CN110436906A - 一种无碳质轻质保温耐火制品 - Google Patents

一种无碳质轻质保温耐火制品 Download PDF

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Abstract

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种无碳质轻质保温耐火制品，通过以下方法制备得到：S1.准备组份A。所述组份A包括：红砂，蒙脱土，粘土分散剂。S2.将组份A与去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料。S3.在浆料中首先加入石棉纤维并充分混合。之后于干燥至含水率为25‑40％。之后加入组份B并充分混合，得到预制料B。S4.将预制料B倒入型模中，烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品。S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在800‑900℃、惰性气体氛围下烘烤40‑60分钟。冷却后得到所述制品。本发明制品中含有大量的纤维状气孔，同时具有保温性和透气性，且不含有碳质成分。

Description

一种无碳质轻质保温耐火制品
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种无碳质轻质保温耐火制品。
背景技术
浇铸大型钢锭时，钢锭帽口需要轻质耐火材料制品对钢锭头部进行保温，以减少钢锭凝固过程中产生缩孔疏松缺陷。现有的保温耐火制品一般都会含有碳质成分，如专利号“201811031894.5”所述轻质保温耐火材料，其不仅轻质而且有效解决了保温性和透气性，但是由于其含有碳质成分，含碳质保温材料在镇静钢浇铸过程中可能会造成钢种碳含量的增加，从而导致镇静钢中砂眼等现象。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种无碳质轻质保温耐火制品，通过以下方法制备得到：
S1.准备组份A。所述组份A以质量份数计，包括：红砂200-300份，蒙脱土10-20份，粘土分散剂0.01-0.5份。
S2.将组份A与1-1.2倍质量的去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料。
S3.在浆料中首先加入10-20份的石棉纤维，并充分混合。之后于80-90℃下干燥至浆料的含水率为25-40％，得到预制料A。之后在预制料中加入组份A质量1-5％的组份B并充分混合，得到预制料B。所述组份B为硅酸盐。
S4.将预制料B倒入型模中，于100-150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品。
S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在800-900℃、惰性气体氛围下烘烤40-60分钟。之后在惰性气体氛围下冷却至200℃以下。最后在自然环境中冷却至室温得到所述无碳质轻质保温耐火材料制品。
进一步的，所述红砂的粒径为：0-1mm，SiO2的含量高于88％。
进一步的，所述组份B包括：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙的组合物。
进一步的，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙10-30％、硅酸二钙40-60％、铝酸三钙30-40％。
进一步的，步骤S4包括：
1)将预制料B的40-60％作为预制料B-1，剩余部分作为预制料B-2。然后在预制料B-1中加入预制料B-1质量3-5％的石蜡，得到混合料。
2)将混合料倒入芯型模中，于100-150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到第一预制品。
3)将第一预制品置于烘烤装置中，于160-200℃、35-45％氧气含量、5-6个大气压的环境中烘烤30-50分钟，得到第二预制品。
4)在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下，并将预制料B-2均匀涂抹包覆在第二预制品外部，并将涂抹了预制料B-2的第二预制品放入型模中，于100-150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到成型预制品。
进一步的，所述石蜡为0.5-1mm的石蜡颗粒。
进一步的，步骤S3所述浆料中首先加入10-20份的石棉纤维，并充分混合。然后加入浆料质量1-3％的碳粉。
步骤S5包括：首先在600-650℃、50-60％氧气含量、8-10个大气压的环境中烘烤60-80分钟。然后在800-900℃、惰性气体氛围、常压下烘烤40-60分钟。
进一步的，所述碳粉为200-250目的碳粉。
本发明至少具有以下优点之一：
1.本发明制作的轻质保温耐火制品中含有大量的纤维状气孔，同时具有保温性和透气性，使用温度高，材料来源广泛、价格低廉。
2.本发明轻质保温耐火制品不含有碳质成分，减少了镇静钢中砂眼等现象的出现。
3.本发明轻质保温耐火制品具有不同的内部空隙组成，在保证具有足够使用强度的基础上进一步提高了保温性和透气性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种无碳质轻质保温耐火制品，通过以下方法制备得到：
S1.准备组份A。所述组份A以质量份数计，包括：红砂250份，蒙脱土15份，粘土分散剂0.2份。
S2.将组份A与1.1倍质量的去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料。
S3.在浆料中首先加入15份的石棉纤维，并充分混合。之后于85℃下干燥至浆料的含水率为30％，得到预制料A。之后在预制料中加入组份A质量3％的组份B并充分混合，得到预制料B。所述组份B为硅酸盐。
S4.将预制料B倒入型模中，于120℃下烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品。所述型模可以是砖模型或其他需要的构型模型。
S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在850℃、惰性气体氛围下烘烤50分钟。之后在惰性气体氛围下冷却至200℃以下。最后在自然环境中冷却至室温得到所述无碳质轻质保温耐火材料制品。采用该烘烤和降温方法可以保证所得产品内部形成均匀的空隙，提高制品的结构强度。申请人经过对比，如果将烘烤后的制品直接放置在自然环境中自然冷却，制品的次品率或较高，出现的主要次品为制品残破或制品过脆。
实施例2
一种无碳质轻质保温耐火制品，通过以下方法制备得到：
S1.准备组份A。所述组份A以质量份数计，包括：红砂300份，蒙脱土20份，粘土分散剂0.5份。
S2.将组份A与1.2倍质量的去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料。
S3.在浆料中首先加入20份的石棉纤维，并充分混合。之后于90℃下干燥至浆料的含水率为40％，得到预制料A。之后在预制料中加入组份A质量5％的组份B并充分混合，得到预制料B。所述组份B为硅酸盐。
S4.将预制料B倒入型模中，于150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品。
S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在900℃、惰性气体氛围下烘烤60分钟。之后在惰性气体氛围下冷却至200℃以下。最后在自然环境中冷却至室温得到所述无碳质轻质保温耐火材料制品。
实施例3
一种无碳质轻质保温耐火制品，通过以下方法制备得到：
S1.准备组份A。所述组份A以质量份数计，包括：红砂200份，蒙脱土10份，粘土分散剂0.01份。
S2.将组份A与1倍质量的去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料。
S3.在浆料中首先加入10-20份的石棉纤维，并充分混合。之后于80℃下干燥至浆料的含水率为25％，得到预制料A。之后在预制料中加入组份A质量1％的组份B并充分混合，得到预制料B。所述组份B为硅酸盐。
S4.将预制料B倒入型模中，于100℃下烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品。
S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在800℃、惰性气体氛围下烘烤40分钟。之后在惰性气体氛围下冷却至200℃以下。最后在自然环境中冷却至室温得到所述无碳质轻质保温耐火材料制品。
申请人经过研究发现，采用上述制备方法可以在不添加碳质材料的基础上得到一种具有内部空隙的轻质耐火材料制品。
根据本发明的1个实施例，所述红砂的粒径为：0-1mm，优选0.5mm，SiO2的含量高于88％。
根据本发明的1个实施例，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙30％、硅酸二钙40％、铝酸三钙30％。
根据本发明的1个实施例，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙10％、硅酸二钙60％、铝酸三钙30％。
根据本发明的1个实施例，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙20％、硅酸二钙40％、铝酸三钙40％。
根据本发明的1个实施例，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙20％、硅酸二钙50％、铝酸三钙30％。
申请人经过研究发现，组份B为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙的特定组合物可以有效提高产品的良品稳定性，且有效保障制品在寿命期内具有足够的使用强度。
实施例4
基于实施例1-3所述无碳质轻质保温耐火制品，步骤S4包括：
1)将预制料B的50％作为预制料B-1，剩余部分作为预制料B-2。然后在预制料B-1中加入预制料B-1质量4％的石蜡，得到混合料。
2)将混合料倒入芯型模中，于120℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到第一预制品。
3)将第一预制品置于烘烤装置中，于180℃、40％氧气含量、6个大气压的环境中烘烤40分钟，得到第二预制品。该步骤操作可使石蜡在预制料B-1内部燃烧形成内部较大的孔隙结构，且通过石蜡燃烧产生的温度，使预制料B-1内的大空隙部位的预制料初步固化，从而保证大孔隙的结构强度，不会在后续加工过程中被破坏。
4)在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下，并将预制料B-2均匀涂抹包覆在第二预制品外部，并将涂抹了预制料B-2的第二预制品放入型模中，于130℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到成型预制品。快速降温可以有效固化大孔隙的位置，避免预制料B-1内的大孔隙结构在缓慢降温过程中出现在下沉聚集的问题，从而导致预制料B-1内的大孔隙分布过于不均匀的问题。
实施例5
基于实施例1-3所述无碳质轻质保温耐火制品，步骤S4包括：
1)将预制料B的60％作为预制料B-1，剩余部分作为预制料B-2。然后在预制料B-1中加入预制料B-1质量5％的石蜡，得到混合料。
2)将混合料倒入芯型模中，于150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到第一预制品。
3)将第一预制品置于烘烤装置中，于200℃、35％氧气含量、5个大气压的环境中烘烤30分钟，得到第二预制品。
4)在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下，并将预制料B-2均匀涂抹包覆在第二预制品外部，并将涂抹了预制料B-2的第二预制品放入型模中，于150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到成型预制品。
实施例6
基于实施例1-3所述无碳质轻质保温耐火制品，步骤S4包括：
1)将预制料B的40％作为预制料B-1，剩余部分作为预制料B-2。然后在预制料B-1中加入预制料B-1质量3％的石蜡，得到混合料。
2)将混合料倒入芯型模中，于100℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到第一预制品。
3)将第一预制品置于烘烤装置中，于160℃、45％氧气含量、6个大气压的环境中烘烤50分钟，得到第二预制品。
4)在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下，并将预制料B-2均匀涂抹包覆在第二预制品外部，并将涂抹了预制料B-2的第二预制品放入型模中，于100℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到成型预制品。
在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下的方法可以采用干冰进行快速降温。
根据本发明的1个实施例，步骤S3所述浆料中首先加入15份的石棉纤维，并充分混合。然后加入浆料质量2％的碳粉。步骤S5包括：首先在630℃、55％氧气含量、8个大气压的环境中烘烤70分钟。然后在850℃、惰性气体氛围、常压下烘烤50分钟。两步特殊环境下的烘烤，可以在第一步将浆料中的碳粉充分燃烧，从而形成更多的小空隙结构，提高制品的保温能力和透气性。
根据本发明的1个实施例，步骤S3所述浆料中首先加入10份的石棉纤维，并充分混合。然后加入浆料质量1％的碳粉。步骤S5包括：首先在600℃、50％氧气含量、9个大气压的环境中烘烤80分钟。然后在800℃、惰性气体氛围、常压下烘烤60分钟。
根据本发明的1个实施例，步骤S3所述浆料中首先加入20份的石棉纤维，并充分混合。然后加入浆料质量3％的碳粉。步骤S5包括：首先在650℃、50％氧气含量、10个大气压的环境中烘烤60分钟。然后在900℃、惰性气体氛围、常压下烘烤40分钟。
根据本发明的1个实施例，所述碳粉为200-250目，优选为230目的碳粉。所述石蜡为0.5-1mm，优选为0.7mm的石蜡颗粒。申请人经过研究发现，采用上述粒径的碳粉和石蜡才能形成具有足够的使用强度的基础上，又具有良好保温性和透气性的制品。
本发明至少具有以下优点之一：
1.本发明制作的轻质保温耐火制品中含有大量的纤维状气孔，同时具有保温性和透气性，使用温度高，材料来源广泛、价格低廉
2.本发明轻质保温耐火制品不含有碳质成分，减少了镇静钢中砂眼等现象的出现。
3.本发明轻质保温耐火制品具有不同的内部空隙组成，在保证具有足够使用强度的基础上进一步提高了保温性和透气性。
应该注意到并理解，在不脱离本发明权利要求所要求的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (8)

