CN109336628A - 一种防裂耐火材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防裂耐火材料，属于耐火材料技术领域，该氧化铝耐火材料包括背火层、V型钩和复合临火层，背火层包括基质和骨料；基质包括金刚砂和Al2O3微粉，骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，复合临火层为氧化铝耐火材料的高温工作面，复合临火层包括膨胀蛭石‑耐火纤维糊‑石墨混合乳和远红外辐射性涂料；其制备方法如下：制备基质；制备骨料；制备背火层；制备膨胀蛭石‑耐火纤维糊‑石墨混合乳；将远红外辐射性涂料涂覆在膨胀蛭石‑耐火纤维糊‑石墨混合乳表面，本发明解决了传统氧化铝耐火材料因长期处于高温环境下工作，容易出现裂纹的问题。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，更具体地说，它涉及一种防裂耐火材料。
背景技术
凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。耐火材料品种繁多、用途各异。耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺分类法、材料形态分类法等多种方法。
现有的氧化铝耐火材料，通常以氧化铝空心球为骨料，以α-Al2O3微粉为基质，添加少量酸性结合剂，烘干后经1650-1700℃保温2-8h烧成。现有技术虽然能起到较好的耐火隔热作用，但是在干燥、烧成以及长期高温工作过程中，耐火材料容易出现裂纹，使用安全性较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防裂耐火材料，其解决了传统氧化铝耐火材料因长期处于高温环境下工作，容易出现裂纹的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:
一种防裂耐火材料，包括背火层、V型钩和复合临火层，所述背火层包括基质和骨料；
所述基质包括金刚砂和Al2O3微粉，所述骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，所述复合临火层为氧化铝耐火材料的高温工作面，所述复合临火层包括膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳和远红外辐射性涂料；
其制备方法如下：
(1)将金刚砂和Al2O3微粉按照重量1：1的比例混合，搅拌均匀，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊按照重量1：1：1的比例混合，并充分搅拌，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的所述基质倒入到步骤(2)中的所述骨料中，加水搅拌，混合均匀，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品，在所述定型品外表面均匀插设V型钩，所述V型钩的一半长度插设在所述定型品内，将插设有所述V型钩的所述定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层；
(4)将膨胀蛭石、耐火纤维糊和石墨乳按照重量1：1：2的比例混合，搅拌均匀，得到膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳，将所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳涂覆在所述背火层表面，所述V型钩一半填埋在所述背火层中，另一半填埋在所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳内；
(5)将远红外辐射性涂料涂覆在所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳表面。
通过上述技术方案，金刚砂硬度很大，是很好的耐磨、耐火材料和冶金脱氧剂。氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及Al2O3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。V型钩的设置，可提高背火层与膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳的连接性，以防复合临火层因长期在高温环境中使用而出现剥离现象。远红外辐射性涂料涂刷在窑炉内壁上，通过涂料涂层红外辐射，改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分，达到增加热效率，大大提高耐火材料热效率，减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限，节能率高。膨胀蛭石、耐火纤维糊、石墨乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，性能稳定，阻燃，防腐，且耐火纤维糊、石墨乳和远红外辐射性涂料具有较好的黏附性和流平性，干燥速度快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。
进一步优选为：所述基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。
进一步优选为：所述骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，所述氧化铝空心球占所述骨料总质量的30-40％，用作骨料成分的所述耐火纤维糊占所述骨料总质量的40-50％。
进一步优选为：所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳厚度为10-15cm。
进一步优选为：所述远红外辐射性涂料厚度为2-5cm。
进一步优选为：所述氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。
综上所述，本发明具有以下有益效果：金刚砂硬度很大，是很好的耐磨、耐火材料和冶金脱氧剂。氧化铝空心球、氧化铬颗粒以及Al2O3微粉也是性能较好的耐高温材料，通过将其组合，干燥，保温制得背火层，使得背火层具有较好的防火隔热性能。V型钩的设置，可提高背火层与膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳的连接性，以防复合临火层因长期在高温环境中使用而出现剥离现象。远红外辐射性涂料涂刷在窑炉内壁上，通过涂料涂层红外辐射，改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分，达到增加热效率，大大提高耐火材料热效率，减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限，节能率高。膨胀蛭石、耐火纤维糊、石墨乳和远红外辐射性涂料均是良好的耐高温材料，性能稳定，阻燃，防腐，且耐火纤维糊、石墨乳和远红外辐射性涂料具有较好的黏附性和流平性，干燥速度快，长期高温环境使用过程中，不易出现裂纹。
附图说明
图1是实施例的局部剖视示意图，主要用于体现氧化铝耐火材料的结构。
图中，1、背火层；2、复合临火层；21、膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳；22、远红外辐射性涂料；3、V型钩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种防裂耐火材料，如图1所示，包括背火层1、V型钩3和复合临火层2。背火层1为氧化铝耐火材料的非高温工作面，背火层1包括基质和骨料。基质包括金刚砂和Al2O3微粉，骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，耐火纤维糊作为有机结合剂使用。复合临火层2为氧化铝耐火材料的高温工作面，复合临火层2包括膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21和远红外辐射性涂料22。
