CN112608160B - 一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火浇注料技术领域，尤其涉及一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料。本发明通过将莫来石粒料、莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料、钛酸铝粉料、氧化硅超细粉料、氮化硅超细粉料、纯铝酸钙水泥、防爆纤维、减水剂以及结合剂混合的方式，达到有效制得水泥窑闸板专用浇注料的目的。本发明具有水泥窑闸板专用浇注料强度高，耐磨性能好，闸板处频繁调节过程中不易脱落，以及复合型防爆纤维不仅可以熔化形成气孔来减轻内部应力，还可以通过碳纤维的连接作用将内部应力分摊均匀，最终可以保证浇注料不易爆裂的优点。

Description

一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料
技术领域
本发明属于耐火浇注料技术领域，尤其涉及一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料。
背景技术
水泥窑闸板，包括现有新型干法水泥生产线上的三次风管闸板，其用于调节回转窑和分解炉之间的热风量，因此就需要不断地活动调节，这样闸板用浇注料相较于普通的水泥窑用浇注料，就需要具有更高的强度，更高的耐磨性能，这是现有普通耐火浇注料所做不到的。
所以综上所述，市场上急需一种专用于水泥窑闸板的高强度耐磨浇注料。
专利公开号为CN106116605A，公开日为2016.11.16的中国发明专利公开了一种耐高温，高耐磨，高抗碱侵蚀的风管闸板用浇注料，由以下重量百分比的组分组成：太原紫花矸1%，锆莫来石15-25%，碳化硅10-20%，铬铁渣23-30%，铁酸锌5-10%，镁锆橄榄石5-8%，钛酸镁钾1-3%，氮铝化三锆1-2%，斜顽辉石3-5%，氧化铝微粉5-10%，锆铝酸钙2-3%，高铝水泥3-5%；外加Ti3SiC2 0.5%，甲基烯丙醇聚氧乙烯醚0.1%，异戊烯醇聚氧乙烯醚0.05%，十二水合硫酸铝钾0.1%，十二水合硫酸铬钾为0.05%。
但是该发明专利中的风管闸板用浇注料，存在结构强度不足的问题，整体使用寿命较短。
发明内容
本发明提供一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其能通过将莫来石粒料、莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料、钛酸铝粉料、氧化硅超细粉料、氮化硅超细粉料、纯铝酸钙水泥、防爆纤维、减水剂以及结合剂混合的方式，达到有效制得水泥窑闸板专用浇注料的目的。本发明具有水泥窑闸板专用浇注料强度高，耐磨性能好，闸板处频繁调节过程中不易脱落，以及复合型防爆纤维不仅可以熔化形成气孔来减轻内部应力，还可以通过碳纤维的连接作用将内部应力分摊均匀，最终可以保证浇注料不易爆裂的优点。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，包括按重量计的以下各组分：莫来石粒料26-35份、莫来石粉料15-30份、镁铝尖晶石粉料8-11份、碳化硅粉料12-25份、钛酸铝粉料3-6份、氧化硅超细粉料0.5-2.5份、氮化硅超细粉料1-2份、纯铝酸钙水泥12-25份、防爆纤维0.1-0.2份、减水剂0.5-0.8份以及结合剂1-3份。
进一步优选的技术方案在于：所述莫来石粒料的粒径为3-5mm，所述莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料以及钛酸铝粉料的粒径为0.3-2mm，所述氧化硅超细粉料以及氮化硅超细粉料的粒径为0.01-0.05mm。
进一步优选的技术方案在于：所述防爆纤维由聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维中的任意一种或两种混合物制得，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维的长径比为550-1400。
进一步优选的技术方案在于：所述减水剂包括木质素磺酸钙、柠檬酸、碳酸钠、二乙醇胺硼酸酯以及醚类聚羧；所述结合剂纳米氧化镁、四聚偏磷酸盐、液态焦油以及甲基乙烯基硅橡胶粒。
进一步优选的技术方案在于所述结合剂包括按重量计的以下各组分：纳米氧化镁2-5份、四聚偏磷酸盐11-25份、液态焦油7-9份以及甲基乙烯基硅橡胶粒5-6份，其中所述纳米氧化镁的粒径为26-35nm，所述甲基乙烯基硅橡胶粒的粒径为1.1-1.5mm。
进一步优选的技术方案在于：所述防爆纤维包括中间的纤维绞合区，以及两边各一个的纤维分散区，所述纤维绞合区包括芯线纤维，绞合在所述芯线纤维上且由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维组成的绞合纤维，以及纤维浸渍剂，所述纤维分散区由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维两端的未绞合段形成。
进一步优选的技术方案在于：所述芯线纤维为碳纤维，所述绞合纤维的绞合角度为5-12°，节距为100-220mm，所述纤维浸渍剂由双酚A型环氧树脂、芳香族含氟二胺、纳米氧化钛以及硅烷偶联剂。
进一步优选的技术方案在于所述纤维浸渍剂包括按重量计的以下各组分：双酚A型环氧树脂55-65份、芳香族含氟二胺25-28份、纳米氧化钛1-6份以及硅烷偶联剂11-16份。
进一步优选的技术方案在于：所述纳米氧化钛的粒径为50-80nm。
进一步优选的技术方案在于：所述芯线纤维长度为所述纤维绞合区长度的100-125%，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维上纤维绞合区的长度占整体长度的40-65%。
本发明通过将莫来石粒料、莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料、钛酸铝粉料、氧化硅超细粉料、氮化硅超细粉料、纯铝酸钙水泥、防爆纤维、减水剂以及结合剂混合的方式，达到有效制得水泥窑闸板专用浇注料的目的。本发明具有水泥窑闸板专用浇注料强度高，耐磨性能好，闸板处频繁调节过程中不易脱落，以及复合型防爆纤维不仅可以熔化形成气孔来减轻内部应力，还可以通过碳纤维的连接作用将内部应力分摊均匀，最终可以保证浇注料不易爆裂的优点。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1
一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，包括按重量计的以下各组分：莫来石粒料26份、莫来石粉料15份、镁铝尖晶石粉料8份、碳化硅粉料12份、钛酸铝粉料3份、氧化硅超细粉料0.5份、氮化硅超细粉料1份、纯铝酸钙水泥12份、防爆纤维0.1份、减水剂0.5份以及结合剂1份。
在本实施例中，所述防爆纤维用于降低浇注料的内部应力，防止爆裂。
所述莫来石粒料的粒径为3.5-3.8mm，所述莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料以及钛酸铝粉料的粒径为1.2-1.3mm，所述氧化硅超细粉料以及氮化硅超细粉料的粒径为0.01-0.02mm。
所述防爆纤维由聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维中的任意一种或两种混合物制得，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维的长径比为600-650。
所述减水剂包括木质素磺酸钙、柠檬酸、碳酸钠、二乙醇胺硼酸酯以及醚类聚羧。
所述结合剂包括按重量计的以下各组分：纳米氧化镁2份、四聚偏磷酸盐11份、液态焦油7份以及甲基乙烯基硅橡胶粒5份，其中所述纳米氧化镁的粒径为26nm，所述甲基乙烯基硅橡胶粒的粒径为1.1mm。
所述防爆纤维包括中间的纤维绞合区，以及两边各一个的纤维分散区，所述纤维绞合区包括芯线纤维，绞合在所述芯线纤维上且由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维组成的绞合纤维，以及纤维浸渍剂，所述纤维分散区由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维两端的未绞合段形成。所述芯线纤维为碳纤维，所述绞合纤维的绞合角度为6°，节距为120mm，所述纤维浸渍剂由双酚A型环氧树脂、芳香族含氟二胺、纳米氧化钛以及硅烷偶联剂。
在本实施例中，所述碳纤维的熔点高于浇注料使用时的内部所在位置温度，因此通过固定连接的方式，在浇注料内部不均匀的应力进行拉动传递，最终保证浇注料不易因为内部应力不均匀而导致爆裂。
其次，所述绞合纤维则按现有技术的方式，在熔化后形成气孔，打开水气通道，用于降低浇注料内部应力。
最后，将绞合纤维中部与所述碳纤维绞合，为的就是将气孔位置的应力降低作用与碳纤维上的应力传递作用相结合，保证整体应力降低作用的更加高效性，而两侧的所述纤维分散区则用于将气孔位置进一步集中，使得所述碳纤维附近为气孔高度集中区，保证应力传递作用更加显著。
所述纤维浸渍剂包括按重量计的以下各组分：双酚A型环氧树脂55份、芳香族含氟二胺25份、纳米氧化钛3份以及硅烷偶联剂11份。所述纳米氧化钛的粒径为60nm。
在本实施例中，所述纤维浸渍剂的作用是在浇注料混合过程中，保证芯线纤维和绞合纤维绞合牢固，不易分离，这样绞合纤维熔化后才有气孔集中加碳纤维连接传递应力的组合式效果。
所述芯线纤维长度为所述纤维绞合区长度的105%，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维上纤维绞合区的长度占整体长度的40%。
在本实施例中，所述绞合纤维通过适当的绞合长度占比，可以保证在碳纤维附近形成数量充足且适宜的熔化气孔。
最终，本实施例中的水泥窑闸板专用浇注料，其在1500℃×3h烧成后，抗折强度为28.3MPa，耐压强度为142.2MPa，耐磨量为3.02cm3，远优于现有水泥窑普通浇筑料。
实施例2
一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，包括按重量计的以下各组分：莫来石粒料30份、莫来石粉料22份、镁铝尖晶石粉料8份、碳化硅粉料18份、钛酸铝粉料3份、氧化硅超细粉料0.5份、氮化硅超细粉料1份、纯铝酸钙水泥20份、防爆纤维0.2份、减水剂0.6份以及结合剂2份。
在本实施例中，所述防爆纤维用于降低浇注料的内部应力，防止爆裂。
所述莫来石粒料的粒径为4.0-4.2mm，所述莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料以及钛酸铝粉料的粒径为1.8-2.0mm，所述氧化硅超细粉料以及氮化硅超细粉料的粒径为0.01-0.03mm。
所述防爆纤维由聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维中的任意一种或两种混合物制得，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维的长径比为720-780。
所述减水剂包括木质素磺酸钙、柠檬酸、碳酸钠、二乙醇胺硼酸酯以及醚类聚羧。
所述结合剂包括按重量计的以下各组分：纳米氧化镁3份、四聚偏磷酸盐11份、液态焦油9份以及甲基乙烯基硅橡胶粒5份，其中所述纳米氧化镁的粒径为30nm，所述甲基乙烯基硅橡胶粒的粒径为1.5mm。
所述防爆纤维包括中间的纤维绞合区，以及两边各一个的纤维分散区，所述纤维绞合区包括芯线纤维，绞合在所述芯线纤维上且由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维组成的绞合纤维，以及纤维浸渍剂，所述纤维分散区由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维两端的未绞合段形成。所述芯线纤维为碳纤维，所述绞合纤维的绞合角度为8°，节距为160mm，所述纤维浸渍剂由双酚A型环氧树脂、芳香族含氟二胺、纳米氧化钛以及硅烷偶联剂。
在本实施例中，所述碳纤维的熔点高于浇注料使用时的内部所在位置温度，因此通过固定连接的方式，在浇注料内部不均匀的应力进行拉动传递，最终保证浇注料不易因为内部应力不均匀而导致爆裂。
其次，所述绞合纤维则按现有技术的方式，在熔化后形成气孔，打开水气通道，用于降低浇注料内部应力。
最后，将绞合纤维中部与所述碳纤维绞合，为的就是将气孔位置的应力降低作用与碳纤维上的应力传递作用相结合，保证整体应力降低作用的更加高效性，而两侧的所述纤维分散区则用于将气孔位置进一步集中，使得所述碳纤维附近为气孔高度集中区，保证应力传递作用更加显著。
所述纤维浸渍剂包括按重量计的以下各组分：双酚A型环氧树脂55份、芳香族含氟二胺28份、纳米氧化钛6份以及硅烷偶联剂11份。所述纳米氧化钛的粒径为65nm。
在本实施例中，所述纤维浸渍剂的作用是在浇注料混合过程中，保证芯线纤维和绞合纤维绞合牢固，不易分离，这样绞合纤维熔化后才有气孔集中加碳纤维连接传递应力的组合式效果。
所述芯线纤维长度为所述纤维绞合区长度的110%，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维上纤维绞合区的长度占整体长度的45%。
在本实施例中，所述绞合纤维通过适当的绞合长度占比，可以保证在碳纤维附近形成数量充足且适宜的熔化气孔。
最终，本实施例中的水泥窑闸板专用浇注料，其在1500℃×3h烧成后，抗折强度为28.8MPa，耐压强度为141.6MPa，耐磨量为2.98cm3，远优于现有水泥窑普通浇筑料。
实施例3
一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，包括按重量计的以下各组分：莫来石粒料32份、莫来石粉料26份、镁铝尖晶石粉料8份、碳化硅粉料18份、钛酸铝粉料6份、氧化硅超细粉料0.5份、氮化硅超细粉料1份、纯铝酸钙水泥25份、防爆纤维0.2份、减水剂0.8份以及结合剂3份。
在本实施例中，所述防爆纤维用于降低浇注料的内部应力，防止爆裂。
所述莫来石粒料的粒径为3.2-3.6mm，所述莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料以及钛酸铝粉料的粒径为1.6-1.8mm，所述氧化硅超细粉料以及氮化硅超细粉料的粒径为0.02-0.03mm。
所述防爆纤维由聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维中的任意一种或两种混合物制得，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维的长径比为1100-1200。
所述减水剂包括木质素磺酸钙、柠檬酸、碳酸钠、二乙醇胺硼酸酯以及醚类聚羧。
所述结合剂包括按重量计的以下各组分：纳米氧化镁5份、四聚偏磷酸盐11份、液态焦油9份以及甲基乙烯基硅橡胶粒6份，其中所述纳米氧化镁的粒径为35nm，所述甲基乙烯基硅橡胶粒的粒径为1.5mm。
所述防爆纤维包括中间的纤维绞合区，以及两边各一个的纤维分散区，所述纤维绞合区包括芯线纤维，绞合在所述芯线纤维上且由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维组成的绞合纤维，以及纤维浸渍剂，所述纤维分散区由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维两端的未绞合段形成。所述芯线纤维为碳纤维，所述绞合纤维的绞合角度为11°，节距为200mm，所述纤维浸渍剂由双酚A型环氧树脂、芳香族含氟二胺、纳米氧化钛以及硅烷偶联剂。
在本实施例中，所述碳纤维的熔点高于浇注料使用时的内部所在位置温度，因此通过固定连接的方式，在浇注料内部不均匀的应力进行拉动传递，最终保证浇注料不易因为内部应力不均匀而导致爆裂。
其次，所述绞合纤维则按现有技术的方式，在熔化后形成气孔，打开水气通道，用于降低浇注料内部应力。
最后，将绞合纤维中部与所述碳纤维绞合，为的就是将气孔位置的应力降低作用与碳纤维上的应力传递作用相结合，保证整体应力降低作用的更加高效性，而两侧的所述纤维分散区则用于将气孔位置进一步集中，使得所述碳纤维附近为气孔高度集中区，保证应力传递作用更加显著。
所述纤维浸渍剂包括按重量计的以下各组分：双酚A型环氧树脂60份、芳香族含氟二胺28份、纳米氧化钛6份以及硅烷偶联剂16份。所述纳米氧化钛的粒径为78nm。
在本实施例中，所述纤维浸渍剂的作用是在浇注料混合过程中，保证芯线纤维和绞合纤维绞合牢固，不易分离，这样绞合纤维熔化后才有气孔集中加碳纤维连接传递应力的组合式效果。
所述芯线纤维长度为所述纤维绞合区长度的110%，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维上纤维绞合区的长度占整体长度的52%。
在本实施例中，所述绞合纤维通过适当的绞合长度占比，可以保证在碳纤维附近形成数量充足且适宜的熔化气孔。
最终，本实施例中的水泥窑闸板专用浇注料，其在1500℃×3h烧成后，抗折强度为29.3MPa，耐压强度为143.0MPa，耐磨量为2.96cm3，远优于现有水泥窑普通浇筑料。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：莫来石粒料26-35份、莫来石粉料15-30份、镁铝尖晶石粉料8-11份、碳化硅粉料12-25份、钛酸铝粉料3-6份、氧化硅超细粉料0.5-2.5份、氮化硅超细粉料1-2份、纯铝酸钙水泥12-25份、防爆纤维0.1-0.2份、减水剂0.5-0.8份以及结合剂1-3份；
所述防爆纤维由聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维中的任意一种或两种混合物制得，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维的长径比为550-1400；
所述防爆纤维包括中间的纤维绞合区，以及两边各一个的纤维分散区，所述纤维绞合区包括芯线纤维，绞合在所述芯线纤维上且由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维组成的绞合纤维，以及纤维浸渍剂，所述纤维分散区由所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维两端的未绞合段形成；
所述芯线纤维为碳纤维，所述绞合纤维的绞合角度为5-12°，节距为100-220mm；
所述纤维浸渍剂包括按重量计的以下各组分：双酚A型环氧树脂55-65份、芳香族含氟二胺25-28份、纳米氧化钛1-6份以及硅烷偶联剂11-16份；
所述芯线纤维长度为所述纤维绞合区长度的100-125%，所述聚乙烯醇纤维或者聚酰胺纤维上纤维绞合区的长度占整体长度的40-65%。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其特征在于：所述莫来石粒料的粒径为3-5mm，所述莫来石粉料、镁铝尖晶石粉料、碳化硅粉料以及钛酸铝粉料的粒径为0.3-2mm，所述氧化硅超细粉料以及氮化硅超细粉料的粒径为0.01-0.05mm。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其特征在于：所述减水剂包括木质素磺酸钙、柠檬酸、碳酸钠、二乙醇胺硼酸酯以及醚类聚羧酸减水剂；所述结合剂为纳米氧化镁、四聚偏磷酸盐、液态焦油以及甲基乙烯基硅橡胶粒。
4.根据权利要求3所述的一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其特征在于所述结合剂包括按重量计的以下各组分：纳米氧化镁2-5份、四聚偏磷酸盐11-25份、液态焦油7-9份以及甲基乙烯基硅橡胶粒5-6份，其中所述纳米氧化镁的粒径为26-35nm，所述甲基乙烯基硅橡胶粒的粒径为1.1-1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种水泥窑闸板专用的高强度耐磨浇注料，其特征在于：所述纳米氧化钛的粒径为50-80nm。
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