CN110981500A - 一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 - Google Patents
一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110981500A CN110981500A CN201911290324.2A CN201911290324A CN110981500A CN 110981500 A CN110981500 A CN 110981500A CN 201911290324 A CN201911290324 A CN 201911290324A CN 110981500 A CN110981500 A CN 110981500A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alumina hollow
- reinforcing
- toughening
- alumina
- hollow spheres
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 89
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 239000007921 spray Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical group O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 42
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 23
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 8
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 claims description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 24
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 12
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 8
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 5
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010406 interfacial reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012257 stirred material Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K tris(lactato)aluminium Chemical compound CC(O)C(=O)O[Al](OC(=O)C(C)O)OC(=O)C(C)O VXYADVIJALMOEQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
- C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3826—Silicon carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，属于耐火材料技术领域。本发明的步骤为：步骤一、将氧化铝空心球置于硅溶胶溶液在真空中搅拌；步骤二、搅拌完成后继续浸泡；步骤三、将浸泡后的氧化铝空心球取出，置于真空环境干燥，得到增强增韧的空心球；称取制备耐火浇注料的原料，加入处理后空心球；混合各种原料，进行浇注成型。本发明中氧化铝空心球在真空环境中浸泡并干燥，表面裂隙被硅溶胶填充，干燥后的表面裂纹少，且引入空心球提高浇注料的流动性，减少加水量，增加浇注料的致密性和常温力学强度；在高温状态下，空心球表面硅溶胶和基质反应生成二次莫来石网状结构，提高材料的热震稳定性和高温力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，更具体地说，涉及一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法。
背景技术
脱硫喷枪是铁水预处理的关键设备，其寿命和使用性能对喷吹脱硫工艺有着十分重要的技术经济意义。作为一种间歇式喷吹工具，喷枪在使用过程中频繁承受热冲击，常常导致耐火材料工作衬热震龟裂和和剥落破损，进而发展为烧穿、弯曲和断裂等恶劣的破损形式，严重影响了喷枪的使用寿命和脱硫生产效率的提高。为了研究喷枪外衬耐火浇注料的损坏机理，Kaneshige.T等发现，在喷枪服役期间，喷枪枪衬外部耐火材料与内部耐火材料之间存在较大的温度梯度。李明晖等通过数值模拟研究揭示了喷枪间歇式服役过程中外喷枪耐火材料温度波动高达750℃。上述恶劣服役环境经常导致喷枪耐火浇注料的开裂和剥落，严重影响了喷枪寿命的提高和铁水预处理的生产效率。由此可见，制备具有优异的机械性能和耐热冲击性的喷枪耐火材料对铁水的预处理工艺有很大的影响。
随着对喷枪破损机理研究的不断深入，国内学者针对脱硫喷枪浇注料先后进行了粘土质、高铝质、铝镁质、刚玉质、莫来石-刚玉质、莫来石质等系列喷枪专用浇注料的研究，并最终形成了以低弹性模量和膨胀系数的莫来石为主要原材料的发展方向。针对喷枪的实际使用条件，普遍的改进措施为采用莫来石质材料和引入膨胀系数不同的骨料，利用热膨胀系数不匹配产生的微裂纹，改善喷枪浇注料的抗热震性能。但是，产生的微裂纹也会降低材料的机械强度。因此，喷枪耐火材料的发展中的关键挑战是如何同时提高材料的热震稳定性和机械强度。针对上述要求，李明晖等尝试通过在铁水预处理喷枪浇注料中引入氧化铝空心球，利用空心球的球形形状和与基质的界面反应，以期改善材料的抗热震性和力学性能，但由于空心球表面裂隙以及界面反应不充分，导致未能在实际生产中大规模应用。
经检索，中国专利申请号201810149788.0，申请日为2018年5月22日，发明创造名称为：一种耐火自流浇注料，该申请案的浇注料由包含以下重量份的原料配制而成：5～40份的刚玉，5～20份的氧化铝空心球，5～20份的α-氧化铝粉，1～15份的硅微粉，1～15份的镁砂，5～10份的结合剂，所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。该申请案改善了浇注料的流动性、耐火度和强度等性能，延长了浇注料的使用寿命。但该申请案中硅溶胶作为结合剂使用，仍未解决浇注料中空心球表面质量差，影响试样力学性能特别是常温力学性能。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的是为了解决现有喷枪耐火浇注料的热震稳定性和力学强度难以同时改善的问题，提供了一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，本发明通过对浇注料原料的处理使其性能得以改善，提高用其制成的喷枪的使用寿命。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种氧化铝空心球增强增韧方法，包括以下步骤：
步骤一、将氧化铝空心球置于硅溶胶溶液中搅拌；
步骤二、搅拌均匀后继续浸泡；
步骤三、将浸泡后的氧化铝空心球取出干燥，得到增强增韧后的氧化铝空心球。
作为本发明更进一步地改进，步骤一中的搅拌工序在真空环境中进行，氧化铝空心球和硅溶胶溶液均置于真空搅拌机，氧化铝空心球占氧化铝空心球与硅溶胶溶液总体积的1/4～1/2，真空度为-0.25MPa至-0.75MPa，真空搅拌机的转速为60～100r/min，在此环境下进行搅拌7～15min。
作为本发明更进一步地改进，步骤一中，硅溶胶溶液中化学成分按质量百分比，SiO2含量大于等于30％，Na2O含量小于等于0.3％；所述的该溶液中硅溶胶所占的比重为1.165～1.175，pH值为7～7.5，黏度为1～5mPa·s。
作为本发明更进一步地改进，步骤一中氧化铝空心球的粒径≤1mm，其氧化铝质量百分比含量≥97％。
作为本发明更进一步地改进，步骤二中氧化铝空心球在硅溶胶溶液中真空条件下浸泡12～24h。
本发明的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，称取制备耐火浇注料的原料，该原料按质量百分比计，包括：30～40％的烧结锆莫来石、10～20％的焦宝石、20～30％的红柱石、5～10％的致密刚玉细粉、2～5％的α-Al2O3微粉、5～8％的ρ-Al2O3微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的纯铝酸钙水泥；用增强增韧后氧化铝空心球替换部分烧结锆莫来石；然后混合各种原料，进行浇注成型。
作为本发明更进一步地改进，所述的烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，所述的增强增韧后氧化铝空心球替换部分粒径≤1mm烧结锆莫来石。
作为本发明更进一步地改进，称重完成的原料置于室温下加水搅拌混合，加水量为总重量的4～6％，搅拌好的浇注注入模具，震动成型，养护48～72h。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，通过氧化铝空心球的真空浸泡预处理，使硅溶胶填充空心球的表面裂隙，而浸泡后的氧化铝空心球，置于真空干燥条件下干燥，干燥速度快且产生的表面裂纹较少，改善了氧化铝空心球的表面性能，提高了加入氧化铝空心球的浇注料的常温力学性能。
(2)本发明的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，在铁水预处理浇注料中引入颗粒直径合适的适量经表面预处理后的氧化铝空心球，提高浇注料施工流动性，减少加水量，增加浇注料的致密性和常温力学强度；通过浇注料体积密度的提高，进一步提高其导热系数，减小顶吹喷枪使用过程中的温度梯度，缓解由于金属枪芯和耐火材料热膨胀性能不匹配，而引起的复合体结构热应力。
