CN115141008A - 一种长寿命摆动沟浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高炉炼铁用耐火材料技术领域，具体涉及一种长寿命摆动沟浇注料及其制备方法。所述浇注料按重量份计，包括以下组分：铬刚玉45‑50份，棕刚玉10‑15份，碳化硅5‑10份，硅微粉2‑3份，纯铝酸钙水泥2‑3份，活性氧化铝6‑7份，球状沥青2‑3份，金属硅2‑3份，复合防爆剂1‑2份，复合抗氧化剂2‑3份，减水剂0.1‑0.2份。本发明制备的长寿命摆动沟浇注料成型后抗折强度和耐压强度高、显气孔率低，浇注得到的摆动沟高温强度好，不易发生爆裂，应用性能良好且使用寿命长，具有良好的生产应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁用耐火材料技术领域，具体涉及一种长寿命摆动沟浇注料及其制备方法。
背景技术
我国的高炉炼铁流程将在一段时间内仍占主导地位，且随着冶金技术的不断进步，炼铁高炉向大型化发展，出铁量、和出铁速度增大，加上其采用的高温送风、高压操作，使得出铁温度上升，造成铁沟使用条件变得更为苛刻，这无疑增加了实现高炉高效化和长寿化的难度。
目前，高炉摆动沟主要采用Al2O3-SiC-C体系浇注料通过浇注、振动密实成型，然后经6-8小时的明火烘烤后投入使用，主要存在的问题为：(1)摆动沟的料层厚度在400-500mm，经常出现摆动沟在烘烤过程中爆裂或开裂的问题；(2)摆动沟每天使用9-11次，每次使用1.5-2.5小时，属于间歇性作业，摆动沟在使用间歇使用过程中受到急冷急热的作用，容易出现开裂或剥落掉块的现象。因此，对于摆动沟用耐火材料的抗热震性、防爆性能要求较高。
现有提高摆动沟性能的方法通常包括采用镁质浇注料或在浇注料原料中添加钢纤维两种。其中采用镁质浇注料虽然能够提高摆动沟的热震性能，但是由于镁质材料本身属于碱性，而高炉渣属于酸性，会加速镁质浇注料的侵蚀，降低摆动沟的寿命；而在摆动沟浇注料原料中加入钢纤维，虽然解决了烘烤过程中出现的炸裂问题，但是由于钢纤维在高温下易碳化，使得材料逐渐疏松，会导致摆动沟后期强度降低，影响摆动沟的使用。
因此，如何开发一种在烘烤过程中不出现爆裂、使用过程中不出现剥落和开裂的浇注料是提高摆动沟使用水平的关键。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种长寿命摆动沟浇注料及其制备方法。
本发明第一方面提供一种长寿命摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉45-50份，棕刚玉10-15份，碳化硅5-10份，硅微粉2-3份，纯铝酸钙水泥2-3份，活性氧化铝6-7份，球状沥青2-3份，金属硅2-3份，复合防爆剂1-2份，复合抗氧化剂2-3份，减水剂0.1-0.2份。
优选地，所述长寿命摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，复合防爆剂2份，复合抗氧化剂2.4份，减水剂0.2份。
进一步地，所述铬刚玉采用断档级配，由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比(6-7)：1：(2-3)组成。优选地，所述铬刚玉由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比6.5：1：2.5组成
具体地，所述铬刚玉中Al2O3≥85wt％，Cr2O3≥9wt％，Fe2O3≤0.15％，铬刚玉体积密度≥3.6g/cm3。
采用铬刚玉作为骨料，一方面铬刚玉本身属于废旧材料的回收利用，是将铬矿渣加工以后得到的产品，成本较低同时属于固废资源化利用；另一方面铬刚玉中含有大量氧化铝和氧化铬，在高温下Al2O3与Cr2O3固溶反应，生成的固溶体能够将颗粒与细粉连接起来，从而提高材料的强度并且封闭骨料中的气孔；同时铬刚玉中的Cr2O3可增大熔渣与耐火材料润湿角，降低润湿性，有利于提高浇注料的抗渣性。
铬刚玉骨料采用断档级配，相比连续级配，在加入相同量的骨料时，可大幅度降低骨料的比表面积，从而减少对细粉用量的需求。在耐火材料的使用中，基质是最容易被侵蚀和渗透的，通过本发明的骨料级配，可降低细粉2-3wt％，从而增强浇注料的抗侵蚀性，同时降低耐火材料加水量，避免烘烤中出现爆裂现象，并且浇注料有更好的堆积密度。
进一步地，所述棕刚玉采用连续级配，由1-0mm颗粒和1-0.074mm颗粒按质量比4：1组成。
具体地，所述棕刚玉中Al2O3＞95wt％。
进一步地，所述碳化硅由1-0mm颗粒、0.074mm颗粒、0.045mm颗粒和碳化硅超微粉颗粒按质量比2：1：1：0.5组成。具体地，所述碳化硅中SiC＞97wt％，所述碳化硅超微粉的粒径为1200目。
进一步地，所述硅微粉粒度＜0.1μm，所述球状沥青粒度为0.2-0.6mm，所述金属硅粒度＜0.074mm，所述活性氧化铝粉由双峰和单峰活性氧化铝按质量比2:1组成。
