CN109180207B - 一种用于铁水包的耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：焦宝石30‑40、黏土35‑40、河沙120‑150、焦沫20‑24、改性耐火粘结剂5‑7，本发明的材料使用寿命长，可使用10天，不需要每天修包，大大减少了工人的劳动强度，增强了使用的安全性。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种用于铁水包的耐火材料及其制备方法。
背景技术
铁水包是铁水的一种运输设备，主要是将高炉铁水运输至转炉或者混铁炉，随着炼钢工艺的改进及发展，有时候铁水包也会承担铁水预处理任务，主要是对铁水进行脱硫，运输期间铁水使用温度波动区间在1350-1510℃，目前，传统铁水包用耐火材料主要采用高铝砖、烧成铝碳化硅砖、不烧铝碳化硅碳砖。高铝砖因材料本身特性决定，在抗冲刷、抗侵蚀、抗剥落方面都不尽如人意，使用周期短，更换频繁，劳动强度大，但因其成本低廉，一些中小钢铁企业仍在一些吨位较小的铁水包使用；
在铁合金行业，往往使用铁水包盛装铁水进行浇筑，目前的耐火材料普遍使用耐火土、焦粉(60％)进行砌筑，耐火度足够，但是它的缺点在于耐火土与铁水发生反应，铁水在铁水包内粘结严重；
同时，目前使用的修包材料使用周期短，需要每天修包，使用中由于不耐烧，容易出现安全事故，修包工人的劳动强度大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种用于铁水包的耐火材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石30-40、黏土35-40、河沙120-150、焦沫20-24、改性耐火粘结剂5-7。
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的；
氢氧化钠0.3-1、粉煤灰30-40、磷酸二氢铝10-14、正硅酸乙酯70-80、亚麻纤维10-16、氮化硼1-2、苯酚20-30、小苏打2-3、37％的甲醛10-16。
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰，加入到浓度为0.6-1mol/l的硫酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在300-400℃下煅烧70-90分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
(2)取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量37-40倍的去离子水中，在50-55℃下保温搅拌10-20分钟，得纤维水分散液；
(3)取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌4-6小时，陈化15-20小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理1-2小时，得溶胶填料；
(4)取苯酚、37％的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到75-90℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3-4小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂。
步骤(3)中所述的热处理温度为800-900℃。
所述焦宝石的细度为10-30目，河沙的细度为30-90目，焦沫的细度为20-70目。
一种用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
(2)取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量1.4-2倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
(3)取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置10-12小时，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(3)中所述的干燥温度为850-900℃，干燥时间为120-140分钟。
本发明的优点：
本发明加入的改性耐火粘结剂，首先将粉煤灰经过酸和小苏打处理，提高了粉煤灰在成品材料中的适用性，之后以磷酸二氢铝为粘结剂，其在高温烧结的时候可以起到很好的粘结性，从而提高烧结产品的密度和烧结强度，该改性耐火粘结剂以正硅酸乙酯为前驱体，通过水解后得溶胶填料，该溶胶填料也具有很好的强度和一定的粘结性，再与苯酚、甲醛共混制成胶体，进一步提高了成品材料的粘结强度，提高了成品的密度，本发明的材料以C、si为主要原料，具有很好的耐火性能，可以抗高热，且稳定性强，本发明用于铁水包的耐火材料具有体积稳定性好、抗剥落、耐侵蚀、不挂渣的特点，在保证使用寿命和效果的同时，降低了制造成本，本发明的材料使用寿命长，可使用10天，不需要每天修包，大大减少了工人的劳动强度，增强了使用的安全性。
具体实施方式
实施例1
用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石40、黏土40、河沙150、焦沫24、改性耐火粘结剂7。
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的；
氢氧化钠1、粉煤灰40、磷酸二氢铝14、正硅酸乙酯80、亚麻纤维16、氮化硼2、苯酚30、小苏打3、37％的甲醛16。
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰，加入到浓度为1mol/l的硫酸溶液中，浸泡2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在400℃下煅烧90分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
(2)取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量40倍的去离子水中，在55℃下保温搅拌20分钟，得纤维水分散液；
(3)取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌6小时，陈化20小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理2小时，得溶胶填料；
(4)取苯酚、37％的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到75-90℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌4小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂。
步骤(3)中所述的热处理温度为900℃。
所述焦宝石的细度为30目，河沙的细度为90目，焦沫的细度为20-70目。
一种用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
(2)取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量2倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
(3)取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置12小时，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(3)中所述的干燥温度为900℃，干燥时间为140分钟。
实施例2
用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石30、黏土35、河沙120、焦沫20、改性耐火粘结剂5。
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的；
氢氧化钠0.3、粉煤灰30、磷酸二氢铝10、正硅酸乙酯70、亚麻纤维10、氮化硼1、苯酚20、小苏打2、37％的甲醛10。
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰，加入到浓度为0.6mol/l的硫酸溶液中，浸泡1小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在300℃下煅烧70分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
(2)取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量37倍的去离子水中，在50℃下保温搅拌10分钟，得纤维水分散液；
(3)取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌4小时，陈化15小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理1小时，得溶胶填料；
(4)取苯酚、37％的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到75℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂。
