CN110563471A

CN110563471A - 一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料及其制备方法

Info

Publication number: CN110563471A
Application number: CN201910879458.1A
Authority: CN
Inventors: 尚学军; 朱子江; 黄锋; 张兴华; 杨政宏
Original assignee: JIANGSU JIANAI HIGH TEMPERATURE MATERIALS CO Ltd
Current assignee: JIANGSU JIANAI HIGH TEMPERATURE MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明公开了一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，包括：铝矾土熟料，叶蜡石颗粒，回收碳化硅砖废料，二氧化硅微粉，铝酸盐水泥；一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法，（1）将铝矾土熟料大块通过巴马克破碎成颗粒料，部分颗粒料通过雷蒙磨粉机得到铝矾土熟料细粉；（2）将铝矾土熟料细粉、二氧化硅微粉、回收碳化硅砖废料及铝酸盐水泥混合，同时加入添加剂，混合均匀后获得预混粉料；（3）再将预混粉料、步骤（1）剩余的铝矾土熟料颗粒和叶蜡石颗粒进一步混合，获得铝碳化硅浇注料；本发明采用叶蜡石和回收碳化硅砖废料组合，提升了浇注料的致密性、抗烧结能力及抗铁渣能力，同时使用回收碳化硅砖废料的骨料和细粉有固体废弃物循环再利用的功效。

Description

一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料及其制备方法。

背景技术

受制于转炉兑铁口的形状和大小，以及铁水包兑铁水时不外溢铁水，包口往往需要聚集铁水流股的作用，所以设计出来的铁水包包口常常是异型向外飞檐的形状。为了保护铁水包包口钢壳免受铁水和铁渣的熔损，包口通常覆有浇注料。

由于包口形状特异，浇注料的模具难以制作，所以致使大部分钢铁厂的铁水包包口浇注料都是以人工涂抹或机械喷涂的方式打砌而成。

这种成型方式打砌的包口料加水量大，气孔率高，结构疏松。而且有些铁厂在热包状态下用机械方式打掉包口残余的铁水渣时，会损伤包口浇注料；还有些铁厂扒渣是将铁包倾斜扒掉脱硫渣，此时包口浇注料暴露在铁水和铁渣中，此时包口料很容易脆化脱落。上述种种情况都导致包口浇注料的使用寿命与铁水包不同步，影响铁水包的正常周转。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料及其制备方法用于铁水包包口，该浇注料通过新型成分设计，采用了叶蜡石和回收碳化硅砖废料的新组合，不仅提升了浇注料的致密性、抗烧结能力以及抗铁渣能力，同时该发明使用的回收碳化硅砖废料的骨料和细粉有固体废弃物循环再利用的功效。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，浇注料原料成分按重量百分比计包括以下组分：

铝矾土熟料：30-60%，叶蜡石颗粒：15-30%，回收碳化硅砖废料：0-10%，二氧化硅微粉：0-10%，铝酸盐水泥：3-10%，以上各组分之和为100%。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步，前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，铝矾土熟料中Al₂O₃质量占比为：65%-75%，铝矾土熟料颗粒的直径为3-15mm。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，铝矾土熟料的直径分布为：直径8-15mm的质量占比0%-20%，直径5-8mm的质量占比10%-30%，直径3-5mm的质量占比10%-20%。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，叶蜡石颗粒中的SiO₂含量≥75%；叶蜡石颗粒的直径为0-3mm。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，叶蜡石颗粒的直径分布为：直径1-3mm的质量占比10%-20%，直径0-1mm的质量占比5%-15%。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，回收碳化硅砖废料中的碳化硅含量≥90%，回收碳化硅砖废料的颗粒直径为0-1mm。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，二氧化硅微粉的粒度为100-300nm。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中，铝酸盐水泥的粒度为D50=10-30μm。

本发明还设计一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法，按以下步骤进行：

（1）将铝矾土熟料大块通过巴马克破碎成所需的颗粒料，其中部分颗粒料通过雷蒙磨粉机得到铝矾土熟料细粉；

（2）将步骤（1）中制得的铝矾土熟料细粉、原料组分中的二氧化硅微粉、回收碳化硅砖废料及铝酸盐水泥混合，同时加入添加剂预混15-25分钟，混合均匀后获得预混粉料；

（3）再将上述预混粉料、步骤（1）通过巴马克破碎的剩余铝矾土熟料颗粒和叶蜡石颗粒进一步混合15-20分钟，获得铝碳化硅浇注料。

前述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法中，添加剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠以及柠檬酸的混合物。

技术效果，添加剂的增加为了改善工作性能的，为了分散活性较高的二氧化硅微粉，添加了三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作为分散减水剂；为了改善浇注料的施工性能，添加了柠檬酸作为缓凝剂，延长了浇注料的可工作时间。

