CN114230350A - 一种轻质高强莫来石浇注料及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轻质高强莫来石浇注料及施工方法，轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a‑氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂，按重量百分比计，微孔莫来石骨料：50～70%；a‑氧化铝微粉：3～8%；膨胀剂—蓝晶石细粉：5～10%；烧结剂—锂辉石细粉：3～7%；硅微粉：2～5%；烧结莫来石细粉：6～10%，结合剂：10～20%；还包括及减水剂，减水剂为其它原料之和的0.35—0.60%。成型的产品密度低，强度高，高温使用性能稳定，抗冲刷，导热率低，热能损耗小，而且施工方便，非常适合使用于高炉进风装置的内衬材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼铁高炉进风装置内衬采用的耐火材料，尤其涉及一种轻质高强莫来石浇注料及施工方法。
背景技术
炼铁高炉进风装置是高炉炉前设备中至关重要的组成部件，也是热风管道系统中的薄弱环节。目前国内高炉的进风装置普遍存在着钢壳外表温度高，发红，甚至烧毁，休风频繁，使用寿命短的现象。而由于外表高的温度，造成管道内的热能损失较大，严重地影响了冶炼的正常生产。进风装置的特点是通过的热风温度1200～1300℃，热风压力0.4MPa左右，高富氧，耐火内衬薄，尤其是直吹管前端最薄处20～40mm。这就要求耐火内衬强度高，热稳定性好，抗高温气流的冲刷而不产生裂纹，热导率低，钢壳外表温度低，热能损失小。而目前国内的隔热轻质浇注料容重低，热容较小及热导率低，但是其多数使用温度低，强度低，很难满足高温、高风速冲刷的要求，因此本开发研制的轻质高强莫来石浇注料完全具备了进风装置所要求的各项性能，有效地解决了其存在的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种轻质高强莫来石浇注料及施工方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂，按重量百分比计，微孔莫来石骨料：50～70%，；a-氧化铝微粉：3～8%；膨胀剂—蓝晶石细粉：5～10%；烧结剂—锂辉石细粉：3～7%；硅微粉：2～5%；烧结莫来石细粉：6～10%，结合剂：10～20%；还包括及减水剂，减水剂为其它原料之和的0.35—0.60%。
微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级，其中，粒度5-3mm的微孔莫来石骨料为30～50%，粒度1-0mm的微孔莫来石骨料为5～10%，其它的为粒度3-1mm的微孔莫来石骨料；a-氧化铝微粉的粒径为0.7-1.0μm、0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm、0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm、0＜硅微粉的粒径小于1.0μm、0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm。
微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。
a-活性氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%。
硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%。
耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥，耐高温结合剂的比表面积为≥5500cm2/g。
减水剂为聚羧酸减水剂。
轻质高强莫来石浇注料的施工方法为，按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工。
轻质高强莫来石浇注料的施工方法为，按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工，形成高炉进风装置的内衬。
相对于现有技术，本发明提供的浇注料，成型的产品密度低，强度高，高温使用性能稳定，抗冲刷，导热率低，热能损耗小，而且施工方便，非常适合使用于高炉进风装置的内衬材料。
具体实施方式
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂，按重量百分比计，微孔莫来石骨料：50～70%，；a-氧化铝微粉：3～8%；膨胀剂—蓝晶石细粉：5～10%；烧结剂—锂辉石细粉：3～7%；硅微粉：2～5%；烧结莫来石细粉：6～10%，结合剂：10～20%；还包括及减水剂，减水剂为其它原料之和的0.35—0.60%。
微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级，其中，粒度5-3mm的微孔莫来石骨料为30～50%，粒度1-0mm的微孔莫来石骨料为5～10%，其它的为粒度3-1mm的微孔莫来石骨料；a-氧化铝微粉的粒径为0.7-1.0μm、0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm、0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm、0＜硅微粉的粒径小于1.0μm、0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm。
微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。
a-活性氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%。
硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%。
耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥，如纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
轻质高强莫来石浇注料的施工方法为，按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工。
轻质高强莫来石浇注料的施工方法为，按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工，形成高炉进风装置的内衬。
