CN114685174A - 一种高强轻质的出铁沟及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强轻质的出铁沟及其制备方法，所述出铁沟包括内层浇铸件、连接网架和外层浇铸件，内层浇铸件的外侧面紧贴外层浇铸件的内侧面，连接网架设在内层浇铸件和外层浇铸件的接触面上；内层浇铸件的内部设有第一陶制支撑网架，外层浇铸件的内部设有第二陶制支撑网架，第一陶制支撑网架和第二陶制支撑网架均包括若干个相互平行的主支柱和主支柱之间的支撑网；所述连接网架具有斜向横纵交叉的网状结构。

Description

一种高强轻质的出铁沟及其制备方法

技术领域

本发明属于高炉出铁沟技术领域，具体涉及一种高强轻质的出铁沟及其制备方法。

背景技术

我国是全球的钢铁大国，2017年我国高炉炼铁的产量已达7亿多吨，生铁的生产主要通过高炉冶炼，高温铁水从高炉输出时，必须经过出铁沟，我国所需出铁沟浇注料约为20万吨。对出铁沟性能的改善，能够减少吨铁的出铁沟浇注料消耗、延长使用寿命，以降低成本。出铁沟输送高温铁水和熔渣的混合物离开高炉，在到达主铁沟的末端时，这个混合物将由于密度的不同而分为上层熔渣和下层铁水，此时铁水从挡渣器下方流出而进入支铁沟，熔渣从挡渣器上方流入渣沟。在炉前耐火材料的使用中，出铁沟浇注料的消耗量占七成以上，因而出铁沟的性能对耐火厂收益、工人劳动强度和工作环境的影响十分显著。

传统出铁沟的内侧承受高温铁水的冲刷，当无铁水出料时，又处于常温环境，温度变化剧烈，出铁沟的热应力较大，严重影响自身材料和结构稳定。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高强轻质的出铁沟及其制备方法，所述出铁沟包括内层浇铸件、连接网架和外层浇铸件，内层浇铸件的外侧面紧贴外层浇铸件的内侧面，连接网架设在内层浇铸件和外层浇铸件的接触面上；

内层浇铸件的内部设有第一陶制支撑网架，外层浇铸件的内部设有第二陶制支撑网架，第一陶制支撑网架和第二陶制支撑网架均包括若干个相互平行的主支柱和主支柱之间的支撑网；

所述连接网架具有斜向横纵交叉的网状结构。

本发明提供的出铁沟具有内外两层结构，内层浇铸件的内侧面与铁水直接接触，外层浇铸件的外侧面接触外界空气。传统出铁沟的内侧承受高温铁水的冲刷，当无铁水出料时，又处于常温环境，温度变化剧烈，出铁沟的热应力较大，严重影响自身材料和结构稳定。本发明的出铁沟设计为内外两层，内层浇铸件为具有良好的保温性能，导热系数较低，尽量隔绝热量向外层浇铸件传递，使高温铁水的热量对外层浇铸件的影响尽量降低，从而延长外层浇铸件的使用寿命；所述第一陶制支撑网架和第二陶制支撑网架分别用于增强内层浇铸件和外层浇铸件的强度；所述连接网架用于增强内层浇铸件和外层浇铸件的连接强度。

可选的，所述内层浇铸件为内层浇注料制成，外层浇铸件为外层浇注料制成，内层浇注料和外层浇注料的制备原料均包括硅铝骨料和掺混料，所述硅铝骨料包括高铝骨料、碳化硅、氧化铝细粉、硅微粉和白刚玉粉；所述掺混料包括金属硅粉、球状沥青、水泥、防爆剂和分散剂。

可选的，所述第一陶制支撑网架包括若干个相互平行的第一主支柱和第一主支柱之间的第一支撑网，第一主支柱全部为横向的或者全部为纵向的，第一支撑网为横纵交叉的网状结构；

第一陶制支撑网架由外向里依次包括有机层和无机层，有机层的组分包括酚醛树脂、成碳剂和乙醇铝，无机层的组分包括粘土、石英和长石。无机层的粘土、石英和长石的质量比为1:(0.5-0.8):(0.2-0.3)。