其制备方法如下：
(1)将金刚砂和Al2O3微粉按照重量1：1的比例混合，通过搅拌设备搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊按照重量1：1：1的比例混合，并充分搅拌，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间10-15min，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的基质倒入到步骤(2)中的骨料中，加水搅拌均匀，搅拌转速105-180rpm，搅拌时间20-30min，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品；在定型品外表面均匀插设V型钩3，V型钩3的一半长度插设在定型品内，V型钩3的两端部插设在定型品中；将插设有V型钩3的定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层1；
(4)将膨胀蛭石、耐火纤维糊和石墨乳按照重量1：1：2的比例混合，搅拌均匀，得到膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21，将膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21涂覆在背火层1表面，V型钩3一半填埋在背火层1中，另一半填埋在膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21内；
(5)将远红外辐射性涂料22涂覆在膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21表面。
基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，氧化铝空心球占骨料总质量的30-40％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的40-50％。氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。氧化铬颗粒中的Cr2O3质量分数≥99.0％，粒度范围为2-4mm。
膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21厚度为10-15cm。远红外辐射性涂料22厚度为2-5cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例2：一种防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的25％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的55％，氧化铝空心球占骨料总质量的35％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的45％。
膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21厚度为12cm。远红外辐射性涂料22厚度为4cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1700℃±30℃，适用于温度≤1600℃的工作环境，成本较为适中，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例3：一种防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的20％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的50％，氧化铝空心球占骨料总质量的30％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的40％。
膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21厚度为10cm。远红外辐射性涂料22厚度为2cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1650℃±20℃，适用于温度≤1550℃的工作环境，成本较低，长期使用过程中，不易出现裂纹。
实施例4：一种防裂耐火材料，如图1所示，与实施例1的区别在于，基质占氧化铝耐火材料总重量的30％。骨料占氧化铝耐火材料总重量的60％，氧化铝空心球占骨料总质量的40％，用作骨料成分的耐火纤维糊占骨料总质量的50％。
膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳21厚度为15cm。远红外辐射性涂料22厚度为5cm。
本实施例所获得的氧化铝耐火材料耐火度较高，可达1750℃±50℃，适用于温度≤1650℃的工作环境，成本较高，长期使用过程中，不易出现裂纹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种防裂耐火材料，其特征在于：包括背火层(1)、V型钩(3)和复合临火层(2)，所述背火层(1)包括基质和骨料；
所述基质包括金刚砂和Al2O3微粉，所述骨料包括氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊，所述复合临火层(2)为氧化铝耐火材料的高温工作面，所述复合临火层(2)包括膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)和远红外辐射性涂料(22)；
其制备方法如下：
(1)将金刚砂和Al2O3微粉按照重量1：1的比例混合，搅拌均匀，得到基质；
(2)将氧化铝空心球、氧化铬颗粒和耐火纤维糊按照重量1：1：1的比例混合，并充分搅拌，得到骨料；
(3)将步骤(1)中的所述基质倒入到步骤(2)中的所述骨料中，加水搅拌，混合均匀，并经过加压震动处理，制得所需尺寸和形状定型品，在所述定型品外表面均匀插设V型钩(3)，所述V型钩(3)的一半长度插设在所述定型品内，将插设有所述V型钩(3)的所述定型品100-105℃干燥24-36小时后于1500-1600℃保温5-7小时烧成，得到背火层(1)；
(4)将膨胀蛭石、耐火纤维糊和石墨乳按照重量1：1：2的比例混合，搅拌均匀，得到膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)，将所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)涂覆在所述背火层(1)表面，所述V型钩(3)一半填埋在所述背火层(1)中，另一半填埋在所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)内；
(5)将远红外辐射性涂料(22)涂覆在所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)表面。
2.根据权利要求1所述的一种防裂耐火材料，其特征在于：所述基质占氧化铝耐火材料总重量的20-30％。
3.根据权利要求1所述的一种防裂耐火材料，其特征在于：所述骨料占氧化铝耐火材料总重量的50-60％，所述氧化铝空心球占所述骨料总质量的30-40％，用作骨料成分的所述耐火纤维糊占所述骨料总质量的40-50％。
4.根据权利要求1所述的一种防裂耐火材料，其特征在于：所述膨胀蛭石-耐火纤维糊-石墨混合乳(21)厚度为10-15cm。
5.根据权利要求1所述的一种防裂耐火材料，其特征在于：所述远红外辐射性涂料(22)厚度为2-5cm。
6.根据权利要求1所述的一种防裂耐火材料，其特征在于：所述氧化铝空心球中的Al2O3含量≥99％。
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