CN110451995A - 一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺 - Google Patents

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许云芬
蒋苏云
宗莎莎
许亚花
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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Abstract

本发明公开了一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，包括以下步骤：步骤一：原料选料：按质量份数选取以下各组分：粒径为6～7mm的纳米孔径的多孔刚玉‑莫来石陶瓷颗粒5～10份；粒径为3～4mm的纳米孔径的多孔刚玉‑莫来石陶瓷颗粒20～30份；粒径为1.0～1.5mm的纳米孔径的多孔刚玉‑莫来石陶瓷颗粒10～15份；棕刚玉细粉4～5份；电熔白刚玉细粉8～10份；硅微粉1～3份；α‑Al2O3微粉5～7份；钙镁铝酸盐水泥2～3份；高铝矾土5～8份；β‑Al2O3微粉6～8份；碳化硅细粉5～10份；步骤二：原料混合；步骤三：二次混合；步骤四：产品送检。本发明能够使浇注料中物相分布更加均匀，高温下的强度稳定性及抗渣性能得到显著提升，使用寿命长，利于推广应用。

Description

一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺
【技术领域】
本发明涉及耐火材料的技术领域，特别是一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺的技术领域。
【背景技术】
刚玉～莫来石质浇注料具有优良的高温力学性能和良好的化学稳定性能，虽已广泛应用于高温窑炉的内衬，但仍存在一些问题：首先，致密浇注料一般采用致密刚玉骨料制得，具有较高的导热系数，导致窑炉外壳温度较高，造成热量散失；其次，莫来石在材料中分布不均(仅存在于基质中)，浇注料因局部成份不均产生一定内应力；最后，致密刚玉骨料表面相对光滑，骨料和基质之间桥接程度较差，从而降低材料的力学性能。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，能够使浇注料中物相分布更加均匀，高温下的强度稳定性及抗渣性能得到显著提升，使用寿命长，利于推广应用。
为实现上述目的，本发明提出了一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：原料选料：按质量份数选取以下各组分：粒径为6～7mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒5～10份；粒径为3～4mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒20～30份；粒径为1.0～1.5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒10～15份；棕刚玉细粉4～5份；电熔白刚玉细粉8～10份；硅微粉1～3份；α-Al2O3微粉5～7份；钙镁铝酸盐水泥2～3份；高铝矾土5～8份；β-Al2O3微粉6～8份；碳化硅细粉5～10份；
步骤二：原料混合：将步骤一选取的原料依次加入搅拌机中进行混合搅拌，搅拌过程中向搅拌机内的原料通入氮气流使原料蓬松，得到初次混合料；
步骤三：二次混合：将步骤二制备的初次混合料导入加热搅拌机中进行二次搅拌，搅拌过程中采用超声波震荡进行辅助，得到浇注混合料；
步骤四：产品送检：将步骤三制备的浇注混合料进行抽样送检，送检合格后进行包装入库。
作为优选，所述棕刚玉细粉的粒径为3～4mm，所述电熔白刚玉细粉的粒径为5～7mm。
作为优选，所述α-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述α-Al2O3微粉中Al2O3的含量为95～96wt％。
作为优选，所述β-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.02mm，所述β-Al2O3微粉中Al2O3的含量为93～95wt％。
作为优选，所述硅微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述碳化硅细粉的粒径为2～3mm。
作为优选，所述钙镁铝酸盐水泥的粒径为1.0～1.5mm，所述高铝矾土的粒径为0.5～1.0mm。
作为优选，所述步骤二的混合搅拌时间为20～30min，所述氮气流从搅拌机的底部侧面均匀通入。
作为优选，所述步骤三的混合搅拌时间为30～40min，所述加热搅拌机内的搅拌温度为300～500℃。
本发明的有益效果：本发明以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，通过优化颗粒级配，再添加棕刚玉细粉、电熔白刚玉细粉、硅微粉和α-Al2O3微粉组成的基质料，以及适量钙镁铝酸盐水泥、高铝矾土和β-Al2O3组成的结合剂，经混合搅拌等工艺制成，在浇注料中，以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，利用其纳米级气孔降低导热系数的同时，有效阻挡熔渣渗透；另外还可以有效吸收因温度剧变产生的热应力，提高浇注料的抗渣性和热震稳定性。多孔骨料中含有预合成莫来石，基质中的刚玉细粉、α-Al2O3微粉和β-Al2O3与基质中的碳化硅细粉、硅微粉和硅溶胶在高温下原位反应生成原位莫来石，使浇注料中物相分布更加均匀，改善了因热膨胀系数不匹配造成的应力集中；同时，原位莫来石会因体积膨胀堵塞基质中细粉间的孔隙，使气孔孔径纳米化，提高了浇注料在高温下的稳定性及抗渣性能。利用骨料表面纳米孔与基质中纳米粉体更好的咬合程度及骨料与基质之间的原位反应，增强骨料与基质之间的界面结合强度，从而进一步提高了浇注料的强度和热震稳定性能。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
本发明一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：原料选料：按质量份数选取以下各组分：粒径为6～7mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒5～10份；粒径为3～4mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒20～30份；粒径为1.0～1.5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒10～15份；棕刚玉细粉4～5份；电熔白刚玉细粉8～10份；硅微粉1～3份；α-Al2O3微粉5～7份；钙镁铝酸盐水泥2～3份；高铝矾土5～8份；β-Al2O3微粉6～8份；碳化硅细粉5～10份；
步骤二：原料混合：将步骤一选取的原料依次加入搅拌机中进行混合搅拌，搅拌过程中向搅拌机内的原料通入氮气流使原料蓬松，得到初次混合料；
步骤三：二次混合：将步骤二制备的初次混合料导入加热搅拌机中进行二次搅拌，搅拌过程中采用超声波震荡进行辅助，得到浇注混合料；
步骤四：产品送检：将步骤三制备的浇注混合料进行抽样送检，送检合格后进行包装入库。
所述棕刚玉细粉的粒径为3～4mm，所述电熔白刚玉细粉的粒径为5～7mm，所述α-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述α-Al2O3微粉中Al2O3的含量为95～96wt％，所述β-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.02mm，所述β-Al2O3微粉中Al2O3的含量为93～95wt％，所述硅微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述碳化硅细粉的粒径为2～3mm，所述钙镁铝酸盐水泥的粒径为1.0～1.5mm，所述高铝矾土的粒径为0.5～1.0mm，所述步骤二的混合搅拌时间为20～30min，所述氮气流从搅拌机的底部侧面均匀通入，所述步骤三的混合搅拌时间为30～40min，所述加热搅拌机内的搅拌温度为300～500℃。
本发明以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，通过优化颗粒级配，再添加棕刚玉细粉、电熔白刚玉细粉、硅微粉和α-Al2O3微粉组成的基质料，以及适量钙镁铝酸盐水泥、高铝矾土和β-Al2O3组成的结合剂，经混合搅拌等工艺制成，在浇注料中，以纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒为骨料，利用其纳米级气孔降低导热系数的同时，有效阻挡熔渣渗透；另外还可以有效吸收因温度剧变产生的热应力，提高浇注料的抗渣性和热震稳定性。多孔骨料中含有预合成莫来石，基质中的刚玉细粉、α-Al2O3微粉和β-Al2O3与基质中的碳化硅细粉、硅微粉和硅溶胶在高温下原位反应生成原位莫来石，使浇注料中物相分布更加均匀，改善了因热膨胀系数不匹配造成的应力集中；同时，原位莫来石会因体积膨胀堵塞基质中细粉间的孔隙，使气孔孔径纳米化，提高了浇注料在高温下的稳定性及抗渣性能。利用骨料表面纳米孔与基质中纳米粉体更好的咬合程度及骨料与基质之间的原位反应，增强骨料与基质之间的界面结合强度，从而进一步提高了浇注料的强度和热震稳定性能。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：原料选料：按质量份数选取以下各组分：粒径为6～7mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒5～10份；粒径为3～4mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒20～30份；粒径为1.0～1.5mm的纳米孔径的多孔刚玉-莫来石陶瓷颗粒10～15份；棕刚玉细粉4～5份；电熔白刚玉细粉8～10份；硅微粉1～3份；α-Al2O3微粉5～7份；钙镁铝酸盐水泥2～3份；高铝矾土5～8份；β-Al2O3微粉6～8份；碳化硅细粉5～10份；
步骤二：原料混合：将步骤一选取的原料依次加入搅拌机中进行混合搅拌，搅拌过程中向搅拌机内的原料通入氮气流使原料蓬松，得到初次混合料；
步骤三：二次混合：将步骤二制备的初次混合料导入加热搅拌机中进行二次搅拌，搅拌过程中采用超声波震荡进行辅助，得到浇注混合料；
步骤四：产品送检：将步骤三制备的浇注混合料进行抽样送检，送检合格后进行包装入库。
2.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述棕刚玉细粉的粒径为3～4mm，所述电熔白刚玉细粉的粒径为5～7mm。
3.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述α-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述α-Al2O3微粉中Al2O3的含量为95～96wt％。
4.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述β-Al2O3微粉的粒径为0.01～0.02mm，所述β-Al2O3微粉中Al2O3的含量为93～95wt％。
5.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述硅微粉的粒径为0.01～0.03mm，所述碳化硅细粉的粒径为2～3mm。
6.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述钙镁铝酸盐水泥的粒径为1.0～1.5mm，所述高铝矾土的粒径为0.5～1.0mm。
7.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述步骤二的混合搅拌时间为20～30min，所述氮气流从搅拌机的底部侧面均匀通入。
8.如权利要求1所述的一种轻量化刚玉莫来石浇注料的制备工艺，其特征在于：所述步骤三的混合搅拌时间为30～40min，所述加热搅拌机内的搅拌温度为300～500℃。
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