氧化铝中活性粒子(<1μm)与较大粒子(>1μm)的数量比例决定其空隙填充能力和活性，单峰活性氧化铝中活性粒子(<1μm，≈原晶尺寸)含量较高(>80％)，具有较高的活性，其颗粒尺寸(≈晶粒尺寸)的平均值在0.3-0.5μm附近，这种活性氧化铝坯体密度较低，通常只有α-Al2O3理论密度(3.98g/cm3)的54％-55％；双峰活性氧化铝中活性粒子(<1μm)含量相对降低且含量变化较大，通常在20％-70％之间。本申请通过添加双峰活性氧化铝来提高浇注料浇注后产品的体积密度，另外还添加有单峰活性氧化铝，用以弥补双峰活性氧化铝活性离子含量较低的缺陷，保证其活性，从而提高浇注产品的性能。
具体地，所述硅微粉中SiO2＞95wt％，所述球状沥青中固定碳＞94wt％，灰分≤4wt％；所述金属硅中Si＞98wt％；所述活性氧化铝粉中Al2O3≥99wt％。
进一步地，所述复合防爆剂由金属铝粉、水溶性纤维、铝纤维按质量比(0.1-02)：(0.05-0.08)：1组成。优选地，所述复合防爆剂由金属铝粉、水溶性纤维、铝纤维按质量比0.15：0.06：1组成。
进一步地，所述金属铝粉由0.15mm颗粒、0.074mm颗粒按质量比1:2组成；所述铝纤维为融抽法铝纤维，线径为16μm，长度为100-120mm；所述水溶性纤维为105℃水溶性纤维，长度为4mm；具体地，所述水溶性纤维的熔点为105℃，密度为0.56g/cm3。
采用金属铝粉、水溶性纤维和铝纤维作为复合防爆剂，其中金属铝粉在烘烤过程中，随着烘烤温度升高，当温度超过600℃时，金属铝粉与水逐渐反应，产生氢气，形成气体通道，让浇注料内部的水分顺利排出，避免浇注料产生爆裂的现象；水溶性纤维在浇注料烘烤到100-150℃时，逐渐融化，形成微小的气体通道，有助于自由水的排出，同时，由于水溶性纤维尺寸较小，高温融化后产生的气体通道作为微裂纹，有助于分散应力，防止浇注料发生爆裂；铝纤维具有高强度、高模量、热导率低、热膨胀系数低、抗化学侵蚀性能好、比表面积大等特点，并且铝纤维熔点高达2323℃，远比铁水温度1480-1520℃高，在耐火浇注料中引入适量的融抽法铝纤维，不仅增加浇注料的韧性，避免常温烘烤出现裂纹，而且由于铝纤维在铁水和矿渣的作用下仍能保持原有状态，不会像钢纤维在高温下碳化导致材料疏松多孔，因而可以保证浇注料的高温强度。
进一步地，所述复合抗氧化剂由碳化硼、钇稳定氧化锆、粉体石墨烯按质量比1：1：1组成。具体地，所述钇稳定氧化锆中ZrO2+HfO2≥92wt％，Y2O3含量为6-7wt％。具体地，所述粉体石墨烯为氧化粉体石墨烯。
进一步地，所述减水剂为高效萘系减水剂。
采用碳化硼、钇稳定氧化锆和粉体石墨烯作为复合抗氧化剂，其中碳化硼具有高温耐磨性、抗氧化性，能够提高浇注料的高温强度；同时充分利用钇稳定氧化锆的晶体转化特点，利用钇稳定氧化锆的相变增韧原理，形成微裂纹，从而提高耐火材料的抗热震性能；石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa，在生产的过程中，充分利用石墨烯巨大的比表面积包裹骨料，将骨料中的开孔气孔有效填充，防止骨料在使用过程中因极冷即热而导致的粉化现象，同时，石墨烯在高温环境下，化学性能稳定，能有效的抵抗铁水对的浸润和渗透，降低铁水对骨料的侵蚀，从而提高浇注料的热震稳定性和抗侵蚀性。
本发明人第二方面还提供一种上述长寿命摆动沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；
(2)将铬刚玉加入搅拌机搅拌2-3min，然后加入粉体石墨烯搅拌2-3min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；
(3)向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明制备的长寿命摆动沟浇注料，以铬刚玉、棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅为主要成分，通过添加复合防爆剂和复合抗氧化剂以及减水剂等辅助成分制备得到，所制得的浇注料成型后抗折强度和耐压强度高、显气孔率低，浇注得到的摆动沟高温强度好，不易发生爆裂，应用性能良好且使用寿命长，具有良好的生产应用价值。
(2)本发明制备的长寿命摆动沟浇注料以铬刚玉作为骨料，利用Al2O3与Cr2O3的高温固溶反应，增强颗粒之间的连接，提高浇注料的轻度并降低气孔率；同时对铬刚玉骨料采用断档级配，降低细粉用量，从而增强浇注料的抗侵蚀性，降低耐火材料加水量，避免烘烤中出现爆裂现象，增强材料的高温性能。
(3)本发明制备的长寿命摆动沟浇注料以金属铝粉、水溶性纤维和铝纤维作为复合防爆剂，以铝纤维作为主要成分，保证浇注料的高温强度，同时添加少量金属铝粉和水溶性纤维，在不同温度下实现多级除水，大大降低浇注料的含水量，添加水溶性纤维能够在浇注产品内部形成微裂纹，从而分散应力；通过合理配比各防爆剂组分，协同作用，从而大大提高浇注料的韧性以及高温、防爆性能。