(3)本发明的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，在高温状态下，空心球表面硅溶胶中SiO2与空心球基体和材料体系基质中的Al2O3反应，使得空心球和基质结合界面上生成大量的二次莫来石网状结构，提高材料的热震稳定性和高温力学性能；进一步地，随着上述莫来石网状结构的生成，提高了材料的热膨胀性能，减小了材料在间歇式冷却过程中的收缩，提高了喷枪枪衬和金属枪芯的整体性。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种氧化铝空心球增强增韧方法，按照以下步骤进行：
步骤一、将氧化铝空心球和硅溶胶溶液置于真空搅拌机中，氧化铝空心球占氧化铝空心球与硅溶胶溶液总体积的1/4，真空度为-0.25MPa，真空搅拌机的转速为100r/min，在此环境下进行搅拌7min。
本实施例中所使用的氧化铝空心球的粒径为0.5～1mm，其氧化铝质量百分比含量为97％，按质量百分比，硅溶胶溶液的化学成分中SiO2含量为40％，Na2O含量为0.25％，硅溶胶所占的比重为1.165，pH值为7，黏度为1mPa·s。
步骤二、搅拌均匀后，在此环境下浸泡12h。
步骤三、将浸泡后的氧化铝空心球取出置于真空环境中干燥，真空度为0.05MPa，真空温度为85℃，干燥时间为6h，将氧化铝空心球表面预处理之后，备用。
通过氧化铝空心球的真空搅拌、浸泡预处理，使硅溶胶填充空心球的表面裂隙，而浸泡后的氧化铝空心球置于真空条件下干燥，相较于在一般环境中干燥，干燥温度可适当提高、干燥速度快且空心球产生的表面裂纹较少，改善了氧化铝空心球的表面性能，提高了加入氧化铝空心球的浇注料的常温力学性能。
实施例2
本实施例的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，按照以下步骤进行：称取制备耐火浇注料的原料，该原料按照质量百分比计，包括：33％的烧结锆莫来石、16％的焦宝石、25％的红柱石、6％的致密刚玉细粉、3％的α-Al2O3微粉、5％的ρ-Al2O3微粉、7％的硅微粉、2％的碳化硅粉和3％的纯铝酸钙水泥。所使用的烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石占原料总重量的5％、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石占原料总重量的5％、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石占原料总重量的6％、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石占原料总重量的4％、粒度≤1mm的烧结锆莫来石占原料总重量的9％、粒度为180目的烧结锆莫来石占原料总重量的4％。本实施例所用原料还包括适量的添加剂，假设上述材料的总重量为M，则添加剂按质量百分比计，包括：耐热钢纤维2.5％M、聚丙烯纤维0.1％M、三聚磷酸钠0.15％M、三聚氰胺0.5％M。
称重占原料总重量2％的氧化铝空心球，对该氧化铝空心球进行如实施例1所述的增强增韧处理，获得原氧化铝空心球1.15倍重量的处理后空心球，并用该处理后空心球替换部分上述原料中粒径≤1mm烧结锆莫来石。
将称重完成的原料置于室温下加水搅拌混合，加水量为总重量的6％，搅拌好的浇注注入模具，震动成型，养护72h。
本实施例以胶凝性能优良的ρ-Al2O3微粉为主结合剂，以硅微粉、α-Al2O3微粉和纯铝酸钙为辅助结合剂，降低纯铝酸钙与浇注料中CaO含量，提高了浇注料的抗侵蚀性能与高温强度。采用烧结锆莫来石为主要原材料，通过锆质材料与熔渣反应困难以及固熔或反应产物高温性能劣化小的优点，提高浇注料的综合抗侵蚀性能，另外粒度为5～20mm的烧结锆莫来石为板条状颗粒，板条状颗粒具有止裂增韧作用，提高了浇注料中骨料的骨架稳定性及其与基质粘接强度，延缓喷枪耐火材料枪衬的热应力裂纹与剥落破损进程。而采用焦宝石骨料，利用焦宝石中低熔点杂质，改善了喷枪枪衬耐火材料使用条件下的烧结状况，提高了枪衬的致密性与抗渗透性。
本实施例在铁水预处理浇注料中引入颗粒直径合适的适量经表面预处理后的氧化铝空心球，提高浇注料施工流动性，减少加水量，增加浇注料的致密性和常温力学强度；通过浇注料体积密度的提高，进一步提高其导热系数，减小喷枪使用过程中的温度梯度，缓解由于金属枪芯和耐火材料热膨胀性能不匹配，而引起的复合体结构热应力。
在高温状态下使用该浇注料制成的喷枪时，空心球表面硅溶胶中SiO2与空心球基体和材料体系基质中的Al2O3反应，使得空心球和基质结合界面上生成大量的二次莫来石网状结构，提高材料的热震稳定性和高温力学性能；进一步地，随着上述莫来石网状结构的生成，提高了材料的热膨胀性能，减小了材料在间歇式冷却过程中的收缩，提高了喷枪枪衬和金属枪芯的整体性。
采用本实施例的浇注料制备的喷枪，可使喷枪的使用次数提高20次/支。
实施例3
本实施例的一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，具体如下：
