CN109553428B - 陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。其包括高纯硅酸铝纤维棉，煅烧高岭土，硅微粉，蓝晶石，云母粉，海泡石、高纯铝酸盐水泥、不锈钢钢纤维和硅溶胶；将高纯硅酸铝纤维棉进行分散，随后加入其他原料进行配料，再加入硅溶胶进行搅拌，最后进行浇铸和烘干，即制备得到所述陶瓷纤维耐火浇注料。本发明制备所得的陶瓷纤维耐火浇注料具有质量轻，是原重质水泥浇注料的一半重量；其具有耐高温性能强、导热率低、力学性能好以及隔热性能与热震稳定性能优良的特点，还具有抗高温热爆裂性和良好的热稳定性，能够适应辊底炉内温度的急剧变化，对高温烟气有较高的抵抗能力。本发明产品耐高温烟气冲刷，不含对人体有害的石棉。

Description

陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，具体涉及用于CSP隧道式辊底炉中炉底辊辊身的隔热衬用耐火浇注料，属于耐火材料技术领域。
背景技术
耐火浇注料是由耐火骨料、粉料和结合剂组成的混合料，加水或其他液体后，适于采用浇注、振动方法施工，也可预先制作成具有规定形状尺寸的预制件，用于构筑工业炉内衬。为改善耐火浇注料的理化性能和施工性能，往往还加入适量的外加剂，如增塑剂、分散剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂、解胶-凝胶剂等。此外，对用于受机械作用力较大或热冲击作用强烈部位的耐火浇注料，若加入适量不锈钢纤维，则会使材料的韧性显著增加。在隔热耐火浇注料中，若加入无机纤维，既能增强韧性，又有助于其隔热性能的改善。由于耐火浇注料的基本物料组成（如骨料和粉料、掺和料、结合剂以及外加剂）、凝结硬化过程、施工方法等，与土建工程中的混凝土相似，故又曾称之为耐火混凝土。
耐火浇注料生产工艺简单，省工节能，施工效率高、质量好，并可根据需要现场配制或选用性能优异的材料。因此，耐火浇注料是筑炉工程中用量较大、适用范围广泛的一种不定形耐火材料。
现有炉底辊辊身隔热材料采用的是重质水泥耐火浇注料，其浇注料的缺点有：
1、重量过重，影响炉底辊传动电机的使用功率损耗；
2、使用过程中容易出现开裂现象；
3、保温效果不佳，炉底辊热损高；
4、使用过程中出现松散、成块掉落现象。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种质量轻、耐高温性能强、导热率低、力学性能好以及隔热性能与热震稳定的陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法。
按照本发明提供的技术方案，陶瓷纤维耐火浇注料，配方比例按重量份计如下：高纯硅酸铝纤维棉29.5~30.5份，煅烧高岭土22.5~23.5份，硅微粉4.5~5.5份，蓝晶石4.5~5.5份，云母粉6.5~7.5份，海泡石9.5~10.5份、高纯铝酸盐水泥19.5~20.5份、不锈钢钢纤维0.3~0.5份和硅溶胶110~125份；
进一步的，所述煅烧高岭土、蓝晶石、云母粉和海泡石的目数为200~350目。
进一步的，所述硅微粉的粒径为5~8µm。
进一步的，所述不锈钢钢纤维的截面规格为直径0.4-0.6mm，长度1.5-2.5mm。
所述陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，按重量份计步骤如下：
（1）分散：将高纯硅酸铝纤维棉29.5~30.5份在搅拌容器内进行打散；
（2）配料：在步骤（1）的搅拌容器中加入煅烧高岭土22.5~23.5份，硅微粉4.5~5.5份，蓝晶石4.5~5.5份，云母粉6.5~7.5份，海泡石9.5~10.5份和高纯铝酸盐水泥19.5~20.5份；继续加入不锈钢钢纤维0.3~0.5份；
（3）搅拌：在步骤（2）所得物料中继续加入110~125份硅溶胶，充分搅拌；
（4）浇铸：用模具安装在炉底辊辊身上再进行浇注；
（5）烘干：步骤（4）所得产品在常温下干燥2~3h，随后放入110~120℃的烘干炉内进行连续24~26h的烘干，最后进行脱模，得到陶瓷纤维耐火浇注料。
进一步的，所述高纯硅酸铝纤维棉呈块状，打散后得到碎片状高纯硅酸铝纤维棉；所述碎片状高纯硅酸铝纤维棉的长度为8-12 mm，宽度为8-12mm，高度为815-25mm。
云母粉：具有非常高的绝缘，绝热性能，化学稳定性好，具有抗强酸、强碱和抗压能力；
蓝晶石：具有良好的一次永久性的膨胀特性，所以常被用于不定形耐火材料中作为高温膨胀剂，以提高其荷重软化温度、耐压强度，以及消除浇注料在高温下产生的收缩裂纹、剥落等；
高岭土：具有良好的可塑性和耐火性等理化性质，具有可塑性，具有一定干燥强度的性能；
海泡石：黏土矿物，还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能，造型性好。
粘接剂为硅溶胶结合剂和水，经大量应用结果表面，硅溶胶结合的陶瓷纤维耐火浇注料具有优异的高温强度。
当硅溶胶和硅微粉复合加入时，硅溶胶结合浇注料具有最佳的力学强度；以高铝水泥和硅溶胶作为复合结合剂能使纤维浇注料具有更优良的综合性能。
硅溶胶的结合原理是基于溶胶-凝胶技术。在凝胶化过程中，当与其他固体颗粒混合时，硅溶胶能够以枝状链连接在一起，随着水分的蒸发而逐渐形成凝胶。在干燥阶段，颗粒表面羟基（Si-OH）形成硅氧烷键（Si-O-Si），出现了一个三维网络。因此，在浇注料系统中，耐火颗粒周围由溶胶生成的三维网络凝胶结构在干燥过程中会使系统产生强度。硅溶胶结合浇注料因具有较高黏性，结合力强。
本发明的有益效果：本发明制备所得的陶瓷纤维耐火浇注料具有质量轻，是原重质水泥浇注料的一半重量；其具有耐高温性能强、导热率低、力学性能好以及隔热性能与热震稳定性能优良的特点，长期耐高温达到1450℃；还具有抗高温热爆裂性和热稳定性非常好，能够适应辊底炉内温度的急剧变化，对高温烟气有较高的抵抗能力，炉辊的使用寿命可达到18个月以上。本发明产品耐高温烟气冲刷，不含对人体有害的石棉。
本发明陶瓷纤维耐火浇注料具有良好的流动性，便于炉辊的成型。由于炉辊抗爆裂性能和热稳定性非常好，能够适应辊底炉内温度的急剧变化，对高温烟气有较高的抵抗能力，炉辊的使用寿命大大增加。
具体实施方式
实施例1
所述陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，按重量份计步骤如下：
（1）分散：将高纯硅酸铝纤维棉29.5份在搅拌容器内进行打散；
（2）配料：在步骤（1）的搅拌容器中加入煅烧高岭土22.5份，硅微粉4.5份，蓝晶石4.5份，云母粉6.5份，海泡石9.5份和高纯铝酸盐水泥19.5份；继续加入不锈钢钢纤维0.3份；
（3）搅拌：在步骤（2）所得物料中继续加入110份硅溶胶，充分搅拌；
（4）浇铸：用模具安装在炉底辊辊身上再进行浇注；
（5）烘干：步骤（4）所得产品在常温下干燥2~3h，随后放入110℃的烘干炉内进行连续26h的烘干，最后进行脱模，得到陶瓷纤维耐火浇注料。
所述煅烧高岭土、蓝晶石、云母粉和海泡石的目数为200目。所述硅微粉的粒径为5µm。所述不锈钢钢纤维的截面规格为直径0.5mm，长度2mm。
所述高纯硅酸铝纤维棉呈块状，打散后得到碎片状高纯硅酸铝纤维棉；所述碎片状高纯硅酸铝纤维棉的长为10mm，宽为10mm，高为20mm。
实施例2
所述陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，按重量份计步骤如下：
（1）分散：将高纯硅酸铝纤维棉30.5份在搅拌容器内进行打散；
（2）配料：在步骤（1）的搅拌容器中加入煅烧高岭土23.5份，硅微粉4.5~5.5份，蓝晶石5.5份，云母粉7.5份，海泡石10.5份和高纯铝酸盐水泥20.5份；继续加入不锈钢钢纤维0.5份；
（3）搅拌：在步骤（2）所得物料中继续加入125份硅溶胶，充分搅拌；
（4）浇铸：用模具安装在炉底辊辊身上再进行浇注；
（5）烘干：步骤（4）所得产品在常温下干燥3h，随后放入110℃的烘干炉内进行连续24h的烘干，最后进行脱模，得到陶瓷纤维耐火浇注料。
所述煅烧高岭土、蓝晶石、云母粉和海泡石的目数为350目。所述硅微粉的粒径为8µm。所述不锈钢钢纤维的截面规格为直径0.5mm，长度2mm。
所述高纯硅酸铝纤维棉呈块状，打散后得到碎片状高纯硅酸铝纤维棉；所述碎片状高纯硅酸铝纤维棉的长为10mm，宽为10mm，高为20mm。
实施例3
所述陶瓷纤维耐火浇注料及其制备方法，按重量份计步骤如下：
（1）分散：将高纯硅酸铝纤维棉30份在搅拌容器内进行打散；
（2）配料：在步骤（1）的搅拌容器中加入煅烧高岭土23份，硅微粉5份，蓝晶石5份，云母粉7份，海泡石10份和高纯铝酸盐水泥20份；继续加入不锈钢钢纤维0.4份；
（3）搅拌：在步骤（2）所得物料中继续加入120份硅溶胶，充分搅拌；
（4）浇铸：用模具安装在炉底辊辊身上再进行浇注；
（5）烘干：步骤（4）所得产品在常温下干燥2.5h，随后放入115℃的烘干炉内进行连续25h的烘干，最后进行脱模，得到陶瓷纤维耐火浇注料。
所述煅烧高岭土、蓝晶石、云母粉和海泡石的目数为300目。所述硅微粉的粒径为6µm。所述不锈钢钢纤维的截面规格为直径0.5mm，长度2mm。
所述高纯硅酸铝纤维棉呈块状，打散后得到碎片状高纯硅酸铝纤维棉；所述碎片状高纯硅酸铝纤维棉的长为10mm，宽为10mm，高为20mm。

Claims (4)

1.陶瓷纤维耐火浇注料的制备方法，其特征是：配方比例按重量份计如下：高纯硅酸铝纤维棉29.5~30.5份，煅烧高岭土22.5~23.5份，硅微粉4.5~5.5份，蓝晶石4.5~5.5份，云母粉6.5~7.5份，海泡石9.5~10.5份、高纯铝酸盐水泥19.5~20.5份、不锈钢钢纤维0.3~0.5份和硅溶胶110~125份；
所述陶瓷纤维耐火浇注料的制备方法，制备步骤如下：
（1）分散：将高纯硅酸铝纤维棉29.5~30.5份在搅拌容器内进行打散；
（2）配料：在步骤（1）的搅拌容器中加入煅烧高岭土22.5~23.5份，硅微粉4.5~5.5份，蓝晶石4.5~5.5份，云母粉6.5~7.5份，海泡石9.5~10.5份和高纯铝酸盐水泥19.5~20.5份；继续加入不锈钢钢纤维0.3~0.5份；
（3）搅拌：在步骤（2）所得物料中继续加入110~125份硅溶胶，充分搅拌；
（4）浇铸：用模具安装在炉底辊辊身上再进行浇注；
（5）烘干：步骤（4）所得产品在常温下干燥2~3h，随后放入110~120℃的烘干炉内进行连续24~26h的烘干，最后进行脱模，得到陶瓷纤维耐火浇注料。
2.如权利要求1所述陶瓷纤维耐火浇注料的制备方法，其特征是：所述煅烧高岭土、蓝晶石、云母粉和海泡石的目数为200~350目。
3.如权利要求1所述陶瓷纤维耐火浇注料的制备方法，其特征是：所述硅微粉的粒径为5~8µm。
4.如权利要求1所述陶瓷纤维耐火浇注料的制备方法，其特征是：所述不锈钢钢纤维的截面规格为：直径0.4-0.6mm，长度1.5-2.5mm。
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