进一步可选的，所述成碳剂为季戊四醇，酚醛树脂、成碳剂与乙醇铝的质量比1:(1-1.5):(0.02-0.06)。优选的，酚醛树脂的分子量为100-200。

可选的，所述内层浇注料还包括固化剂，固化剂包括羟甲基脲和碳酸钠，用于固化酚醛树脂，酚醛树脂、羟甲基脲和碳酸钠的质量比为1:(0.9-2):(0.6-1)。

可选的，所述第一主支柱的内直径为3-5mm，第一支撑网的骨架内直径为1-3mm，网孔的边长为2-3mm。

本发明的第一陶制支撑网架，其有机层能够在内层浇注料的硅铝骨料和掺混料混合时和浇筑时发挥粘合剂的作用，使得第一陶制支撑网架与内层浇注料的结合更为牢固，使用时，在高温作用下有机层碳化致孔，第一陶制支撑网架的外层形成较为均匀的孔隙结构，提高保温性能。另外，本发明在有机层中加入的乙醇铝，有利于所述有机层自身能够各组分混合均匀，促进有机层与无机层、内层浇注料的结合。

任选的，所述第一陶制支撑网架为中空的，即无机层的内部为中空的，无机层的内部设有内部填料，内部填料包括氢氧化钙、棕刚玉和氧化铝粉末。

可选的，所述内部填料的棕刚玉、氧化铝粉末和氢氧化钙的质量比为1:(0.5-0.7):(0.03-0.08)；棕刚玉的粒径小于1mm，氧化铝粉末的粒径为8-15μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％。

本发明创造性的将第一陶制支撑网架设计为内部中空的，所述内部填料中的氢氧化钙能够透过无机层的孔隙吸收部分有机层碳化时释放的二氧化碳，防止内层浇注料在使用过程中短时间内释放二氧化碳过多而开裂；棕刚玉、白刚玉和氧化铝粉末以及碳酸钙均能发挥骨料的作用，进一步提高第一陶制支撑网架的强度，且内部填料为粉末状，间隙留有少部分空气，既不会受热过度膨胀，又能够提高第一陶制支撑网架的隔热能力。

任选的，所述第一陶制支撑网架为中空的，即无机层的内部为中空的，相距最远的两个主支柱中，其中一个主支柱的上端连接进气管，另一个主支柱的下端连接出气管，为第一陶制支撑网架提供惰性气体，提高第一陶制支撑网架的保温性能，并将内层浇铸件的部分热量带走，惰性气体为常温即可。由于第一陶制支撑网架埋设在内层浇铸件的内部，而且铁水流过出铁沟的时间较短，通入惰性气体并不会明显影响出铁沟内高温铁水的温度，只是会适当降低内层浇铸件内部的温度，避免外层浇铸件受热过多。

可选的，所述第二陶制支撑网架包括若干个相互平行的第二主支柱和第二主支柱之间的第二支撑网，第二主支柱全部为横向的或者全部为纵向的，第二支撑网为横纵交叉的网状结构；

第二陶制支撑网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石，第二陶制支撑网架的粘土、石英和长石的质量比为1:(0.5-0.8):(0.2-0.3)。

可选的，所述第二主支柱的外直径为3-5mm，第二支撑网的骨架外直径为1-3mm，网孔的边长为2-3mm。

本发明的第二陶制支撑网架烧制成型后具有良好的耐高温耐腐蚀性能，也具有一定的强度，使得外层浇铸件的强度、耐高温耐腐蚀性能均有所提高。发明人还意料不到地发现，高温环境中第二陶制支撑网架的表面物质能够与外层浇注料的某些组分进行作用或反应，强化第二陶制支撑网架与其它组分的连接，发明人虽然还未探索出具体的反应原理，但推测可能是硅铝骨料中的Al-Si-C及其氧化物和水泥在高温下，与第二陶制支撑网架的成分发生反应，生成强度更高的晶体或晶须，提高了外层浇注料的强度和稳定性。

可选的，所述连接网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石，连接网架的骨架外直径为0.5-1mm，网孔的边长为1-2mm；连接网架的粘土、石英和长石的质量比为1:(0.5-0.8):(0.2-0.3)。

所述长石选自钠长石、钾长石、霞石正长石中的一种或两种以上的组合。

可选的，所述外层浇注料的高铝骨料的粒径为5-8mm，碳化硅粒径为0.5-1mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为5-8μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.1-0.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-10mm。

可选的，所述内层浇注料的高铝骨料的粒径为8-10mm，碳化硅粒径为1-2mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为8-15μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.5-1.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-15mm。

可选的，所述内层浇注料和外层浇注料的金属硅粉的粒径为0.1-0.3μm，球状沥青的粒径为0.5-0.9mm，水泥为高铝80水泥。

可选的，所述防爆剂为金属铝粉和聚丙烯纤维，金属铝粉的粒径为45-55μm，聚丙烯纤维的长度为5-10mm。

可选的，所述分散剂选自六偏磷酸钠、三聚磷酸钠中的一种或两种。

可选的，所述外层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料50-60份、碳化硅15-25份、氧化铝细粉5-7份、硅微粉3-5份、白刚玉粉3-5份、金属硅粉2-3份、球状沥青2-3份、水泥2-3份、防爆剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.2份。

可选的，所述内层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料55-66份、碳化硅10-20份、氧化铝细粉5-7份、硅微粉3-5份、白刚玉粉3-5份、金属硅粉2-3份、球状沥青2-3份、水泥2-3份、防爆剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.2份。

本发明提供的出铁沟的制备方法包括所述第一陶制支撑网架的制备方法、第二陶制支撑网架的制备方法、连接网架的制备方法、内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法。

可选的，所述第一陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第一陶制支撑网架上述结构的预制胚体；

(2)将步骤(1)所得的预制胚体在100-200℃下干燥5-6h，得到成型体；

(3)将步骤(2)所得的成型体在900-1200℃下煅烧6-12h，得到胚体；

(4)将酚醛树脂、成碳剂与乙醇铝按照上述质量比溶解在乙醇中，混合均匀，得到包覆液；

(5)将步骤(3)得到的胚体浸入所述包覆液中，超声处理10-20min，取出表面沾有包覆液的胚体，在室温下干燥去除乙醇，得到表面湿润的第一陶制支撑网架。

可选的，所述第二陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(6)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第二陶制支撑网架上述结构的第二预制胚体；

(7)将步骤(6)所得的第二预制胚体在100-200℃下干燥5-6h，得到第二成型体；

(8)将步骤(7)所得的第二成型体在900-1200℃下煅烧6-12h，得到第二陶制支撑网架。

所述连接网架的制备方法与第二陶制支撑网架的制备方法相同。

可选的，所述内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法，包括以下步骤：

(9)将所述内层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到内层预混料；

(10)按照上述质量份数，将所述内层预混料与固化剂和内层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到内层浇注料；

(11)将所述外层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到外层预混料；

(12)按照上述质量份数，将所述外层预混料与外层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到外层浇注料；

(13)向步骤(5)得到的表面湿润的第一陶制支撑网架的表面喷涂步骤(10)得到的内层浇注料，形成内层浇铸件；

在内层浇铸件还未完全固化时，将连接网架按压固定在内层浇铸件的外侧面，使得连接网架部分陷入内层浇铸件的表面，得到中间浇铸件；

(14)距离所述中间浇铸件的外侧面一定距离处设置步骤(8)得到的第二陶制支撑网架，再向第二陶制支撑网架和中间浇铸件的外侧面喷涂步骤(12)得到的外层浇注料，得到外层浇铸件，再养护成型，得到出铁沟。

可选的，按照上述质量比，将所述内部填料的棕刚玉、氧化铝粉末和氢氧化钙混合均匀，然后灌注进入步骤(3)得到的胚体的主支柱内，装填85-95％的胚体内部空间，再用水泥将灌注口封堵，再进行步骤(4)-(5)，得到具有内部填料的第一陶制支撑网架。