步骤(3)中所述的热处理温度为800℃。
所述焦宝石的细度为10目，河沙的细度为30目，焦沫的细度为20目。
一种用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
(2)取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量1.4倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
(3)取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置10小时，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(3)中所述的干燥温度为850℃，干燥时间为120分钟。
实施例3
用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石37、黏土35、河沙143、焦沫21、改性耐火粘结剂5。
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的；
氢氧化钠0.6、粉煤灰33、磷酸二氢铝10、正硅酸乙酯72、亚麻纤维12、氮化硼1、苯酚20-30、小苏打3、37％的甲醛13。
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰，加入到浓度为0.68mol/l的硫酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在350℃下煅烧76分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
(2)取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量37倍的去离子水中，在53℃下保温搅拌13分钟，得纤维水分散液；
(3)取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌4小时，陈化20小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理2小时，得溶胶填料；
(4)取苯酚、37％的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到90℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂。
步骤(3)中所述的热处理温度为860℃。
所述焦宝石的细度为10目，河沙的细度为30目，焦沫的细度为70目。
一种用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
(2)取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量1.6倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
(3)取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置12小时，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(3)中所述的干燥温度为853℃，干燥时间为123分钟。
实施例4
用于铁水包的耐火材料，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石32、黏土39、河沙124、焦沫21、改性耐火粘结剂5。
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的；
氢氧化钠0.6、粉煤灰33、磷酸二氢铝12、正硅酸乙酯73、亚麻纤维12、氮化硼1、苯酚22、小苏打2、37％的甲醛12。
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰，加入到浓度为0.8mol/l的硫酸溶液中，浸泡1小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在350℃下煅烧80分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
(2)取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量37倍的去离子水中，在51℃下保温搅拌14分钟，得纤维水分散液；
(3)取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌4小时，陈化18小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理1小时，得溶胶填料；
(4)取苯酚、37％的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到75℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂。
步骤(3)中所述的热处理温度为850℃。
所述焦宝石的细度为20目，河沙的细度为50目，焦沫的细度为50目。
一种用于铁水包的耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
(2)取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量1.8倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
(3)取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置10小时，即得用于铁水包的耐火材料。
步骤(3)中所述的干燥温度为880℃，干燥时间为130分钟。
性能测试：
本发明实施例1的耐火材料：
耐火度：＞2000℃；
体积密度：3.8g/cm3；
显气孔率：38％；
常温耐压强度：85Mpa。
本发明实施例2的耐火材料：
耐火度：＞2000℃；
体积密度：4.2g/cm3；
显气孔率：41％；
常温耐压强度：89Mpa；
本发明实施例3的耐火材料：
耐火度：＞2000℃；
体积密度：3.9g/cm3；
显气孔率：39％；
常温耐压强度：82Mpa；
本发明实施例4的耐火材料：
耐火度：＞2000℃；
体积密度：4.0g/cm3；
显气孔率：38％；
常温耐压强度：84Mpa。
Claims (1)
1.一种用于铁水包的耐火材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
焦宝石30-40、黏土35-40、河沙120-150、焦沫20-24、改性耐火粘结剂5-7；
所述改性耐火粘结剂是由下述重量份的原料组成的;
氢氧化钠0.3-1、粉煤灰30-40、磷酸二氢铝10-14、正硅酸乙酯70-80、亚麻纤维10-16、氮化硼1-2、苯酚20-30、小苏打2-3、37%的甲醛10-16；
所述改性耐火粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）取粉煤灰，加入到浓度为0.6-1mol/L 的硫酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与小苏打混合，送入到烧结炉中，在300-400℃下煅烧70-90分钟，冷却至常温，得预处理粉煤灰；
（2）取磷酸二氢铝、亚麻纤维混合，加入到混合料重量37-40倍的去离子水中，在50-55℃下保温搅拌10-20分钟，得纤维水分散液；
（3）取正硅酸乙酯，加入到上述纤维水分散液中，搅拌4-6小时，陈化15-20小时，抽滤，将滤饼水洗，与预处理粉煤灰、氮化硼混合，热处理1-2小时，得溶胶填料，所述的热处理温度为800-900℃；
（4）取苯酚、37%的甲醛、溶胶填料混合，搅拌均匀，送入到75-90℃的恒温水浴中，加入氢氧化钠，保温搅拌3-4小时，出料，减压脱水，得所述改性耐火粘结剂；
所述用于铁水包的耐火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取焦宝石、焦沫、河沙混合，送入到球磨机中，球磨均匀，得球磨料；
（2）取黏土、改性耐火粘结剂混合，加混合料重量1.4-2倍的水，搅拌均匀，得混合料液；
（3）取上述球磨料，加入到混合料液中，搅拌均匀，机压成型，干燥，常温静置10-12小时，即得用于铁水包的耐火材料，所述的干燥温度为850-900℃，干燥时间为120-140分钟；
所述焦宝石的细度为10-30目，河沙的细度为30-90目，焦沫的细度为20-70目。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A refractory material for hot metal ladle and its preparation method Effective date of registration: 20230206 Granted publication date: 20210720 Pledgee: Postal Savings Bank of China Limited Pingyin County sub branch Pledgor: JINAN PINGYIN COUNTY MALLEABLE CAST IRON FACTORY Registration number: Y2023980032089 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |