CN109748576A - 一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，由以下成分组成：棕刚玉、碳化硅、莫来石、二氧化硅微粉、氧化铝微粉、减水剂、复合膜改性剂和博耐特细粉、硅酸盐水泥。在传统的材料基础上，本发明加入了博耐特细粉和复合膜改性剂，由于博耐特细粉在含铁熔渣中的溶解度低，对熔融金属和熔渣的润湿性低，故具有抗钢水侵蚀的性能非常好；而加入复合膜改性剂的只要作用为，一是可以提升博耐特细粉在体系中的分散效果；二是由于膜的特殊结构（非常薄），故在钢水的冲刷作用下，润滑作用明显，其冲击性显著降低；综上所述，本发明的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，抗震性能、耐磨性能显著提升，其使用寿命可以达到5年以上。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件。
背景技术
高炉水冲沟是用于将高炉炉渣制备成水渣并将水渣运送到水渣处理系统的通道。目前，冲水渣沟内衬主要采用铸铁板或铸钢板，铸铁板或铸钢板易被氧化及侵蚀，耐水渣冲击和耐磨性差，使用寿命不到1年。近年来，一些无机耐磨材料应用于冲水渣沟，在结构的整体性、耐蚀性、抗冲击性等方面好于铸铁板和铸钢板，但是在使用过程中还存在以下缺点：
一是适用温度较低。此种无机耐磨材料的适用温度一般小于500℃，而高炉炉渣温度一般在1400-1500℃，炉渣冲水后得到的水渣温度也较高，无机耐磨材料形成的冲水渣沟内衬长期经受高温水渣的冲击，该材料易产生剥落和损毁。
二是抗热震性差。高炉生产一般是两条冲水渣沟循环出渣，冲水渣沟要经受长期的温度急剧变化的热震冲击，而目前的无机耐磨材料的主材料是石英砂和水泥，其导热系数低，耐高温性差，抵抗温度变化的热冲击性差。
三是耐磨性差。此种无机耐磨材料主材料是石英砂，其莫氏硬度为7，其耐磨性还不够好，材料整体的体积密度较小，气孔率较高，耐磨性还是较差。
为了进一步提升高炉水冲沟的使用寿命，有必要对高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件的强度、耐磨性能做出进一步的提升。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件。
本发明的技术方案如下：
一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，按重量百分比计，由以下成分组成：棕刚玉30-45％、碳化硅3-6％、莫来石8-15％、二氧化硅微粉3-5％、氧化铝微粉2-4％、减水剂0.1-0.3％、复合膜改性剂0.05-0.2％、博耐特细粉0.5-2％和硅酸盐水泥余量。
优选的，所述的棕刚玉中，Al2O3含量≥95wt％，粒度为≤3mm。
优选的，所述的的碳化硅中，SiC含量≥90wt％，粒度为≤3mm。
优选的，所述的莫来石中，Al2O3含量≥70wt％，粒度为≤1mm。
优选的，所述的二氧化硅微粉中，SiO2含量≥95wt％，所述的氧化铝微粉中，Al2O3含量≥99wt％。
优选的，所述的硅酸盐水泥，强度标号≥42.5。
优选的，所述的二氧化硅微粉和氧化铝微粉的粒径为800目；所述的博耐特细粉的粒径为250目。
优选的，所述的复合膜改性剂为石墨烯和玻璃纤维复合膜。
优选的，所述的复合膜改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、将超细玻璃纤维棉裁切成(2-3)mm*(5-10)mm；
C、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜，即为复合膜改性剂。
优选的，所述的复合膜改性剂使用前，需要与博耐特细粉混合，并采用行星式球磨仪在室温下球磨2-3h。
博耐特是基于六铝酸钙(CA6)矿物相的一种新型合成致密耐火骨料。CA6具有以下主要性能：很高的耐火度；在含铁熔渣中的溶解度低；在还原气氛(如一氧化碳)中的稳定性高；在碱性环境中的化学稳定性好；对熔融金属和熔渣的润湿性低(钢铁和有色金属)。
在极端的条件下，相对于含BaSO4的铝矾土+硅微粉浇注料(BX1)来说，博耐特的良好的抗铝液侵蚀性与其孔径分布有关。除低润湿性外，博耐特浇注料的微孔结构也是其高抗铝液侵蚀性的原因。
博耐特作为骨料应用于耐火材料中从而提高耐火材料的耐腐蚀性能已经得到广泛报道，但是博耐特的价格昂贵，如何加入少量的博耐特即可达到高强防渗耐腐蚀的效果是本发明研究的重点。
中国发明专利CN106431430A公开了一种高强防渗耐腐蚀浇注料，该专利中为了提高材料的强度和耐腐蚀性能加入了6-9％的博耐特，但是价格仍然非常高，本发明中为了进一步减低成本，提高材料的耐磨性能，加入了复合膜改性剂。
本发明的有益之处在于：本发明的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，在传统的材料基础上，加入了博耐特细粉和复合膜改性剂，由于博耐特细粉在含铁熔渣中的溶解度低，对熔融金属和熔渣的润湿性低，故具有抗钢水侵蚀的性能非常好；而加入复合膜改性剂的只要作用为，一是可以提升博耐特细粉在体系中的分散效果；二是由于膜的特殊结构(非常薄)，故在钢水的冲刷作用下，润滑作用明显，其冲击性显著降低；综上所述，本发明的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，抗震性能、耐磨性能显著提升，其使用寿命可以达到5年以上。
具体实施方式
实施例1：
一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，按重量百分比计，由以下成分组成：棕刚玉38％、碳化硅5％、莫来石12％、二氧化硅微粉4％、氧化铝微粉3％、减水剂0.25％、复合膜改性剂0.1％、博耐特细粉1.5％和硅酸盐水泥余量。
所述的棕刚玉中，Al2O3含量≥95wt％，粒度为≤3mm。
所述的的碳化硅中，SiC含量≥90wt％，粒度为≤3mm。
所述的莫来石中，Al2O3含量≥70wt％，粒度为≤1mm。
所述的二氧化硅微粉中，SiO2含量≥95wt％，所述的氧化铝微粉中，Al2O3含量≥99wt％。
所述的硅酸盐水泥，强度标号≥42.5。
所述的二氧化硅微粉和氧化铝微粉的粒径为800目；所述的博耐特细粉的粒径为250目。
所述的复合膜改性剂为石墨烯和玻璃纤维复合膜。
所述的复合膜改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、将超细玻璃纤维棉裁切成(2-3)mm*(5-10)mm；
C、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜，即为复合膜改性剂。
所述的复合膜改性剂使用前，需要与博耐特细粉混合，并采用行星式球磨仪在室温下球磨2.5h。
实施例2：
一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，按重量百分比计，由以下成分组成：棕刚玉45％、碳化硅3％、莫来石8％、二氧化硅微粉3％、氧化铝微粉4％、减水剂0.1％、复合膜改性剂0.2％、博耐特细粉0.5％和硅酸盐水泥余量。
所述的棕刚玉中，Al2O3含量≥95wt％，粒度为≤3mm。
所述的的碳化硅中，SiC含量≥90wt％，粒度为≤3mm。
所述的莫来石中，Al2O3含量≥70wt％，粒度为≤1mm。
所述的二氧化硅微粉中，SiO2含量≥95wt％，所述的氧化铝微粉中，Al2O3含量≥99wt％。
所述的硅酸盐水泥，强度标号≥42.5。
所述的二氧化硅微粉和氧化铝微粉的粒径为800目；所述的博耐特细粉的粒径为250目。
所述的复合膜改性剂为石墨烯和玻璃纤维复合膜。
所述的复合膜改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、将超细玻璃纤维棉裁切成(2-3)mm*(5-10)mm；
C、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜，即为复合膜改性剂。
所述的复合膜改性剂使用前，需要与博耐特细粉混合，并采用行星式球磨仪在室温下球磨3h。
实施例3：
一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，按重量百分比计，由以下成分组成：棕刚玉30％、碳化硅6％、莫来石15％、二氧化硅微粉5％、氧化铝微粉2％、减水剂0.3％、复合膜改性剂0.05％、博耐特细粉2％和硅酸盐水泥余量。
所述的棕刚玉中，Al2O3含量≥95wt％，粒度为≤3mm。
所述的的碳化硅中，SiC含量≥90wt％，粒度为≤3mm。
所述的莫来石中，Al2O3含量≥70wt％，粒度为≤1mm。
所述的二氧化硅微粉中，SiO2含量≥95wt％，所述的氧化铝微粉中，Al2O3含量≥99wt％。
所述的硅酸盐水泥，强度标号≥42.5。
所述的二氧化硅微粉和氧化铝微粉的粒径为800目；所述的博耐特细粉的粒径为250目。
所述的复合膜改性剂为石墨烯和玻璃纤维复合膜。
所述的复合膜改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、将超细玻璃纤维棉裁切成(2-3)mm*(5-10)mm；
C、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜，即为复合膜改性剂。
所述的复合膜改性剂使用前，需要与博耐特细粉混合，并采用行星式球磨仪在室温下球磨2h。
对比例1
将实施例中的博耐特去除，其余配比不变。
对比例2
将实施例中的复合膜改性剂去除，其余配比不变。
对比例3
将实施例中的复合膜改性剂去除，将博耐特的比例提升至10％，硅酸盐水泥的比例相应降低，其余配比不变。
以下对实施例1-3和对比例1-3的样品性能进行检测，具体的检测数据如表1所示。
表1：实施例1-3和对比例1-3的样品性能检测结果；
由以上测试数据可以知道，本发明的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，在材料的抗折强度、耐压强度、耐磨性能等方面均有显著提升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，按重量百分比计，由以下成分组成：棕刚玉30-45%、碳化硅3-6%、莫来石8-15%、二氧化硅微粉3-5%、氧化铝微粉2-4%、减水剂0.1-0.3%、复合膜改性剂 0.05-0.2%、博耐特细粉 0.5-2%和硅酸盐水泥 余量。
2.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的棕刚玉中，Al2O3含量≥ 95wt％，粒度为≤3mm。
3.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的的碳化硅中，SiC含量≥ 90wt％，粒度为≤3mm。
4.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的莫来石中，Al2O3含量≥ 70wt％，粒度为≤ 1mm。
5.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的二氧化硅微粉中，SiO2含量≥ 95wt％，所述的氧化铝微粉中，Al2O3含量≥ 99wt％。
6.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的硅酸盐水泥，强度标号≥42.5。
7.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的二氧化硅微粉和氧化铝微粉的粒径为800目；所述的博耐特细粉的粒径为250目。
8.如权利要求1所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的复合膜改性剂为石墨烯和玻璃纤维复合膜。
9.如权利要求8所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，所述的复合膜改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、将超细玻璃纤维棉裁切成（2-3）mm*（5-10）mm；
C、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜，即为复合膜改性剂。
10.如权利要求8所述的高炉水冲沟陶瓷耐磨预制件，其特征在于，优选的，所述的复合膜改性剂使用前，需要与博耐特细粉混合，并采用行星式球磨仪在室温下球磨2-3h。
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