CN109133881A - 一种耐火浇注料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种耐火浇注料。本发明提供一种耐火浇注料，包括如下组分：电熔刚玉10‑5、电熔刚玉5‑3、电熔刚玉3‑1、电熔刚玉1‑0、碳化硅粉1‑0、碳化硅粉‑200M、氧化铝粉、球状沥青、金属硅粉、促凝剂、金属铝粉、有机纤维、粉状结合剂。本发明的耐火浇注料及其形成的出铁沟耐材，主要优点为高温性能更好这主要是由于该类浇注料在高温处理时莫来石相的形成，避免了水泥与SiO2反应形成的液相，提高材料的高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种耐火浇注料。
背景技术
出铁沟作为高炉冶金领域的重要设施，其性能对整体的生产成本有重要的影响。通过改进出铁沟耐材的配方，以提高出铁沟受铁的周期，减少材料的单耗，可以使项目的利益最大化。
目前出铁沟浇注料均是采用低水泥浇注料体系，无水泥体系一直是出铁沟乃至整个耐火材料行业的发展方向。目前应用比较广泛，发展比较成熟的就是硅溶胶结合无水泥浇注料。与低水泥浇注料相比，硅溶胶结合无水泥浇注料的主要优点为快干、高温性能好。这主要是由于该类浇注料在高温处理时莫来石相的形成，避免了水泥与SiO2反应形成的液相，提高材料的高温性能。但硅溶胶结合无水泥浇注料同时存在较大的缺陷，例如：生坯强度不足导致脱模和施工问题；其凝结时间受温度和pH值的影响很难满足现场施工条件；硅溶胶是一种水基液体粘合剂，低温条件下的储存、运输和施工具有挑战。这些缺陷很大程度的限制了这种浇注料的大范围使用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐火浇注料，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种耐火浇注料，按重量百分比计，包括如下组分：
在本发明一些实施方式中，所述电熔刚玉中Al2O3含量≥95wt％。
在本发明一些实施方式中，所述碳化硅粉中SiC含量≥97wt％。
在本发明一些实施方式中，所述氧化铝粉中Al2O3含量≥99wt％，所述氧化铝粉的粒度≤2μm。
在本发明一些实施方式中，所述球状沥青的软化点为120℃，粒径为0.2-0.5mm。
在本发明一些实施方式中，所述金属硅粉的Si含量≥97wt％，所述金属硅粉的粒度符合：-200目≥95wt％。
在本发明一些实施方式中，所述促凝剂选自MgO、偏铝酸钠中的一种或多种的组合。
在本发明一些实施方式中，所述金属铝粉的粒度符合：-200目≥95％。
在本发明一些实施方式中，所述有机纤维的熔化温度为70～80℃。
在本发明一些实施方式中，所述的粉状结合剂选自SioxX-Zero。
本发明另一方面提供所述的耐火浇注料在出铁沟耐材制备领域的用途。
本发明另一方面提供一种出铁沟耐材，由所述的耐火浇注料制备获得。
本发明另一方面提供所述出铁沟耐材的制备方法，包括：将所述的耐火浇注料与适量水混合，硬化。
具体实施方式
本发明发明人通过大量实验以外发现，通过特定的组分和配比，可以提供性能优良的耐火浇注料，所述耐火浇注料所形成的出铁沟耐材具有更加优良的高温力学性能，在此基础上完成了本发明。
本发明第一方面提供一种耐火浇注料，按重量百分比计，包括如下组分：
本发明所提供的耐火浇注料中，所述电熔刚玉通常指以工业氧化铝或煅烧氧化铝为原料，在电弧炉内高温融化而成的材料，电熔刚玉通常晶粒完整粗大，化学稳定性高。所述耐火浇注料中，可以包括25-30wt％、25-26wt％、26-27wt％、27-28wt％、28-29wt％、或29-30wt％电熔刚玉10-5。所述电熔刚玉10-5通常指粒径为5mm至10mm部分所占比例≥90wt％的电熔刚玉。所述耐火浇注料中，可以包括15-18wt％、15-16wt％、16-17wt％、或17-18wt％电熔刚玉5-3。所述电熔刚玉5-3通常指粒径为3mm至5mm部分所占比例≥90wt％的电熔刚玉。所述耐火浇注料中，可以包括10-13wt％、10-11wt％、11-12wt％、或12-13wt％电熔刚玉3-1。所述电熔刚玉3-1通常指粒径为1mm至3mm部分所占比例≥90wt％的电熔刚玉。所述耐火浇注料中，可以包括3-5wt％、3-3.5wt％、3.5-4wt％、4-4.5wt％或4.5-5wt％电熔刚玉3-1。所述电熔刚玉1-0通常指粒径为不大于1mm部分所占比例≥90％的电熔刚玉。