步骤一中氧化铝空心球占氧化铝空心球与硅溶胶溶液总体积的1/3，真空度为-0.5MPa，搅拌时间为11min，真空搅拌机的转速为80r/min；氧化铝空心球的粒径≤0.5mm，其氧化铝质量百分比含量98％，按质量百分比，硅溶胶溶液的化学成分中SiO2含量为30％，Na2O含量为0.3％，硅溶胶所占的比重为1.170，pH值为7.2，黏度为2.3mPa·s。
步骤二中搅拌完成后，在此环境下浸泡18h。
步骤三中真空度为0.06MPa，真空温度为90℃，干燥时间为4h。
称取制备耐火浇注料的原料，该原料按照质量百分比计，包括：40％的烧结锆莫来石、10％的焦宝石、20％的红柱石、5％的致密刚玉细粉、5％的α-Al2O3微粉、8％的ρ-Al2O3微粉、4％的硅微粉、4％的碳化硅粉和1.7％的纯铝酸钙水泥；所使用烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石占原料总重量的8％、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石占原料总重量的8％、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石占原料总重量的7％、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石占原料总重量的4％、粒度≤1mm的烧结锆莫来石占原料总重量的9％、粒度为180目的烧结锆莫来石占原料总重量的4％。假设上述材料的总重量为M，则添加剂按质量百分比计，包括：耐热钢纤维2.5％M、金属铝粉0.5％M、三聚磷酸钠0.10％M、三聚氰胺0.45％M。
称重占原料总重量4％的氧化铝空心球，对该氧化铝空心球进行如上述步骤一至步骤三所述的增强增韧处理，获得原氧化铝空心球1.20倍重量的处理后空心球，并用该处理后空心球替换部分上述原料中粒径≤1mm烧结锆莫来石。
将称重完成的原料置于室温下加水搅拌混合，加水量为总重量的5％，养护时间为60h。
实施例4
本实施例的一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，具体如下：
步骤一中氧化铝空心球占氧化铝空心球与硅溶胶溶液总体积的1/2，真空度为-0.75MPa，真空搅拌机的转速为60r/min，搅拌时间为15min；氧化铝空心球的粒径≤0.1mm，其氧化铝质量百分比含量98％，按质量百分比，硅溶胶溶液的化学成分中SiO2含量为45％，Na2O含量为0.2％，该溶液中硅溶胶所占的比重为1.175，pH值为7.5，黏度为5mPa·s。
步骤二中搅拌完成后，在此环境下浸泡24h。
步骤三中真空度为0.08MPa，真空温度为95℃，干燥时间为5h。
称取制备耐火浇注料的原料，该原料按照质量百分比计，包括：
30％的烧结锆莫来石、20％的焦宝石、30％的红柱石、10％的致密刚玉细粉、2％的α-Al2O3微粉、7％的ρ-Al2O3微粉、3％的硅微粉、1％的碳化硅粉和1.5％的纯铝酸钙水泥；所使用烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石占原料总重量的5％、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石占原料总重量的4％、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石占原料总重量的5％、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石占原料总重量的6％、粒度≤1mm的烧结锆莫来石占原料总重量的5％、粒度为180目的烧结锆莫来石占原料总重量的5％。假设上述材料的总重量为M，则添加剂按质量百分比计，包括：耐热钢纤维2.5％M、乳酸铝0.5％M、三聚磷酸钠0.10％M、三聚氰胺0.45％M。
称重占原料总重量6％的氧化铝空心球，对该氧化铝空心球进行如上述步骤一至步骤三所述的增强增韧处理，获得原氧化铝空心球1.30倍重量的处理后空心球，并用该处理后空心球替换部分上述原料中粒径≤1mm烧结锆莫来石。
将称重完成的原料置于室温下加水搅拌混合，加水量为总重量的4％，养护时间为48h。
Claims (9)
1.一种氧化铝空心球增强增韧方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将氧化铝空心球置于硅溶胶溶液中搅拌；
步骤二、搅拌均匀后继续浸泡；
步骤三、将浸泡后的氧化铝空心球取出干燥，得到增强增韧后的氧化铝空心球。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝空心球增强增韧方法，其特征在于：步骤一中的搅拌工序在真空环境中进行，氧化铝空心球和硅溶胶溶液均置于真空搅拌机，氧化铝空心球占氧化铝空心球与硅溶胶溶液总体积的1/4～1/2，真空度为-0.25MPa至-0.75MPa，真空搅拌机的转速为60～100r/min，在此环境下进行搅拌7～15min。