本发明的有益效果是：

本发明耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的组分中在基质部分采用的是二氧化硅微粉，二氧化硅微粉通常是在冶炼硅铁和金属硅时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的，是大工业冶炼铁合金中的副产物，充分利用资源。

二氧化硅微粉在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。掺有二氧化硅微粉的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用。其流动性、烧结性、结合性、填充气孔性能都得到不同程度的提高。

本发明中利用叶蜡石生产铝碳化硅浇注料，一是利用叶蜡石受热后具有不太大的膨胀性（线热膨胀系数平均为6×10^-6℃），有利于提高浇注体的整体性，降低熔渣对耐材的侵蚀作用；二是熔渣与浇注料面接触后，能形成1～2mm的黏度很大的硅酸盐熔融物，阻碍了熔渣向砖内的渗透，从而提高了浇注料的抗熔渣侵蚀能力。

本发明将各组分运用在一起，相互相成，通过新型成分设计，采用了叶蜡石和一种回收碳化硅砖废料的新组合，不仅达到提高浇注料抗铁渣侵蚀的性能，还对资源进行了回收再利用。同时运用了叶蜡石原料的耐熔渣渗透和侵蚀作用，该浇注料可运用在铁水包包口，使包口浇注料使用寿命从原来的800炉左右提高到1200-1300炉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于说明书上的内容。

铝矾土熟料：30-60%，叶蜡石颗粒：15-30%，回收碳化硅砖废料：0-10%，二氧化硅微粉：0-10%（优选二氧化硅微粉：3-6%），铝酸盐水泥：3-10%（优选铝酸盐水泥：3-5%），以上各组分之和为100%。

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中骨料为铝矾土熟料，铝矾土熟料中75%≥Al₂O₃含量≥65%，直径为3-15mm，作为优选采用GL70高铝矾土熟料。

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中叶蜡石颗粒中的SiO₂含量≥75%（质量比），叶蜡石颗粒直径为0-3mm，优选采用直径为1-3mm的叶蜡石颗粒及0-1mm的叶蜡石颗粒的混合物。

上述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的组分中，作为优选，GL70矾土熟料8-15mm的加入量0%-20%，GL70矾土熟料5-8mm的加入量10%-30%，GL70矾土熟料3-5mm的加入量10%-20%，叶蜡石1-3mm的加入量10%-20%，叶蜡石0-1mm的加入量5%-15%，GL70矾土熟料细粉200目的加入量10%-20%，回收碳化硅砖废料0-1mm的加入量为0-10%。

粉料采用GL70高铝矾土熟料雷蒙粉。

GL70高铝矾土熟料特指山西孝义生产的回转窑或竖窑煅烧特级或一级高铝熟料时，经过人工精选而出的不符合特级或一级矾土熟料标准的块料。然后经过巴马克破碎筛分而成各个粒度的骨料颗粒，以及将熟料颗粒雷蒙磨粉而成GL70高铝矾土熟料200目细粉。本发明选用的这种GL70高铝矾土熟料杂质含量相对较低，中高温下的液相含量较低，高温下的体积稳定性相对较好。与常用的GL60相比，1350℃下的线膨胀率能从0.99%降低至0.00%。

采用的高铝矾土熟料GL70的化学指标见表1：

表1 高铝矾土熟料GL70的化学组成（wt%）

CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SiO<sub>2</sub>	TiO<sub>2</sub>	LOI	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O
									0.45	0.17	68.06	1.54	25.45	2.83	0.13	0.25	0.08

回收碳化硅砖废料是公司生产铝碳化硅砖过程中的外观不合格品，或者是从客户那里回购的含碳化硅量高于90%的残砖，经过表面处理回破之后循环再利用。

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中回收碳化硅砖废料中的碳化硅含量≥90%，回收碳化硅砖废料的颗粒直径为0-1mm。

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中二氧化硅微粉的粒度为100-300nm。

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料中铝酸盐水泥的粒度为D50=10-30μm。

上述耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法，按以下步骤进行：

（2）将步骤（1）中制得的铝矾土熟料细粉、原料组分中的二氧化硅微粉、回收碳化硅砖废料及铝酸盐水泥混合，同时加入添加剂预混15-25分钟，预混优选20-25分钟，混合均匀后获得预混粉料；

耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法中，添加剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠以及柠檬酸的混合物。

作为本发明的一种优选，为了分散活性较高的二氧化硅微粉，添加剂中采用等比例混合的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作为分散减水剂，其中，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠含量之和按质量比计占浇注料原料的0.1-0.3%。

作为本发明的一种优选，为了改善浇注料的施工性能，添加剂中采用柠檬酸作为缓凝剂，延长了浇注料的可工作时间，其中，柠檬酸的含量按质量比计占浇注料原料的0-0.1%。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料及其制备方法进行详细描述，在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

实施例1

本实施例提供一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，浇注料原料成分按重量百分比计包括以下组分：