本发明所使用的电熔刚玉中，Al2O3含量通常≥95wt％。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括8-10wt％、8-8.5wt％、8.5-9wt％、9-9.5wt％或9.5-10wt％碳化硅粉1-0。本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括15-18wt％、15-16wt％、16-17wt％、或17-18wt％碳化硅粉-200M。所述碳化硅粉即碳化硅的粉末，所述碳化硅粉中SiC的含量通常≥97wt％。所述碳化硅1-0通常指粒径为不大于1mm部分所占比例≥90wt％的碳化硅，所述碳化硅粉-200M通常指粒径为200M以下所占比例≥95wt％的碳化硅粉末。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括8-10wt％、8-8.5wt％、8.5-9wt％、9-9.5wt％或9.5-10wt％氧化铝粉。所述氧化铝粉即氧化铝的粉末，所述氧化铝粉中Al2O3的含量通常≥99wt％。所述氧化铝粉通常具有相对较小的粒度，例如，所述氧化铝粉的粒度≤2μm。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括2-3wt％、2-2.2wt％、2.2-2.4wt％、2.4-2.6wt％、2.6-2.8wt％或2.8-3wt％球状沥青。所述球状沥青通常指外观为细小颗粒的沥青，例如，所述球状沥青的粒径可以为0.2-0.5mm，其软化点可以为120℃(方法参照GB/T4507-2014)。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括1-2wt％、1-1.2wt％、1.2-1.4wt％、1.4-1.6wt％、1.6-1.8wt％或1.8-2wt％金属硅粉。所述金属硅粉即金属硅的粉末，所述金属硅通常是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品。所述金属硅粉中，Si含量通常≥97wt％，所述金属硅粉的粒度符合：-200目≥95wt％，即粒度≤200目的部分所占的比例≥95wt％。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括0.05-0.1wt％、0.05-0.06wt％、0.06-0.07wt％、0.07-0.08wt％、0.08-0.09wt％或0.09-0.1wt％促凝剂。所述促凝剂可以包括MgO、偏铝酸钠等中的一种或多种的组合。在本发明一具体实施方式中，促凝剂中MgO的含量≥95wt％。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括0.1-0.15wt％、0.1-0.11wt％、0.11-0.12wt％、0.12-0.13wt％、0.13-0.14wt％或0.14-0.15wt％金属铝粉。所述金属铝粉的粒度通常符合：-200目≥95％。所述金属铝粉中通常具有较高的A含量，例如，是Al含量通常≥97wt％。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括0.02-0.04wt％、0.02-0.025wt％、0.025-0.03wt％、0.03-0.035wt％、或0.035-0.04wt％有机纤维。所述有机纤维通常可以具有一定的熔化温度，例如，其熔化温度通常可以为70～80℃。
本发明所提供的耐火浇注料中，可以包括3-5wt％、3-3.5wt％、3.5-4wt％、4-4.5wt％、或4.5-5wt％粉状结合剂。所述的粉状结合剂选自SioxX-Zero，供应商为埃肯国际贸易(上海)有限公司，所述SioxX-Zero是一种(Al2O3+SiO2)％含量在95％以上的复合型结合剂。
本发明第二方面提供所述的耐火浇注料的制备方法，包括：将各原料混合，即得所述耐火浇注料。
本发明第三方面提供所述的耐火浇注料在出铁沟耐材制备领域的用途。
本发明第四方面提供一种出铁沟耐材，由所述的耐火浇注料制备获得。
本发明第五方面提供所述出铁沟耐材的制备方法，包括：将所述的耐火浇注料与适量水混合，硬化成型。本领域技术人员可选择合适的方法，通过所述耐火浇注料，制备所述出铁沟耐材，通常来说，可以将所述耐火浇注料与适量的水混合，形成浆体，浇筑，硬化成型以后，即得所述出铁沟耐材。
如上所述，本发明的耐火浇注料及其形成的出铁沟耐材，具有以下有益效果：
1)硅溶胶结合无水泥浇注料在施工搅拌时需要添加水基液态硅溶胶，然而水基液态硅溶胶存在低温储存、运输和施工不便的缺点。本发明由于采用的是粉状结合剂，施工时和低水泥浇注料一样，用水来搅拌施工，储存、运输及施工更加的方便。
2)与低水泥浇注料相比，本发明的主要优点为可快速干燥，这主要是低水泥结合浇注料在施工完后存在结合水，结合水需要在250-400℃烘烤才能排出，烘烤制度不合适还存在爆裂的危险。而本发明由于不含水泥，施工完后的出铁沟只含自由水，在100-200℃烘烤足够长时间以后，就能实现快速烘烤。
3)与低水泥浇注料相比，本发明的主要优点为高温性能更好这主要是由于该类浇注料在高温处理时莫来石相的形成，避免了水泥与SiO2反应形成的液相，提高材料的高温性能。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
实施例中所使用的耐火浇注料的各实例的配方具体如表1所示：
表1
按配方将各原料与水混合，搅拌均匀，具体混合比例参见表2，其中，加水量(％)＝(所加入的水的质量÷表1中各原料质量和)*100％。
出铁沟耐材的制备方法具体如下：
1)按所述原料的配比将除电熔刚玉外的原料混合后，投入混炼机中充分混炼，混炼时间约为3分钟；
2)再将再生刚玉骨料投入混炼机中充分混炼后包装保存，混炼时间约为3分钟；
3)然后加入适量的水搅拌再3分钟，然后振动成型，试样尺寸为40*40*160mm。
4)试样在室温下养护24h，经过110℃*24h烘干后，分别在1000℃*3h、1450℃*3h热处理。
然后按照以下国标的要求进行数据监测，制备获得的出铁沟耐材的性能详见表2。表2中，各参数指标的检测方法如下：
化学指标的测量参照GB/T 16555-2008；
体积密度的测量参照YB/T 5200-1993；
线变化率的测量参照GB/T 5988-2007；
抗折强度的测量参照GB/T 3001-2007；
耐压强度的测量参照GB/T 5072-2008。
表2
表2的相关数据表明：2#、3#、4#、5#和1#相比，加水量相同，常温脱模强度和烘干强度略低，但是均能满足现场施工要求。其他指标均好于1#。特别是高温强度，和1#相比上升了50-60％。本发明相对于低水泥浇注料具有更好的抗渣铁冲刷性能和快速烘烤的性能。本发明在国内某高炉出铁沟进行了试验，结果通铁量上升了15％，具有很好的应用前景。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种耐火浇注料，按重量百分比计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述电熔刚玉中Al2O3含量≥95wt％；
和/或，所述碳化硅粉中SiC含量≥97wt％；
和/或，所述氧化铝粉中Al2O3含量≥99wt％，所述氧化铝粉的粒度≤2μm。
3.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述球状沥青的软化点为120℃，粒径为0.2-0.5mm；
和/或，所述金属硅粉的Si含量≥97wt％，所述金属硅粉的粒度符合：-200目≥95wt％。
4.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述促凝剂选自MgO、偏铝酸钠中的一种或多种的组合。
5.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述金属铝粉的粒度符合：-200目≥95％。
6.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述有机纤维的熔化温度为70～80℃。
7.如权利要求1所述的耐火浇注料，其特征在于，所述的粉状结合剂选自SioxX-Zero。
8.如权利要求1-7任一权利要求所述的耐火浇注料在出铁沟耐材制备领域的用途。
9.一种出铁沟耐材，由权利要求1-7任一权利要求所述的耐火浇注料制备获得。
10.如权利要求9所述的出铁沟耐材的制备方法，包括：将权利要求1-7任一权利要求所述的耐火浇注料与适量水混合，硬化。
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