步骤(14)中，第二陶制支撑网架与中间浇铸件的外侧面之间的距离可以根据出铁沟实际厚度确定，例如该距离为1-10cm；外层浇铸件与内层浇铸件的厚度之比为1:(1-1.5)。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，包括内层浇铸件、连接网架和外层浇铸件，内层浇铸件的外侧面紧贴外层浇铸件的内侧面，连接网架设在内层浇铸件和外层浇铸件的接触面上；

内层浇铸件的内部设有第一陶制支撑网架，外层浇铸件的内部设有第二陶制支撑网架，第一陶制支撑网架和第二陶制支撑网架均包括若干个相互平行的主支柱和主支柱之间的支撑网；所述连接网架具有斜向横纵交叉的网状结构。

所述内层浇铸件为内层浇注料制成，外层浇铸件为外层浇注料制成，内层浇注料和外层浇注料的制备原料均包括硅铝骨料和掺混料，所述硅铝骨料包括高铝骨料、碳化硅、氧化铝细粉、硅微粉和白刚玉粉；所述掺混料包括金属硅粉、球状沥青、水泥、防爆剂和分散剂。

所述外层浇注料的高铝骨料的粒径为5-8mm，碳化硅粒径为0.5-1mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为5-8μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.1-0.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-10mm。

所述内层浇注料的高铝骨料的粒径为8-10mm，碳化硅粒径为1-2mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为8-15μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.5-1.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-15mm。

所述内层浇注料和外层浇注料的金属硅粉的粒径为0.1-0.3μm，球状沥青的粒径为0.5-0.9mm，水泥为高铝80水泥。所述防爆剂为等质量的金属铝粉和聚丙烯纤维，金属铝粉的粒径为45-55μm，聚丙烯纤维的长度为5-10mm。所述分散剂为等质量的六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。

所述外层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料50份、碳化硅15份、氧化铝细粉5份、硅微粉3份、白刚玉粉3份、金属硅粉2份、球状沥青2-份、水泥2份、防爆剂0.1份、分散剂0.1份。

所述内层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料55份、碳化硅10份、氧化铝细粉5份、硅微粉3份、白刚玉粉3份、金属硅粉2份、球状沥青2份、水泥2份、防爆剂0.1份、分散剂0.1份。

所述第一陶制支撑网架包括四个相互平行的第一主支柱和第一主支柱之间的第一支撑网，第一主支柱全部为纵向的，第一支撑网为横纵交叉的网状结构；所述第一主支柱的内直径为3mm，第一支撑网的骨架内直径为1mm，网孔的边长为2mm。

第一陶制支撑网架由外向里依次包括有机层和无机层，有机层的组分包括酚醛树脂、成碳剂和乙醇铝，无机层的组分包括粘土、石英和钾长石。

无机层的粘土、石英和长石的质量比为1:0.5:0.2。所述成碳剂为季戊四醇，酚醛树脂(CAS号为9003-35-4)、成碳剂与乙醇铝的质量比1:1:0.02。所述内层浇注料还包括固化剂，固化剂包括羟甲基脲和碳酸钠，用于固化酚醛树脂，酚醛树脂、羟甲基脲和碳酸钠的质量比为1:0.9:0.6。

所述第一陶制支撑网架为中空的，即无机层的内部为中空的，无机层的内部设有内部填料，内部填料包括氢氧化钙、棕刚玉和氧化铝粉末。

所述内部填料的棕刚玉、氧化铝粉末和氢氧化钙的质量比为1:0.5:0.03；棕刚玉的粒径小于1mm，氧化铝粉末的粒径为8-15μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％。

所述第二陶制支撑网架包括四个相互平行的第二主支柱和第二主支柱之间的第二支撑网，第二主支柱全部为纵向的，第二支撑网为横纵交叉的网状结构；所述第二主支柱的外直径为3mm，第二支撑网的骨架外直径为1mm，网孔的边长为2mm。

第二陶制支撑网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石，第二陶制支撑网架的粘土、石英和长石的质量比为1:0.5:0.2。

所述连接网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石，连接网架的骨架外直径为0.5mm，网孔的边长为1mm；连接网架的粘土、石英和长石的质量比为1:0.5:0.2。