1.一种无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，通过以下方法制备得到：
S1.准备组份A；所述组份A以质量份数计，包括：红砂200-300份，蒙脱土10-20份，粘土分散剂0.01-0.5份；
S2.将组份A与1-1.2倍质量的去离子水混合后进行充分搅拌，得到浆料；
S3.在浆料中首先加入10-20份的石棉纤维，并充分混合；之后于80-90℃下干燥至浆料的含水率为25-40％，得到预制料A；之后在预制料中加入组份A质量1-5％的组份B并充分混合，得到预制料B；所述组份B为硅酸盐；
S4.将预制料B倒入型模中，于100-150℃环境下烘烤至含水率低于5％后脱模得到成型预制品；
S5.将成型预制品放入烘烤装置中，在800-900℃、惰性气体氛围下烘烤40-60分钟；之后在惰性气体氛围下冷却至200℃以下；最后在自然环境中冷却至室温得到所述无碳质轻质保温耐火材料制品。
2.根据权利要求1所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，所述红砂的粒径为：0-1mm，SiO2的含量高于88％。
3.根据权利要求1所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，所述组份B包括：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙的组合物。
4.根据权利要求3所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，所述组份B，以质量百分数计，包括：硅酸三钙10-30％、硅酸二钙40-60％、铝酸三钙30-40％。
5.根据权利要求1所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，步骤S4包括：
1)将预制料B的40-60％作为预制料B-1，剩余部分作为预制料B-2；然后在预制料B-1中加入预制料B-1质量3-5％的石蜡，得到混合料；
2)将混合料倒入芯型模中，于100-150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到第一预制品；
3)将第一预制品置于烘烤装置中，于160-200℃、35-45％氧气含量、5-6个大气压的环境中烘烤30-50分钟，得到第二预制品；
4)在2分钟内将第二预制品冷却至40℃以下，并将预制料B-2均匀涂抹包覆在第二预制品外部，并将涂抹了预制料B-2的第二预制品放入型模中，于100-150℃下烘烤至含水率低于5％后脱模，得到成型预制品。
6.根据权利要求5所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，所述石蜡为0.5-1mm的石蜡颗粒。
7.根据权利要求5所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，步骤S3所述浆料中首先加入10-20份的石棉纤维，并充分混合；然后加入浆料质量1-3％的碳粉；
步骤S5包括：首先在600-650℃、50-60％氧气含量、8-10个大气压的环境中烘烤60-80分钟；然后在800-900℃、惰性气体氛围、常压下烘烤40-60分钟。
8.根据权利要求7所述无碳质轻质保温耐火制品，其特征在于，所述碳粉为200-250目的碳粉。
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