3.根据权利要求2所述的一种氧化铝空心球增强增韧方法，其特征在于：步骤一中，硅溶胶溶液中化学成分按质量百分比，SiO2含量大于等于30％，Na2O含量小于等于0.3％；所述的该溶液中硅溶胶所占的比重为1.165～1.175，pH值为7～7.5，黏度为1～5mPa·s。
4.根据权利要求3所述的一种氧化铝空心球增强增韧方法，其特征在于：步骤一中氧化铝空心球的粒径≤1mm，其氧化铝质量百分比含量≥97％。
5.根据权利要求4所述的一种氧化铝空心球增强增韧方法，其特征在于：步骤二中氧化铝空心球在硅溶胶溶液中真空条件下浸泡12～24h。
6.根据权利要求5所述的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，其特征在于：步骤三中的干燥在真空环境中进行，真空度为0.05～0.08MPa，干燥温度为85～95℃，干燥时间为4～6h。
7.一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，其特征在于：称取制备耐火浇注料的原料，该原料按质量百分比计，包括：30～40％的烧结锆莫来石、10～20％的焦宝石、20～30％的红柱石、5～10％的致密刚玉细粉、2～5％的α-Al2O3微粉、5～8％的ρ-Al2O3微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的纯铝酸钙水泥；用权利要求1-6任一项所述的增强增韧后氧化铝空心球替换部分烧结锆莫来石；然后混合各种原料，进行浇注成型。
8.根据权利要求7所述的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，其特征在于：所述的烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，所述的增强增韧后氧化铝空心球替换部分粒径≤1mm烧结锆莫来石。
9.根据权利要求8所述的一种铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法，其特征在于：称重完成的原料置于室温下加水搅拌混合，加水量为总重量的4～6％，搅拌好的浇注注入模具，震动成型，养护48～72h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911290324.2A CN110981500A (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911290324.2A CN110981500A (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110981500A true CN110981500A (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=70094047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911290324.2A Pending CN110981500A (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110981500A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111484347A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-04 | 无锡市宝宜耐火材料有限公司 | 一种高强Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法 |
| CN113716969A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 浙江锦诚新材料股份有限公司 | 一种莫来卡特抗结皮浇注料及预制件的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101571363A (zh) * | 2009-05-26 | 2009-11-04 | 武汉钢铁(集团)公司 | 高性能蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺 |
| CN101817689A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-01 | 武汉钢铁(集团)公司 | 铁水预处理喷枪用耐火浇注料 |
| CN106565254A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-19 | 武汉钢铁股份有限公司 | 用于制备吹气辅助扒渣喷枪的耐火浇注料 |
-
2019
- 2019-12-16 CN CN201911290324.2A patent/CN110981500A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101571363A (zh) * | 2009-05-26 | 2009-11-04 | 武汉钢铁(集团)公司 | 高性能蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺 |
| CN101817689A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-01 | 武汉钢铁(集团)公司 | 铁水预处理喷枪用耐火浇注料 |
| CN106565254A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-19 | 武汉钢铁股份有限公司 | 用于制备吹气辅助扒渣喷枪的耐火浇注料 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 同继锋: "《现代建筑卫生陶瓷技术手册》", 30 April 2010 * |
| 张立同: "《近净形熔模精密铸造理论与实践》", 30 April 2007 * |
| 戴金辉: "《无机非金属材料工学》", 30 August 2012 * |
| 李明晖: "铁水扒渣顶枪结构优化及耐火材料研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111484347A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-04 | 无锡市宝宜耐火材料有限公司 | 一种高强Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法 |
| CN113716969A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 浙江锦诚新材料股份有限公司 | 一种莫来卡特抗结皮浇注料及预制件的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100478305C (zh) | 一种氧化铝质电炉盖浇注料及其制备方法 | |
| CN112608138B (zh) | 高抗氧化性非水泥结合Al2O3-SiC-C耐火浇注料及其制备方法 | |
| CN110981514A (zh) | 一种高炉出铁沟用耐火浇注料 | |
| CN104355630A (zh) | 用于炼铁高炉送风支管的耐磨抗热震内衬及其制备方法 | |
| CN105503206B (zh) | 无碳精炼钢包包底座砖的热态修补料及其制备方法 | |
| CN113716969B (zh) | 一种莫来卡特抗结皮浇注料及预制件的制备方法 | |
| CN114195529B (zh) | 精炼钢包用高强镁质耐火泥 | |
| CN110981500A (zh) | 一种氧化铝空心球及铁水预处理喷枪耐火浇注料增强增韧方法 | |
| CN110981508A (zh) | 用于修补铁水罐罐底砖的耐火捣打料及修补方法 | |
| CN114560710B (zh) | 一种陶瓷结合铁铝尖晶石窑口浇注料及其制备方法 | |
| CN109095902B (zh) | 一种玻璃窑炉用铺面砖及其生产工艺 | |
| CN107010965B (zh) | 快硬型高炉炉缸修复料及其制备方法 | |
| CN113307613A (zh) | 一种钢包盖浇注料及其制备方法 | |
| CN113461411B (zh) | 一种抗氧化铝碳化硅碳砖及其制备方法 | |
| CN113698186B (zh) | 一种矾土基堇青石防爆浇注料 | |
| CN107140958B (zh) | 用于出铁沟分区的复合碳纤维增强浇注料及其制备方法 | |
| CN114804823A (zh) | 一种炼铁高炉送风装置用隔热耐火材料 | |
| CN114262232A (zh) | 一种精炼钢包工作衬用加入有石墨原料的无碳浇注料制备方法 | |
| CN112624743B (zh) | 一种浇注成型的转炉出钢口挡渣用滑板砖及生产方法 | |
| CN115159996A (zh) | 钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用 | |
| CN113683426A (zh) | 一种免烧的高强度金属陶瓷复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110615688A (zh) | 一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法 | |
| CN114874003A (zh) | 一种含六铝酸钙的低导热钢包永久层浇注料 | |
| CN104119082A (zh) | 一种用于rh炉插入管外衬的无铬浇注料 | |
| CN111302776A (zh) | 一种氧化物涂覆改性均化矾土浇注料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200410 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |