CN113416083A - 一种高温耐火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种高温耐火材料及其制备方法：包含有50‑70重量份的电熔白刚玉颗粒、10‑20重量份的Cr₂O₃、10‑20重量份的α‑Al₂O₃粉、1‑4重量份的TiO₂和6‑15重量份的结合剂。本发明制备的一种高温耐火材料，利用白刚玉颗粒制造出的铝铬质耐火材料，具有杂质含量低，物理性能优良，抗热震性能好，耐磨性能好和常温抗折系数好等特点，常温抗折系数好便于制造加工高温耐火零件，耐磨系数高，提升了耐磨划痕效果，使得高温材料表面粘接后便于清理，不会因刮擦而损坏外层表面。

Description

一种高温耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种高温耐火材料及其制备方法。

背景技术

由铬矿制成的氧化铬含量在30％以上的耐火材料，属于中性耐火材料，高温下能抵抗酸性炉渣、碱性炉渣和其他耐火材料的侵蚀，又由于铬砖对热震很敏感，高温荷重变形温度也很低，因而铬砖普遍用作隔砖。

白刚玉颗粒是一种高级耐火材料，其硬度略高于棕刚玉，韧性低，纯度高，自锐性好，磨削能力强，热值低，效率高，耐酸碱腐蚀，耐高温、热稳定性好，不仅可用于传统耐火材料生产白刚玉耐火材料，还可从传统陶瓷中生产特种耐火材料，即高温陶瓷。白刚玉耐火材料属于高质量、高效率耐火材料产品。白刚玉作为耐火材料的优点有很多，在耐火材料中加入适量的白刚玉，可以有效地改善耐火材料的性能，提高耐火材料的耐高温性能，提高耐火材料的线性变化率。加入适量的白刚玉能适当地提高浇注料的密度，白刚玉也能在高温下与微硅粉形成莫来石，从而提高浇注料的高温强度。国外工业发达国家正在寻找高纯度的原材料，高纯度的白刚玉耐火材料是关键的开发产品。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种高温耐火材料及其制备方法，本发明所制备的一种高温耐火材料，利用白刚玉颗粒制造出的铝铬质耐火材料，具有杂质含量低，物理性能优良，抗热震性能好，耐磨性能好和常温抗折系数好等特点，常温抗折系数好便于制造加工高温耐火零件，耐磨系数高，提升了耐磨划痕效果，使得高温

有益效果材料表面粘接后便于清理，不会因刮擦而损坏外层表面。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种滑爽剂改性有机硅脱模剂，包含有50-70重量份的电熔白刚玉颗粒、10-20重量份的Cr₂O₃、10-20重量份的α-Al₂O₃粉、1-4重量份的TiO₂和6-15重量份的结合剂。

通过采用上述技术方案：利用白刚玉颗粒混合制造出的铝铬质耐火材料，它的优点是耐火度高、耐磨、耐冲刷、耐侵蚀、体积密度大、氧化铝含量高，做制品时还有高的荷重软化温度和高温体积稳定性。

本发明进一步设置为：所述电熔白刚玉颗粒按1-2mm、2-3mm、3-4mm筛选分级，并分别含有30-40重量份、20-50重量份、20-50重量份。

通过采用上述技术方案：精细磨料便于将白刚玉中的杂质筛选出，杂质中有的是易熔物，有的熔点却很高，易熔物对耐高温的功能有极大地危害。避免杂质存在，导致白刚玉作为耐火材料会出现粉化、爆裂的现象。

本发明进一步设置为：所述Cr₂O₃进行粉碎加工至粒度＜0.1mm的细粉。

通过采用上述技术方案：便于将Cr₂O₃细粉材料与白刚玉细粉充分混合。

本发明进一步设置为：所述结合剂为无机结合剂或有机结合，所述无机结合剂为磷酸盐、磷酸中的一种，或其中的两种任意重量比例的组合，所述有机结合剂为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙中的一种，或其中的两种、三种任意重量比例的组合。

通过采用上述技术方案：可以进行混合粘接处理，改善结合剂的相容性，能提高粘接强度、耐水、耐高温等性能，结合剂将各个原料之间紧密粘接，减少了耐火材料中的气孔，使得耐火材料结构分布均匀。