GL70矾土熟料15-8mm的加入量11%，8-5mm的加入量17%，GL70矾土熟料5-3mm的加入量12%，叶蜡石颗粒3-1mm的加入量18%，叶蜡石颗粒1-0mm的加入量7%，GL70矾土熟料细粉200目的加入量16%，回收碳化硅砖废料1-0mm的加入量10%，铝酸盐水泥5%，二氧化硅微粉4%。

在本实施例中，叶蜡石颗粒中的SiO₂含量≥75%；回收碳化硅砖废料中的碳化硅含量≥90%。

在本实施例中，二氧化硅微粉的粒度为100-300nm；铝酸盐水泥的粒度为D50=10-30μm。

（1）将铝矾土熟料大块通过巴马克破碎成所需的颗粒料，其中部分颗粒料通过雷蒙磨粉机得到200目的铝矾土熟料细粉；

（2）将步骤（1）中制得的200目铝矾土熟料细粉、原料组分中的二氧化硅微粉、回收碳化硅砖废料及铝酸盐水泥混合，同时加入三聚磷酸钠、六偏磷酸钠以及柠檬酸预混15-25分钟，混合均匀后获得预混粉料；

在本实施例中，按质量比计，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及柠檬酸的加入量占浇注料原料具体比例为：三聚磷酸钠：0.1%，六偏磷酸钠：0.1%，柠檬酸：0.03%。

实施例2

GL70矾土熟料15-8mm的加入量18%，8-5mm的加入量16%，GL70矾土熟料5-3mm的加入量10%，叶蜡石颗粒3-1mm的加入量20%，叶蜡石颗粒1-0mm的加入量5%，GL70矾土熟料细粉200目的加入量13%，回收碳化硅砖废料1-0mm的加入量10%，铝酸盐水泥4%，二氧化硅微粉4%。

在本实施例中，按质量比计，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及柠檬酸的加入量占浇注料原料具体比例为：三聚磷酸钠：0.05%，六偏磷酸钠：0.05%，柠檬酸：0.06%。

实施例3

GL70矾土熟料8-5mm的加入量28%，GL70矾土熟料5-3mm的加入量15%，叶蜡石颗粒3-1mm的加入量15%，叶蜡石颗粒1-0mm的加入量10%，GL70矾土熟料细粉200目的加入量13%，回收碳化硅砖废料1-0mm的加入量10%，铝酸盐水泥5%，二氧化硅微粉4%。

在本实施例中，按质量比计，三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及柠檬酸的加入量占浇注料原料具体比例为：三聚磷酸钠：0.15%，六偏磷酸钠：0.15%，柠檬酸：0.08%。

上述实施例1-3中制作的浇注料达到的技术指标见表2：

表2 实施例1-3中制得的浇注料的技术指标

由上表可知，本发明的浇注料具有优良的抗折强度、耐压强度，流动性好，线变化较小体积稳定性好。

本发明的浇注料渣侵相较于常见包口浇注料的渣侵，本发明铝碳化硅浇注料的抗渣渗透和抗渣侵蚀性能，以及体积稳定性都优于常见包口浇注料。

将本发明的铝碳化硅浇注料运用在某钢厂150吨铁水包包口，使用寿命从原来的800炉左右提高至炼铁厂要求的1300炉以上。

本发明的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，使用杂质含量较低的GL70高铝矾土熟料和叶蜡石原料，以及回收再利用的铝碳化硅砖废料，制作的浇注料在更大程度上增加了铁水包包口浇注料的寿命。同时促进了资源的循环再利用。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于，浇注料原料成分按重量百分比计包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述铝矾土熟料中Al₂O₃质量占比为：65%-75%，所述铝矾土熟料颗粒的直径为3-15mm。

3.根据权利要求2所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述铝矾土熟料的直径分布为：直径8-15mm的质量占比0%-20%，直径5-8mm的质量占比10%-30%，直径3-5mm的质量占比10%-20%。

4.根据权利要求1所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述叶蜡石颗粒中的SiO₂含量≥75%，所述叶蜡石颗粒的直径为0-3mm。

5.根据权利要求4所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述叶蜡石颗粒的直径分布为：直径1-3mm的质量占比10%-20%，直径0-1mm的质量占比5%-15%。

6.根据权利要求1所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述回收碳化硅砖废料中的碳化硅含量≥90%，所述回收碳化硅砖废料的颗粒直径为0-1mm。

7.根据权利要求1所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述二氧化硅微粉的粒度为100-300nm。

8.根据权利要求1所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料，其特征在于：所述铝酸盐水泥的粒度为D50=10-30μm。

9.一种如权利要求1-8中任一权利要求所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

10.根据权利要求9所述的耐侵蚀的铝碳化硅浇注料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述添加剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠以及柠檬酸的混合物。