外层浇铸件与内层浇铸件的厚度之比为1:1.5，内层浇铸件的厚度为180mm，外层浇铸件的厚度为120mm。

本实施例的出铁沟的制备方法包括所述第一陶制支撑网架的制备方法、第二陶制支撑网架的制备方法、连接网架的制备方法、内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法。

所述第一陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第一陶制支撑网架上述结构的预制胚体；

(2)将步骤(1)所得的预制胚体在200℃下干燥5h，得到成型体；

(3)将步骤(2)所得的成型体在1000℃下煅烧10h，得到胚体；

按照上述质量比，将所述内部填料的棕刚玉、氧化铝粉末和氢氧化钙混合均匀，然后灌注进入所述胚体的主支柱内，装填90％的胚体内部空间，再用水泥将灌注口封堵；

(4)将酚醛树脂、成碳剂与乙醇铝按照上述质量比溶解在乙醇中，混合均匀，得到包覆液；

(5)将步骤(3)得到的灌注内部填料的胚体浸入所述包覆液中，超声处理20min，功率为60W，频率为40KHz，取出表面沾有包覆液的胚体，在室温下干燥去除乙醇，得到表面湿润的第一陶制支撑网架。

所述第二陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(6)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第二陶制支撑网架上述结构的第二预制胚体；

(7)将步骤(6)所得的第二预制胚体在200℃下干燥5h，得到第二成型体；

(8)将步骤(7)所得的第二成型体在1000℃下煅烧10h，得到第二陶制支撑网架。

所述连接网架的制备方法与第二陶制支撑网架的制备方法相同。

所述内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法，包括以下步骤：

(9)将所述内层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到内层预混料；

(10)按照上述质量份数，将所述内层预混料与固化剂和内层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到内层浇注料；

(11)将所述外层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到外层预混料；

(12)按照上述质量份数，将所述外层预混料与外层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到外层浇注料；

(13)向步骤(5)得到的表面湿润的第一陶制支撑网架的表面喷涂步骤(10)得到的内层浇注料，形成内层浇铸件；

在内层浇铸件还未完全固化时，将连接网架按压固定在内层浇铸件的外侧面，使得连接网架部分陷入内层浇铸件的表面，得到中间浇铸件；

(14)距离所述中间浇铸件的外侧面5cm处设置步骤(8)得到的第二陶制支撑网架，再向第二陶制支撑网架和中间浇铸件的外侧面喷涂步骤(12)得到的外层浇注料，得到外层浇铸件，先80℃小火烘烤25小时，再200℃中火烘烤40小时，最后300℃大火烘烤20小时，烘烤完成后具备出铁条件，即得到出铁沟。

实施例2

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架为中空的，即无机层的内部为中空的，相距最远的两个主支柱中，即第一个主支柱的上端连接进气管，第四个主支柱的下端连接出气管，用于为第一陶制支撑网架提供惰性气体，进气管连接供气装置。

制备方法方面，本实施例步骤(3)中不在胚体内灌注内部填料。

实施例3

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架不包括有机层，内层浇注料部包括固化剂。

制备方法方面，本实施例不包括步骤(4)和(5)，步骤(3)得到的灌注内部填料的胚体即为第一陶制支撑网架；步骤(10)中不加入固化剂。

对比例1

本对比例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，内层浇铸件内部不设置第一陶制支撑网架，内层浇注料成型后直接得到内层浇铸件。

对比例2

本对比例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，外层浇铸件内部不设置第二陶制支撑网架，在所述中间浇铸件的外侧面喷涂外层浇注料，再养护成型即可。

对比例3

本对比例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，出铁沟不设置连接网架，内层浇铸件还未完全固化时，距离内层浇铸件的外侧面5cm处设置步骤(8)得到的第二陶制支撑网架，再向第二陶制支撑网架和内层浇铸件的外侧面喷涂步骤(12)得到的外层浇注料，得到外层浇铸件，再养护成型，得到出铁沟。

