝尖晶石5~10份、α‑Al2O3微粉5~10份、硅微粉5~10份、水泥1~5份，减水剂0.02~0.2份，氧化锆1~5份、三聚磷酸钠0.1~0.5份、钢纤维0.1~0.5份、莫来石纤维15~25份、木质素磺酸钠0.5~1份、氮化硅6~10份、环氧树脂5～10份。本发明一种钢纤维耐火浇注料具有较高的耐热性能和较好的耐碱性、耐磨性及热震稳定性。

Description

一种钢纤维耐火浇注料

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体而言涉及一种钢纤维耐火浇注料。

背景技术

与定性耐火制品相比，以耐火浇注料为代表的不定形耐火材料具有工艺流程短、生产能耗及成本低、使用方便、适用范围广、整体性及使用效果好等优势，因而在世界范围内得到了迅速发展，其在整个耐火材料中所占的比重越来越高。在一些耐火材料技术先进的国家中，不定形耐火材料的产量已经接近甚至超过了定形制品的产量。

例如，目前日本不定形耐火材料产量占整个耐火材料的比例达到了60%左右；美国的为50%左右；英、德、法等国为40%~50%。如今，耐火浇注料已经被广泛地应用于冶金、建材、电力、化工等工业领域的高温设备中，例如，在水泥窑系统中，现已大量应用了各种材质的耐火浇注料。

新型干法窑中，分解炉锥部、预燃室、窑尾斜坡等，因热负荷高，要经受故障停窑的急冷冲击，较常使用的这些部位的是钢纤维浇注料或高铝质低水泥浇注料，由于目前的生产过程中这些地方容易堵料，经过机械或热冲击的影响，对浇注料的损坏非常严重，经常停窑检修，这些部位所用的浇注料同时具有较高的耐热性能和较好的耐碱性、耐磨性及热震稳定性。

发明内容

为了解决目前存在的问题，提供一种具有较高的耐热性能和较好的耐碱性、耐磨性及热震稳定性的钢纤维耐火浇注料。本发明采用以下技术方案：

一种钢纤维耐火浇注料，包括以下重量份的原料：

高铝骨料53～75份、高铝细粉11~16份，低温烧结剂1~3份，镁铝尖晶石5~10份、α-Al2O3微粉5~10份、硅微粉5~10份、水泥1~5份，减水剂0.02~0.2份，氧化锆1~5份、三聚磷酸钠0.1~0.5份、钢纤维0.1~0.5份、莫来石纤维15~25份、木质素磺酸钠0.5~1份、氮化硅6~10份、环氧树脂5～10份。

首先本发明采用了高铝骨料和高铝细粉共同使用的方案，首先采用高铝骨料可以提高材料的韧性和机械强度，同时可以保证材料具有良好的耐高温能力，高铝细粉可以填充在骨料之间的空隙中，加强了材料的混合，使材料更加密实，增强了晶体之间的结合强度，进一步提高了材料的韧性和内部强度，进而提高材料的抗高温蠕变性、热震稳定性。

其次本发明使用了氮化硅和氧化锆配合使用的方案，两者都是非常优秀的耐高温材料，在两者配合使用的时候不仅可以提高材料的耐高温能力，同时也可以提高材料的抗氧化能力，以及抗腐蚀能力。

同时本发明采用了此外本发明还使用了氮化硅、硅微粉、氧化铝粉及莫来石纤维配合使用的方案，在本发明中莫来石纤维同钢纤维共同作用散布在骨料颗粒之间，相互连结，可以起到固定材料，加强材料各组分之间的连结作用，形成的细小空隙可以固定其他微粒组分，起到加强材料的韧性，耐磨性，导热性和抗冲击强度的作用，同时与环氧树脂共同作用起到改善材料的表面润湿性的作用，可以使得其他原料易于熔渗，从而可以降低反应温度和烧结时间，节约成本。同时少量的氮化硅可以起到粘结其他晶体从而增强材料的抗热震性的作用。

而三聚磷酸铝具有防火、耐热的特点，而且有助于提高涂料的耐磨性，同时也提高本发明的耐火能力和阻燃能力。

本发明还使用了环氧树脂，环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，在本发明中与木质素磺酸钠形成具有三向网状结构的高聚物。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，同时具有优异的粘接强度，与上述的莫来石和钢纤维共同作用提高了材料的硬度高，柔韧性。

作为优选，所述钢纤维采用314不锈钢。

314不锈钢具有良好是耐高温能力和机械性能，可以提高本发明的机械性能，耐腐蚀能力及抗热震能力。

作为优选，所述的钢纤维的直径为0.05～0.15mm，长度为10～15mm。

本发明采用的钢纤维直径小，可以很好地分布在细密的骨料之间，减小了钢纤维之间的距离，加强了钢纤维的作用能力。

作为优选，所述的硅微粉的粒度为80~100目。

这个粒度的硅微粉较容易在材料中良好分散，同时可以非常好地散布在所述的网状结构中，起到改善材料机械性能，提高材料耐高温能力及耐腐蚀能力的作用。

作为优选，所述减水剂为的聚丙烯酰胺。

聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，与所述的莫来石纤维和钢纤维及环氧树脂共同作用在本发明中可以在在颗粒之间起链接架桥作用，提高本发明的机械性能，耐腐蚀能力及抗热震能力。

作为优选，所述的高铝骨料由直径为10~15mm的高铝骨料为23~30份，直径为5~10mm的高铝骨料为12~17份，直径为3~5mm的高铝骨料为8~13份，直径为1~3mm的高铝骨料为10~15份组成。

本发明采用了4种不同粒度骨料的配比，这是因为骨料粒度对钢纤维具有影响作用，第一当骨料粒度大的时候，钢纤维之间的间距过大，作用力较小，不能很好的发挥作用，而当骨料粒度太小时，钢纤维之间会发生聚束作用，发生相互干扰，影响其作用能力，因此本发明采用了这种配比。而且本发明选用了这种骨料配比的同时还用莫来石等其他纤维材料加强了钢纤维的作用能力。

作为优选，所述的莫来石纤维经过以下处理：

(1)在莫来石纤维表面涂抹硅酸盐胶粘剂，然后将其在加热灯下放置24~36h烘干固化；

(2)取9重量份的二硅化钼粉末和1重量份的氮化硼粉末，放于无水乙醇中，进行搅拌得到混合物；

（3）将步骤(2)中所述的混合物涂在步骤（1）处理过的莫来石纤维表面，以加热灯下干燥1~1.5h；

(4)将步骤（3）中干燥后的莫来石纤维进行加热烧结。

二硅化钼具有很好的高温抗氧化能力及耐高温能力，但与莫来石纤维的润湿性差，本发明通过使用硅酸盐胶粘剂，改善了莫来石纤维的表面能力，增强了莫来石纤维的表面活性，使得二硅化钼在莫来石纤维表面形成了致密的涂层，从而增强了莫来石纤维的机械强度和抗冲击能力，进一步增强了本发明的抗热震性和耐火能力。

作为优选，在步骤（2）中所述的搅拌操作转速为200~300r/min，搅拌时间为1~1.5h。

作为优选，在步骤（4）中所述的加热操作，所述的加热温度为1300~1400摄氏度，加热时间为2~4h。

作为优选，在100重量份所述的硅酸盐胶粘剂中包括有氟硅酸钠30~40份及六钛酸钾晶须5~10份，铜粉10~20份。

通过加入氟硅酸钠，氟硅酸钠可以与硅酸盐中的碱金属氧化物生成氟化钠和胶体氧化硅，起到硅酸盐的水解，可以起到使固化后的涂膜致密的作用，提高了硅酸盐胶粘剂的耐水能力加强了莫来石与氧化钼之间的粘结效果；加入了六钛酸钾晶须是因为首先六钛酸钾可以加强胶黏剂的防水能力，同时六钛酸钾晶须具有结构细密强度高等机械性能，在胶黏剂中均匀分散，形成纤维复合材料起到骨架作用，可以减少缺陷的形成，有效传递应力，使内聚强度增大，从而提高了粘结剂的粘结力，进一步加强了莫来石与氧化钼之间的粘结效果，而且对莫来石晶须也有辅助作用，而加入了铜粉的作用在于减少粘结剂的脆性，使固化物更加致密，从而改善莫来石纤维的机械强度。

本发明的有益效果在于（1）本发明具有较高的耐热性能（2）本发明较好的耐碱性、耐磨性（3）本发明具有良好的热震稳定性和抗高温蠕变性。

具体实施方式

实施例1

一种钢纤维耐火浇注料，包括以下重量份的原料：

直径为10~15mm的高铝骨料为23份、直径为5~10mm的高铝骨料为12份、直径为3~5mm的高铝骨料为8份，直径为1~3mm的高铝骨料为10份、高铝细粉11份，低温烧结剂1份，增强剂1份，镁铝尖晶石5份、α-Al2O3微粉5份、粒度为80目硅微粉5份、水泥1份，聚丙烯酰胺0.02份，氧化锆1份、三聚磷酸钠0.1份、314不锈钢钢纤维0.1份、莫来石纤维15份、木质素磺酸钠0.5份、氮化硅6份、环氧树脂5份。

其中所述的钢纤维的直径为0.05mm，长度为15mm。

在本实施例中莫来石纤维经过以下处理：

(1)在莫来石纤维表面涂抹硅酸盐胶粘剂，然后将其在加热灯下放置24h烘干固化；

(2)取9重量份的二硅化钼粉末和1重量份的氮化硼粉末，放于无水乙醇中，进行搅拌得到混合物搅拌操作转速为200r/min，搅拌时间为1h；

（3）将步骤(2)中所述的混合物涂在步骤（1）处理过的莫来石纤维表面，以加热灯下干燥1h；

(4)将步骤3中干燥后的莫来石纤维进行加热烧结，加热温度为1400摄氏度，加热时间为4h。

实施例2

一种钢纤维耐火浇注料，包括以下重量份的原料：

直径为10~15mm的高铝骨料为30份、直径为5~10mm的高铝骨料为17份、直径为3~5mm的高铝骨料为13份，直径为1~3mm的高铝骨料为15份、高铝细粉16份，低温烧结剂3份，增强剂3份，镁铝尖晶石10份、α-Al2O3微粉10份、粒度为80目硅微粉10份、水泥5份，聚丙烯酰胺0.2份，氧化锆5份、三聚磷酸钠0.5份、314不锈钢钢纤维0.5份、莫来石纤维25份、木质素磺酸钠1份、氮化硅10份、环氧树脂10份。

其中所述的钢纤维的直径为0.05mm，长度为15mm。

在本实施例中莫来石纤维经过以下处理：

实施例3

一种钢纤维耐火浇注料，包括以下重量份的原料：

直径为10~15mm的高铝骨料为25份、直径为5~10mm的高铝骨料为15份、直径为3~5mm的高铝骨料为10份，直径为1~3mm的高铝骨料为13份、高铝细粉15份，低温烧结剂3份，增强剂3份，镁铝尖晶石7份、α-Al2O3微粉7份、粒度为80目硅微粉7份、水泥3份，聚丙烯酰胺0.1份，氧化锆4份、三聚磷酸钠0.4份、314不锈钢钢纤维0.5份、莫来石纤维19份、木质素磺酸钠01份、氮化硅6份、环氧树脂10份。

其中所述的钢纤维的直径为0.05mm，长度为15mm。

在本实施例中莫来石纤维经过以下处理：

对本发明优选实施例3进行检测本发明的耐火度为1790摄氏度，在1450摄氏度处理3小时后抗折强度为11.47MPa。同样在1450摄氏度处理3小时后烧后线变化（%）为0.2。将处理后的样品剖开观察，无严重的渣侵情况，敲击熔渣，发生脱落，证明对熔渣不具有良好粘性。

而且然后对实施例3进行检测，荷重软化温度 1780℃，在Taber磨耗试验机上以磨轮旋转1000次得到磨耗量为42.1g。

对于抗热震性的检测，本发明将优选实施例3的材料经过1450摄氏度3小时处理测其抗折强度，抗折强度为18.8MPa然后在1100摄氏度保温20min后再20摄氏度冷水中急冷，反复进行10次，抗折强度为9.6MPa。

对本发明耐腐蚀性进行对比检测：

将本发明放入含有10%NaOH的溶液中，在室温下放置280小时，进行碱腐蚀后取出洗涤干燥后秤量，得到如下结果，本发明的腐蚀量Ｘ为0.013。

将本发明放入含有10%HCl的溶液中，在室温下放置280小时，进行碱腐蚀后取出洗涤干燥后秤量，得到如下结果，本发明的腐蚀量Ｘ为0.007。

腐蚀量X通过以下方程计算Ｘ＝Δｍ／ｍ

Δｍ为腐蚀后减少的质量，ｍ为原来的总质量

综上所述，本发明具有良好的耐热能力和热震稳定性和抗高温蠕变性和耐腐蚀能力。

Claims

1.一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

高铝骨料53～75份、高铝细粉11~16份，低温烧结剂1~3份，增强剂1~3份，镁铝尖晶石5~10份、α-Al2O3微粉5~10份、硅微粉5~10份、水泥1~5份，减水剂0.02~0.2份，氧化锆1~5份、三聚磷酸钠0.1~0.5份、钢纤维0.1~0.5份、莫来石纤维15~25份、木质素磺酸钠0.5~1份、氮化硅6~10份、环氧树脂5～10份。

2.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述钢纤维采用314不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述的钢纤维的直径为0.05～0.15mm，长度为10～15mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述的硅微粉的粒度为80~100目。

5.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述减水剂为的聚丙烯酰胺。

6.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述的高铝骨料由直径为10~15mm的高铝骨料为23~30份，直径为5~10mm的高铝骨料为12~17份，直径为3~5mm的高铝骨料为8~13份，直径为1~3mm的高铝骨料为10~15份组成。

7.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：所述的莫来石纤维经过以下处理：

(2)取7~9重量份的二硅化钼粉末和1~3重量份的氮化硼粉末，放于无水乙醇中，进行搅拌得到混合物；

(4)将步骤3中干燥后的莫来石纤维进行加热烧结。

8.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：在步骤（2）中所述的搅拌操作转速为200~300r/min，搅拌时间为1~1.5h。

9.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：在步骤（4）中所述的加热操作，所述的加热温度为1300~1400摄氏度，加热时间为2~4h。

10.根据权利要求1所述的一种钢纤维耐火浇注料，其特征在于：在100重量份所述的硅酸盐胶粘剂中包括有氟硅酸钠30~40份及六钛酸钾晶须5~10份，铜粉10~20份。