(4)本发明制备的长寿命摆动沟浇注料以合适配比的碳化硼、钇稳定氧化锆和粉体石墨烯作为复合抗氧化剂，利用钇稳定氧化锆的晶体转化特点以及石墨烯高比表面积，降低材料的气孔率，提高浇注料的热震稳定性和抗侵蚀性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到原料的理化技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：铬刚玉体积密度≥3.6g/cm3，其中Al2O3≥85wt％，Cr2O3≥9wt％，Fe2O3≤0.15％，铬刚玉的级配为：铬刚玉由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比(6-7)：1：(2-3)组成；棕刚玉中Al2O3＞95wt％，棕刚玉的级配为：棕刚玉由1-0mm颗粒和1-0.074mm(200目)颗粒按质量比4：1组成；碳化硅中SiC＞97wt％，碳化硅超微粉的粒径为1200目，碳化硅的级配为：碳化硅由1-0mm颗粒、0.074mm(200目)颗粒、0.045mm(325目)颗粒和碳化硅超微粉颗粒按质量比2：1：1：0.5组成；硅微粉中SiO2＞95wt％，硅微粉粒度＜0.1μm；球状沥青中固定碳＞94wt％，灰分≤4wt％，球状沥青粒度为0.2-0.6mm；金属硅中Si＞98wt％，金属硅粒度＜0.074mm(200目)；活性氧化铝粉中Al2O3≥99wt％，活性氧化铝粉由双峰和单峰活性氧化铝按质量比2:1组成；金属铝粉的级配为：金属铝粉由0.15mm(100目)颗粒、0.074mm(200目)颗粒按质量比1:2组成；铝纤维公称线径为16μm、长度为100-120mm；钇稳定氧化锆中ZrO2+HfO2≥92wt％，Y2O3含量为6-7wt％。
实施例1
一种长寿命摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入粉体石墨烯搅拌3min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
其中，铬刚玉采用断档级配，由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比6.5：1：2.5组成，即25-15mm颗粒31.2份，5-3mm颗粒4.8份，3-1mm颗粒12份。
实施例2
一种长寿命摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉45份，棕刚玉10份，碳化硅5份，硅微粉2份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青2份，金属硅2份，金属铝粉0.12份，水溶性纤维0.05份，铝纤维0.82份，碳化硼0.7份，钇稳定氧化锆0.7份，氧化粉体石墨烯0.7份，高效萘系减水剂0.1份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
其中，铬刚玉采用断档级配，由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比6：1：3组成，即25-15mm颗粒27份，5-3mm颗粒4.5份，3-1mm颗粒13.5份。
实施例3
一种长寿命摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉50份，棕刚玉15份，碳化硅10份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥3份，活性氧化铝7份，球状沥青3份，金属硅3份，金属铝粉0.25份，水溶性纤维0.1份，铝纤维1.62份，碳化硼0.9份，钇稳定氧化锆0.9份，氧化粉体石墨烯0.9份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌3min，然后加入粉体石墨烯搅拌3min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
其中，铬刚玉采用断档级配，由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比7：1：2组成，即25-15mm颗粒35份，5-3mm颗粒5份，3-1mm颗粒10份。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于铬刚玉采用连续级配。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