一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、研磨Cr₂O₃细粉，并混合TiO₂细粉；

S2、引入所述步骤S1中获得的细粉，并加入α-Al₂O₃粉、Cr₂O₃粉和电熔白刚玉颗粒以速率30-50r/s进行1-1.5小时的预混合，作为基质；

S3、将结合剂加入电熔白刚玉颗粒中，充分搅拌均匀润湿，作为混合粉；

S4、将所述步骤S3中获得的混合粉加入至所述步骤S2获得的基质中混合均匀；

S5、制取定型制品后，烧成获得成品。

通过采用上述技术方案：将耐火材料均匀混合后，减少耐火材料中的气孔，有利于提高耐火材料的抗热震性，降低耐火材料使用时发生爆裂的风险。

本发明进一步设置为：在所述步骤S1中，研磨Cr₂O₃细粉，并混合TiO₂细粉，包括以下步骤：

S101、粉碎TiO₂，获得粒度0.05-0.1mm的TiO₂细粉；

S102、粉碎Cr₂O₃细粉，获得粒度＜0.05mm的Cr₂O₃细粉；

S103、选用所述步骤S102中的Cr₂O₃细粉，与所述步骤S101中的TiO₂细粉，速度为450-600r/s进行搅拌，搅拌1小时，充分混合。

通过采用上述技术方案：便于将Cr₂O₃细粉和粉碎TiO₂充分均匀混合，使得耐火材料制备时，其中原料分布均匀，保证了耐火材料受高温时结构中各部分抗热性能一致。

本发明进一步设置为：在所述步骤S2中，电熔白刚玉颗粒中Al₂O₃≥95％，α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃≥99％，且粒度＜0.05mm。

通过采用上述技术方案：提高耐火材料中的Al₂O₃含量，并将Al₂O₃能均匀充分的混合至耐火材料结构各处。

本发明进一步设置为：在所述步骤S4中，包括以下步骤：

S401、采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，备用；

S402、将步骤S401获得的定型制品，放入真空干燥机中，经100-120℃干燥36小时；

S403、干燥后，输送至烧结机中，以高温1300-1700℃，3-5小时烧成；

S404、烧成接收后，在烧结机中保温6-12小时，即可制成。

通过采用上述技术方案可获得以白刚玉粉做骨料的铬矿制成耐火材料，具有杂质含量低，物理性能优良，抗热震性能好，耐磨性能好和常温抗折系数好等特点，适合制成高温反应炉，具有易于加工成型和便于清洁的优良特性。

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明所制备的一种高温耐火材料，利用白刚玉颗粒制造出的铝铬质耐火材料，具有杂质含量低，物理性能优良，抗热震性能好，耐磨性能好和常温抗折系数好等特点，常温抗折系数好便于制造加工高温耐火零件，耐磨系数高，提升了耐磨划痕效果，使得高温材料表面粘接后便于清理，不会因刮擦而损坏外层表面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种高温耐火材料，包含有70重量份的电熔白刚玉颗粒、15重量份的Cr₂O₃、15重量份的α-Al₂O₃粉、3重量份的TiO₂和10重量份的结合剂，电熔白刚玉颗粒按1-2mm、2-3mm、3-4mm筛选分级，并分别含有30重量份、20重量份、20重量份，Cr₂O₃进行粉碎加工至粒度＜0.1mm的细粉，结合剂为无机结合剂，无机结合剂为磷酸盐、磷酸的两种1:2重量比例的组合。

一种高温耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、研磨Cr₂O₃细粉，并混合TiO₂细粉，包括以下步骤：

101)、粉碎TiO₂，获得粒度0.05-0.1mm的TiO₂细粉；

102)、粉碎Cr₂O₃细粉，获得粒度＜0.05mm的Cr₂O₃细粉；

103)、选用9重量份的步骤S102中的Cr₂O₃细粉，与1重量份的步骤S101中的TiO₂细粉，速度为500r/s进行搅拌，搅拌1小时，充分混合。

步骤二、引入步骤S1中获得的细粉，并加入α-Al₂O₃粉、Cr₂O₃粉和电熔白刚玉颗粒，电熔白刚玉颗粒中Al₂O₃≥95％，α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃≥99％，且粒度＜0.05mm，以速率40r/s进行1.5小时的预混合，作为基质。

步骤三、将10重量份的无机结合剂或有机结合剂，加入电熔白刚玉颗粒中，充分搅拌均匀润湿，作为混合粉。

步骤四、将步骤S3中获得的混合粉加入至步骤S2获得的基质中混合均匀。

步骤五、制取定型制品后，烧成获得成品，包括以下步骤：

401)、采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，备用；

402)、将步骤S401获得的定型制品，放入真空干燥机中，经100-120℃干燥36小时；

403)、干燥后，输送至烧结机中，以高温1500℃，4小时，烧成；

404)、烧成接收后，在烧结机中保温10小时，即可制成。

实施例2

本实施例所提供的一种高温耐火材料及其制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：包含有50重量份的电熔白刚玉颗粒、10重量份的Cr₂O₃、10重量份的α-Al₂O₃粉、1重量份的TiO₂和6重量份的无机结合剂，为磷酸盐、磷酸两种1：3重量比例的组合，步骤S2中，基质制作时以速率30r/s进行1小时预混合，步骤S403中，以高温1300℃，3小时烧结。

实施例3

本实施例所提供的一种高温耐火材料及其制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在于：包含有70重量份的电熔白刚玉颗粒、20重量份的Cr₂O₃、20重量份的α-Al₂O₃粉、4重量份的TiO₂和15重量份的有机结合剂，为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙三种，2:1:1重量比例的组合，步骤S2中，基质制作时以速率30r/s进行1小时预混合，步骤S403中，以高温1500℃，3小时烧结。

对比例1

本实施例所提供的一种高温耐火材料及其制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在：未加入结合剂。

对比例2

本实施例所提供的一种高温耐火材料及其制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在：步骤S404中未进行保温。

对比例3

本实施例所提供的一种高温耐火材料及其制备方法大致和实施例1相同，其主要区别在：步骤S402中，未经100-120℃干燥36小时。

性能测试

取实施例1～3和对比例1～3所制备高温耐火材料，并对所制备出的高温耐火材料的炭黑反应炉的相关性能进行检测，其检测方法如下：

按照检测标准GB/T30873-2014分别对上述各高温耐火材料的抗热震性能进行检测，按照检测标准DL/T902-2004分别对上述各高温耐火材料的耐磨性能进行检测，按照检测标准GB/T3001-2007分别对上各高温耐火材料的常温抗折性能进行检测，将所得测试结果记录于表1；

表1高温耐火材料检测表

通过分析上述表中的相关数据可知，通过本发明所制备的一种高温耐火材料，利用白刚玉颗粒制造出的铝铬质耐火材料，具有杂质含量低，物理性能优良，抗热震性能好，耐磨性能好和常温抗折系数好等特点，常温抗折系数好便于制造加工高温耐火零件，耐磨系数高，提升了耐磨划痕效果，使得高温材料表面粘接后便于清理，不会因刮擦而损坏外层表面。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高温耐火材料，其特征在于，包含有50-70重量份的电熔白刚玉颗粒、10-20重量份的Cr₂O₃、10-20重量份的α-Al₂O₃粉、1-4重量份的TiO₂和6-15重量份的结合剂。

2.根据权利要求1所述一种高温耐火材料，其特征在于，所述电熔白刚玉颗粒按1-2mm、2-3mm、3-4mm筛选分级，并分别含有30-40重量份、20-50重量份、20-50重量份。

3.根据权利要求1所述一种高温耐火材料，其特征在于，所述Cr₂O₃进行粉碎加工至粒度＜0.1mm的细粉。

4.根据权利要求1所述一种高温耐火材料，其特征在于，所述结合剂为无机结合剂或有机结合，所述无机结合剂为磷酸盐、磷酸中的一种，或其中的两种任意重量比例的组合，所述有机结合剂为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙中的一种，或其中的两种、三种任意重量比例的组合。

5.一种高温耐火材料的制备方法，其特征在于，使用了根据权利要求1-4任一项所述一种高温耐火材料，包括以下步骤：

S1、研磨Cr₂O₃细粉，并混合TiO₂细粉；

S2、引入所述步骤S1中获得的细粉，并加入α-Al₂O₃粉、Cr₂O₃粉和电熔白刚玉颗粒以速率30-50r/s进行1-1.5小时的预混合，作为基质；

S3、将结合剂加入电熔白刚玉颗粒中，充分搅拌均匀润湿，作为混合粉；

S4、将所述步骤S3中获得的混合粉加入至所述步骤S2获得的基质中混合均匀；

S5、制取定型制品后，烧成获得成品。

6.根据权利要求5所述一种高温耐火材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，研磨Cr₂O₃细粉，并混合TiO₂细粉，包括以下步骤：

S101、粉碎TiO₂，获得粒度0.05-0.1mm的TiO₂细粉；

S102、粉碎Cr₂O₃细粉，获得粒度＜0.05mm的Cr₂O₃细粉；

S103、选用所述步骤S102中的Cr₂O₃细粉，与所述步骤S101中的TiO₂细粉，速度为450-600r/s进行搅拌，搅拌1小时，充分混合。

7.根据权利要求5所述一种高温耐火材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，电熔白刚玉颗粒中Al₂O₃≥95％，α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃≥99％，且粒度＜0.05mm。

8.根据权利要求5所述一种高温耐火材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，包括以下步骤：

S401、采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，备用；

S402、将步骤S401获得的定型制品，放入真空干燥机中，经100-120℃干燥36小时；

S403、干燥后，输送至烧结机中，以高温1300-1700℃，3-5小时烧成；

S404、烧成接收后，在烧结机中保温6-12小时，即可制成。