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂；微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级；a-氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%，粒径为0.7-1.0μm；0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm；0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm；硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%，0＜硅微粉的粒径小于1.0μm；0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
其中，按重量百分比计，
微孔莫来石骨料：56%，其中3-5mm，35%；1-3mm，16%；0-1mm,5%；
a-氧化铝微粉： 5%；
蓝晶石细粉： 8%；
锂辉石细粉： 4%；
硅微粉： 3%；
结合剂： 14%；
烧结莫来石细粉： 10%。
还包括及减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，为上述原料之和的0.45%。
实施例2
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂；微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级；a-氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%，粒径为0.7-1.0μm；0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm；0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm；硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%，0＜硅微粉的粒径小于1.0μm；0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
其中，按重量百分比计，
微孔莫来石骨料：56%，其中3-5mm,30%;1-3mm,16%;0-1mm,10%。
a-氧化铝微粉： 3%。
蓝晶石细粉： 10%。
锂辉石细粉： 7%。
硅微粉： 2%。
结合剂： 12%。
烧结莫来石细粉：10%
还包括及减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，为上述原料之和的0.35%。
实施例3
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂；微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级；a-氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%，粒径为0.7-1.0μm；0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm；0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm；硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%，0＜硅微粉的粒径小于1.0μm；0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
其中，按重量百分比计，
微孔莫来石骨料：60%，其中3-5mm，36%；1-3mm，14%；0-1mm，10%
a-氧化铝微粉： 8%。
蓝晶石细粉： 5%。
锂辉石细粉： 6%。
硅微粉： 2%。
结合剂： 10%。
烧结莫来石细粉： 9%。
还包括及减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，为上述原料之和的0.50%。
实施例4
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂；微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级；a-氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%，粒径为0.7-1.0μm；0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm；0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm；硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%，0＜硅微粉的粒径小于1.0μm；0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
其中，按重量百分比计，
微孔莫来石骨料：70%，其中3-5mm,50%；1-3mm，15%；0-1mm，5%。
a-氧化铝微粉： 3%。
蓝晶石细粉： 5%
锂辉石细粉： 3%
硅微粉： 2%
结合剂： 11%
烧结莫来石细粉： 6%
还包括及减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，为上述原料之和的0.60%。
实施例5
一种轻质高强莫来石浇注料，包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、结合剂；微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级；a-氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%，粒径为0.7-1.0μm；0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm；0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm；硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%，0＜硅微粉的粒径小于1.0μm；0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥（CA-70），比表面积为≥5500cm2/g。
其中，按重量百分比计，
微孔莫来石骨料：50%，其中3-5mm,30%；1-3mm，15%；0-1mm,5%
a-氧化铝微粉： 8%
蓝晶石细粉： 7%
锂辉石细粉： 4%
硅微粉： 5%
结合剂： 20%
烧结莫来石细粉： 6%
还包括及减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，为上述原料之和的0.40%。
性能测试：
研究试验采用的设备：40ｘ40ｘ160 mm三联模具，Φ180ｘ20 mm模具，Φ50ｘ36 mm模具，搅拌机，振动平台，干燥箱，高温电炉，抗折试验机，荷重软化温度测量仪，导热系数测量仪。按照确定的试验配方准确称取各种原料，倒入搅拌机中搅拌均匀后，加入适量水再搅拌达到合适的稠度，将泥料分别装入各个模具中在振动平台上进行震动至料面返浆为止，抹平表面，静置24小时后脱模，试样再静置48小时，入干燥箱进行110℃干燥24小时。测量试样的各项指标：密度，抗折强度，耐火度，荷重软化温度。试样入高温炉1300℃烧成并保温3小时，冷却至常温，测量试样的各项指标：烧后抗折强度，线变化率等。通过试验检测本申请各项指标数据为下表表1：
表1本申请各项指标数据
以上数据表明本发明的轻质高强莫来石浇注料的强度、耐火度是较高的，可以抵抗高炉进风装置中热风的冲刷，荷重软化温度达到1400℃以上，证明了该浇注料使用温度达到1350℃，可以满足高炉1200～1300℃的热风温度。
本研究采用模仿进风装置用10mm钢板制造焊接一长1000mm，直径为320mm的圆筒，筒内浇注该浇注料80mm厚，内径为160mm。圆筒两侧用30mm厚的陶瓷棉封堵，内径中间放置加热棒加热至1250℃进行保温，用测温枪测量钢壳外表面的温度，数据如下表表2。
表2
对比例：
目前炼铁高炉进风装置的内衬普遍采用硬质黏土熟料作骨料配制的浇注料，其配比按重量百分比计，包括：
硬质黏土熟料（焦宝石）：70%，其中粒度3-5mm，34%；粒度1-3mm,24%；粒度0-1mm,12%。
矾土熟料细粉： 6%。
结合剂（铝酸钙水泥CA-50）: 14%。
黏土： 5%。
硅微粉： 2%。
漂珠： 3%。
还包括及外加剂，外加剂为三聚磷酸钠，为上述原料之和的0.5%。
性能测试：
研究试验采用的设备：40ｘ40ｘ160 mm三联模具，Φ180ｘ20 mm模具，Φ50ｘ36 mm模具，搅拌机，振动平台，干燥箱，高温电炉，抗折试验机，荷重软化温度测量仪，导热系数测量仪。按照确定的试验配方准确称取各种原料，倒入搅拌机中搅拌均匀后，加入适量水再搅拌达到合适的稠度，将泥料分别装入各个模具中在振动平台上进行震动至料面返浆为止，抹平表面，静置24小时后脱模，试样再静置48小时，入干燥箱进行110℃干燥24小时。测量试样的各项指标：密度，抗折强度，耐火度，荷重软化温度。试样入高温炉1300℃烧成并保温3小时，冷却至常温，测量试样的各项指标：烧后抗折强度，线变化率等。通过试验检测，检测其各项指标为下表表3：
表3对比例各项指标数据
温度测量：采用模仿进风装置用10mm钢板制造焊接一长1000mm，直径为320mm的圆筒，筒内浇注该浇注料80mm厚，内径为160mm。圆筒两侧用30mm厚的陶瓷棉封堵，内径中间放置加热棒加热至1250℃进行保温，用测温枪测量钢壳外表面的温度，数据如下表表4。
表4
以上本发明和对比检测数据表明，本发明的各项数据都明显优于进风装置普遍采用的硬质黏土熟料作骨料的浇注料，尤其是测量的温度比对比例低80℃左右，说明隔热效果高，热导率低。
本发明的轻质高强莫来石浇注料及施工工艺，浇注料包括骨料和粉料，骨料为破碎的微孔莫来石熟料，骨料微孔的孔径在1-10µm，粉料包括高纯氧化铝超微粉、硅微粉、膨胀剂蓝晶石、烧结剂锂辉石、高温性能稳定的莫来石细粉以及结合剂纯铝酸钙水泥(CA-70)，并加入减水剂，经加适量纯净水混合成浇注料，震动浇注成型。成型的产品密度低，强度高，高温使用性能稳定，抗冲刷，导热率低，热能损耗小，而且施工方便，非常适合使用于高炉进风装置的内衬材料。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，应当指出，对于本领域的及任何熟悉本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，及作出的若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：包括骨料和粉料基质；骨料为微孔莫来石骨料，粉料为a-氧化铝微粉、膨胀剂—蓝晶石细粉、烧结剂—锂辉石细粉、硅微粉、烧结莫来石细粉、耐高温结合剂，按重量百分比计，微孔莫来石骨料：50～70%，；a-氧化铝微粉：3～8%；膨胀剂—蓝晶石细粉：5～10%；烧结剂—锂辉石细粉：3～7%；硅微粉：2～5%；烧结莫来石细粉：6～10%，耐高温结合剂：10～20%；还包括及减水剂，减水剂为其它原料之和的0.35—0.60%。
2.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：微孔莫来石骨料的孔径1-10µm，显气孔率为45%-48%，粒度包括5～3mm，3～1mm，1～0mm三级，其中，粒度5-3mm的微孔莫来石骨料为30～50%，粒度1-0mm的微孔莫来石骨料为5～10%，其它的为粒度3-1mm的微孔莫来石骨料；a-氧化铝微粉的粒径为0.7-1.0μm、0＜蓝晶石细粉的粒径小于180μm、0＜锂辉石细粉的粒径小于45μm、0＜硅微粉的粒径小于1.0μm、0＜烧结莫来石细粉的粒径小于45μm。
3.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：微孔莫来石骨料中Al2O3的质量分数为68-72%，烧结莫来石细粉中Al2O3的质量分数为68-72%。
4.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：a-活性氧化铝微粉中Al2O3的质量分数大于99.9%。
5.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：硅微粉中SiO2的质量分数大于等于95%。
6.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：耐高温结合剂为氧化铝的含量在70%到75%的纯铝酸钙水泥、耐高温结合剂的比表面积为≥5500cm2/g。
7.根据权利要求1所述的轻质高强莫来石浇注料，其特征在于：减水剂为聚羧酸减水剂。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的轻质高强莫来石浇注料的施工方法，其特征在于：按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工。
9.根据权利要求8所述的轻质高强莫来石浇注料的施工方法，其特征在于：轻质高强莫来石浇注料的施工方法为，按重量百分比称取上述骨料和粉料，加水搅拌混合均匀形成浇注料，然后浇注施工，形成高炉进风装置的内衬。
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