实施例4

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架的内部填料不包括氢氧化钙。

实施例5

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层的不包括乙醇铝。

实施例6

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层的酚醛树脂与乙醇铝的质量比1:0.06。

实施例7

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例1相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层的酚醛树脂与乙醇铝的质量比1:0.01。

实施例8

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例6相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层的酚醛树脂与季戊四醇的质量比1:1.5。

实施例9

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例6相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层的酚醛树脂与季戊四醇的质量比1:0.9。

实施例10

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例8相同，区别在于，第一陶制支撑网架的有机层不包括酚醛树脂。

实施例11

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例8相同，区别在于，所述内层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料66份、碳化硅20份、氧化铝细粉7份、硅微粉5份、白刚玉粉5份、金属硅粉3份、球状沥青3份、水泥3份、防爆剂0.2份、分散剂0.2份。

实施例12

本实施例提供的高强轻质的出铁沟，与实施例8相同，区别在于，所述外层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料60份、碳化硅25份、氧化铝细粉7份、硅微粉5份、白刚玉粉5份、金属硅粉3份、球状沥青3份、水泥3份、防爆剂0.2份、分散剂0.2份。

本发明中内层浇铸件的检测方法为，在内、外层浇铸件之间的界面上预设第一温度传感器，在内层浇铸件的内侧面设第二温度传感器，两个温度传感器检测数据的差值代表了内层浇铸件的保温性能。

测量上述实施例和对比例的内层浇铸件、外层浇铸件和出铁沟，在1450℃下0.5h的抗折强度、1450℃下3h的抗压强度，以及在1450℃下0.5h的内层浇铸件的保温性能，结果如下表。

表1内层浇铸件的保温性能比较

表2出铁沟强度性能比较

由上表可见，本发明提供的所述出铁沟，通过内层浇铸件的第一陶制支撑网架、外层浇铸件的第二陶制支撑网架以及它们之间连接网架的设计，既提高了出铁沟的整体强度，又通过提高内层浇铸件的保温性能，以保护外层浇铸件，延长外层浇铸件的使用寿命。

Claims (10)

1.一种高强轻质的出铁沟，其特征在于，所述出铁沟包括内层浇铸件、连接网架和外层浇铸件，内层浇铸件的外侧面紧贴外层浇铸件的内侧面，连接网架设在内层浇铸件和外层浇铸件的接触面上；

内层浇铸件的内部设有第一陶制支撑网架，外层浇铸件的内部设有第二陶制支撑网架，第一陶制支撑网架和第二陶制支撑网架均包括若干个相互平行的主支柱和主支柱之间的支撑网；

所述连接网架具有斜向横纵交叉的网状结构。

2.根据权利要求1所述的出铁沟，其特征在于，所述内层浇铸件为内层浇注料制成，外层浇铸件为外层浇注料制成，内层浇注料和外层浇注料的制备原料均包括硅铝骨料和掺混料，所述硅铝骨料包括高铝骨料、碳化硅、氧化铝细粉、硅微粉和白刚玉粉；所述掺混料包括金属硅粉、球状沥青、水泥、防爆剂和分散剂。

3.根据权利要求1所述的出铁沟，其特征在于，所述第一陶制支撑网架包括若干个相互平行的第一主支柱和第一主支柱之间的第一支撑网，第一主支柱全部为横向的或者全部为纵向的，第一支撑网为横纵交叉的网状结构；

第一陶制支撑网架由外向里依次包括有机层和无机层，有机层的组分包括酚醛树脂、成碳剂和乙醇铝，无机层的组分包括粘土、石英和长石。

4.根据权利要求3所述的出铁沟，其特征在于，所述成碳剂为季戊四醇，酚醛树脂、成碳剂与乙醇铝的质量比1:(1-1.5):(0.02-0.06)；

无机层的粘土、石英和长石的质量比为1:(0.5-0.8):(0.2-0.3)。

5.根据权利要求4所述的出铁沟，其特征在于，所述内层浇注料还包括固化剂，固化剂包括羟甲基脲和碳酸钠，用于固化酚醛树脂。

6.根据权利要求1所述的出铁沟，其特征在于，所述第二陶制支撑网架包括若干个相互平行的第二主支柱和第二主支柱之间的第二支撑网，第二主支柱全部为横向的或者全部为纵向的，第二支撑网为横纵交叉的网状结构；

第二陶制支撑网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石。

7.根据权利要求1所述的出铁沟，其特征在于，所述连接网架为实心结构，其制备原料包括粘土、石英和长石，连接网架的骨架外直径为0.5-1mm，网孔的边长为1-2mm。

8.根据权利要求3所述的出铁沟，其特征在于，所述外层浇注料的高铝骨料的粒径为5-8mm，碳化硅粒径为0.5-1mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为5-8μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.1-0.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-10mm；

所述外层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料50-60份、碳化硅15-25份、氧化铝细粉5-7份、硅微粉3-5份、白刚玉粉3-5份、金属硅粉2-3份、球状沥青2-3份、水泥2-3份、防爆剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.2份。

9.根据权利要求1所述的出铁沟，其特征在于，所述内层浇注料的高铝骨料的粒径为8-10mm，碳化硅粒径为1-2mm，碳化硅中的SiC含量不低于98％，氧化铝细粉的粒径为8-15μm，氧化铝细粉中的Al₂O₃的含量不低于87％，硅微粉的粒径为0.5-1.5μm，硅微粉中SiO₂含量不低于95％，白刚玉粉的粒径为5-15mm；

所述内层浇铸件的各原料的质量份数如下：高铝骨料55-66份、碳化硅10-20份、氧化铝细粉5-7份、硅微粉3-5份、白刚玉粉3-5份、金属硅粉2-3份、球状沥青2-3份、水泥2-3份、防爆剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.2份。

10.权利要求1-9任一项所述的出铁沟的制备方法，其特征在于，包括第一陶制支撑网架的制备方法、第二陶制支撑网架的制备方法、连接网架的制备方法、内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法；

所述第一陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第一陶制支撑网架上述结构的预制胚体；

(2)将步骤(1)所得的预制胚体在100-200℃下干燥5-6h，得到成型体；

(3)将步骤(2)所得的成型体在900-1200℃下煅烧6-12h，得到胚体；

(4)将酚醛树脂、成碳剂与乙醇铝按照上述质量比溶解在乙醇中，混合均匀，得到包覆液；

(5)将步骤(3)得到的胚体浸入所述包覆液中，超声处理10-20min，取出表面沾有包覆液的胚体，在室温下干燥去除乙醇，得到表面湿润的第一陶制支撑网架；

所述第二陶制支撑网架的制备方法，包括以下步骤：

(6)将粘土、石英和钾长石按照上述质量比加水并均匀混合，再制成第二陶制支撑网架上述结构的第二预制胚体；

(7)将步骤(6)所得的第二预制胚体在100-200℃下干燥5-6h，得到第二成型体；

(8)将步骤(7)所得的第二成型体在900-1200℃下煅烧6-12h，得到第二陶制支撑网架；

所述连接网架的制备方法与第二陶制支撑网架的制备方法相同；

所述内层浇铸件和外层浇铸件的制备方法，包括以下步骤：

(9)将所述内层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到内层预混料；

(10)按照上述质量份数，将所述内层预混料与固化剂和内层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到内层浇注料；

(11)将所述外层浇注料的硅铝骨料按照上述质量份数混合均匀，得到外层预混料；

(12)按照上述质量份数，将所述外层预混料与外层浇注料的掺混料混合，搅拌均匀得到外层浇注料；

(13)向步骤(5)得到的表面湿润的第一陶制支撑网架的表面喷涂步骤(10)得到的内层浇注料，形成内层浇铸件；

在内层浇铸件还未完全固化时，将连接网架按压固定在内层浇铸件的外侧面，使得连接网架部分陷入内层浇铸件的表面，得到中间浇铸件；

(14)距离所述中间浇铸件的外侧面一定距离处设置步骤(8)得到的第二陶制支撑网架，再向第二陶制支撑网架和中间浇铸件的外侧面喷涂步骤(12)得到的外层浇注料，得到外层浇铸件，再养护成型，得到出铁沟。