CN111087230A - 一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料及其制备方法，包括如下重量百分比含量的组分：棕刚玉55‑70%、纯度≥98%的碳化硅12‑22%、广西白泥0.5‑1.5%、K型抗氧化复合纳米碳粉4‑8%、纳米级改性蜡石微粉4‑8%、氧化铝粉4‑8%、三聚磷酸钠0.1‑0.2%和防爆纤维0.08‑0.2%；所述K型抗氧化复合纳米碳粉由纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉按照重量比5:4:1混合加工而成；所述纳米级改性蜡石微粉由纳米级叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ‑Al₂O₃粉按照重量比4:4:2混合加工而成，本出铁沟浇注料绿色环保、使用寿命长、熔损速率低、抗氧化渗透。

Description

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料及其制备方法

技术领域

本发明涉及出铁沟耐火浇注料领域，尤其涉及一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料及其制备方法。

背景技术

出铁沟浇注料主要用于高炉出铁场的铁水流经通道，对高炉的安全生产及经济效益具有很大的决定作用。目前，市场上传统的出铁沟浇注料吨铁耐材消耗高、环境污染大，无论在经济效益上还是国家的环保政策上都无法满足要求。

传统的出铁沟浇注料一般属于棕刚玉、碳化硅、氧化铝粉等为主原料的Al₂O₃-SiC-C系统，选用球状沥青为碳源，纯铝酸盐水泥为结合剂进行配置，此种配料主要存在以下两个问题：

第一：球状沥青中含有强致癌性的苯并芘，在出铁沟浇注料使用过程中大量释放，对炉前的工作环境造成了很大的影响，而且球状沥青粒度大小一般在1-0.2mm左右，在材料中分散不均匀，成球粒状的沥青碳化后成为气孔，对材料的抗冲刷性能不利，而且这种碳容易氧化，造成材料发酥粉化，大大降低材料强度；

第二：采用纯铝酸盐水泥为结合剂，会引入CaO成分，CaO会与材料中的Al₂O₃、SiO₂形成低熔物，降低出铁沟浇注料的高温强度，传统的出铁沟浇注料对铁水的润湿性比较好，这容易造成铁水渗透，产生剥落。

中国专利CN103145426A公开了一种高炉出铁沟浇注料，该专利通过调整原料中抗氧化材料的比例、并且增加碳化硼来延长铁沟的使用寿命， 同时调整防爆裂材料金属铝的比例， 解决了常规出铁沟浇注料施工完成后需要利用低温溶化形成气孔排气， 否则铁沟浇注料高温作业中易爆裂， 不能直接利用大火烘烤的问题。但是该专利仍然无法解决上述两个问题。

中国专利CN107963895A公开了一种高炉出铁沟主沟浇注料，该专利采用低成本的合成铝砂颗粒部分替代价格昂贵的致密电熔刚玉颗粒和电熔棕刚玉颗粒，合成铝砂用于主沟浇注料中，使耐火浇注料具有良好的抗热震性能和抗侵蚀性能，并得到有效地回收利用，极大地降低了主沟浇注料的生产成本，具有极高的经济效益和社会效益，同样该专利还是无法解决上述两个问题。

发明内容

本发明的目的是解决传统出铁沟浇注料在碳源和结合剂上的不足，提供一种绿色环保、使用寿命长、熔损速率低、抗氧化渗透的绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，包括如下重量百分比含量的组分：棕刚玉55-70%、纯度≥98%的碳化硅12-22%、广西白泥0.5-1.5%、K型抗氧化复合纳米碳粉4-8%、纳米级改性蜡石微粉4-8%、氧化铝粉4-8%、三聚磷酸钠0.1-0.2%和防爆纤维0.08-0.2%；所述K型抗氧化复合纳米碳粉由纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉按照重量比5:4:1混合加工而成；所述纳米级改性蜡石微粉由纳米级叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉按照重量比4:4:2混合加工而成。

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照原材料重量百分比称取棕刚玉、纯度≥98%的碳化硅、广西白泥、K型抗氧化复合纳米碳粉、纳米级改性蜡石微粉、氧化铝粉、三聚磷酸钠和防爆纤维，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。

本发明的有益效果是：

第一：针对球状沥青造成的环境问题及使用过程中存在的弊端，利用K型抗氧化复合纳米碳粉，来代替球状沥青，K型抗氧化复合纳米碳粉由纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉按照重量比5:4:1混合加工而成，混合后具有抗氧化性能的金属硅和碳化硼能充分包裹在碳粉表面，对碳的氧化具有很好的保护作用；

第二：针对纯铝酸盐水泥结合剂的问题，利用纳米级改性蜡石微粉来替代，既可以在不产生低熔物的情况下具有结合性能，又能提高材料与铁水的润湿角，达到提高抗铁水渗透的功效；纳米级改性蜡石微粉由纳米级叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉按照重量比4:4:2混合加工而成，由于叶蜡石具有与铁水不润湿的特点，这赋予了材料优良的抗渗透性能。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，按重量百分比包括以下原材料：粒度8-5mm的棕刚玉20%、粒度5-3mm的棕刚玉20%、粒度3-1mm的棕刚玉15%、粒度1-0mm的棕刚玉8%、粒度1-0mm纯度≥98%的碳化硅8%、200目纯度≥98%的碳化硅13%、广西白泥占1%，K 型抗氧化复合纳米碳粉5%，纳米级改性蜡石微粉6%，氧化铝粉4%，三聚磷酸钠0.12%和防爆纤维0.15%搅拌混合而成。

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照实施例1的原材料重量百分比称取原材料，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。

实施例2：

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，按重量百分比包括以下原材料：由粒度8-5mm的棕刚玉20%、粒度5-3mm的棕刚玉20%、粒度3-1mm的棕刚玉15%、粒度1-0mm的棕刚玉12%、粒度1-0mm纯度≥98%的碳化硅4%、200目纯度≥98%的碳化硅13%、广西白泥1%、K 型抗氧化复合纳米碳粉6%、纳米级改性蜡石微粉5%、氧化铝粉4%、三聚磷酸钠0.12%和防爆纤维0.15%搅拌混合而成。

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照实施例2的原材料重量百分比称取原材料，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。

实施例3

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，按重量百分比包括以下原材料：由粒度8-5mm的棕刚玉20%、粒度5-3mm的棕刚玉20%、粒度3-1mm的棕刚玉15%、粒度1-0mm的棕刚玉12%、粒度1-0mm纯度≥98%的碳化硅4%、200目纯度≥98%的碳化硅12%、广西白泥1%、K型抗氧化复合纳米碳粉6%、纳米级改性蜡石微粉7%、氧化铝粉3%、三聚磷酸钠0.12%和防爆纤维0.15%搅拌混合而成。

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照实施例3的原材料重量百分比称取原材料，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。

实施例4

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，按重量百分比包括以下原材料：由粒度8-5mm的棕刚玉20%、粒度5-3mm的棕刚玉20%、粒度3-1mm的棕刚玉15%、粒度1-0mm的棕刚玉10%、粒度1-0mm纯度≥98%的碳化硅6%、200目纯度≥98%的碳化硅10%、广西白泥1%、K型抗氧化复合纳米碳粉6%、纳米级改性蜡石微粉6%、氧化铝粉6%、三聚磷酸钠0.12%和防爆纤维0.15%搅拌混合而成。

一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照实施例4的原材料重量百分比称取原材料，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。

上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料，其特征在于：包括如下重量百分比含量的组分：棕刚玉55-70%、纯度≥98%的碳化硅12-22%、广西白泥0.5-1.5%、K型抗氧化复合纳米碳粉4-8%、纳米级改性蜡石微粉4-8%、氧化铝粉4-8%、三聚磷酸钠0.1-0.2%和防爆纤维0.08-0.2%；所述K型抗氧化复合纳米碳粉由纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉按照重量比5:4:1混合加工而成；所述纳米级改性蜡石微粉由纳米级叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉按照重量比4:4:2混合加工而成。

2.一种如权利要求1所述的绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：配置加工K型抗氧化复合纳米碳粉，按照重量比5:4:1称取纳米碳粉、325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉；先将325目纯度≥98%的金属硅粉和325目碳化硼粉加入到球磨机中，共磨30min后出料，再与纳米碳粉一起加入到滚筒搅拌机中混合均匀即可得到K型抗氧化复合纳米碳粉；

步骤二：配置加工纳米级改性蜡石微粉，按照重量比4:4:2称取叶蜡石微粉、平均粒径200微米的具有自结合水化性能的纯度≥99%的硅微粉和ρ-Al₂O₃粉后投入滚筒搅拌机中混合均匀即可得到纳米级改性蜡石微粉；

步骤三：按照原材料重量百分比称取棕刚玉、纯度≥98%的碳化硅、广西白泥、K型抗氧化复合纳米碳粉、纳米级改性蜡石微粉、氧化铝粉、三聚磷酸钠和防爆纤维，然后将原材料投入滚筒搅拌机中搅拌20min后即可得到绿色环保高强抗氧化渗透出铁沟浇注料。