其中，铬刚玉采用连续级配，由25-8mm颗粒、8-5mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比6：1：1：2组成，即25-8mm颗粒28.8份，8-5mm颗粒4.8份，5-3mm颗粒4.8份，3-1mm颗粒9.6份。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于复合防爆剂中金属铝粉、水溶性纤维和铝纤维质量比为1：1：1。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.4份，水溶性纤维0.4份，铝纤维0.4份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入氧化粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于复合防爆剂中不添加铝纤维。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.86份，水溶性纤维0.34份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入氧化粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于复合防爆剂中不添加水溶性纤维。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，铝纤维1份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、碳化硼、钇稳定氧化锆，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入氧化粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于复合抗氧化剂中不添加钇稳定氧化锆和粉体石墨烯。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼2.4份，高效萘系减水剂0.2份
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，向铬刚玉骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例6
本对比例与实施例1的区别在于复合抗氧化剂中不添加钇稳定氧化锆。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼1.2份，氧化粉体石墨烯1.2份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，然后加入粉体石墨烯搅拌2min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例7
本对比例与实施例1的区别在于复合抗氧化剂中不添加粉体石墨烯。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼1.2份，钇稳定氧化锆1.2份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼，混合均匀后得到预混合粉；将铬刚玉加入搅拌机搅拌2min，向铬刚玉骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
对比例8
本对比例与实施例1的区别在于直接将各原料混合得到摆动沟浇注料。浇注料组成及制备方法如下：
一种摆动沟浇注料，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉48份，棕刚玉12份，碳化硅8份，硅微粉3份，纯铝酸钙水泥2份，活性氧化铝6份，球状沥青3份，金属硅2份，金属铝粉0.15份，水溶性纤维0.06份，铝纤维1份，碳化硼0.8份，钇稳定氧化锆0.8份，氧化粉体石墨烯0.8份，高效萘系减水剂0.2份。
按照上述配比称取各原料搅拌混合均匀，即得到摆动沟浇注料。
测试例
分别向实施例1-3和对比例1-7制得的摆动沟浇注料加入占浇注料总质量4％的水，搅拌5-6min混合均匀，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理，然后检测各项性能指标，结果如表1所示。
表1
实施例1-3和对比例1-8制得的摆动沟浇注料在某钢厂1580m3的高炉摆动沟中进行使用，使用状况如下如表2所示。
表2
从上述表1和表2的1测试数据可以看出，实施例1-3为本发明所制备的浇注料，加水量仅需4％即可达到良好的流动性，流动值为152-155；并且在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.98-3.04g/cm3和3.01-3.03g/cm3，常温抗折强度为15.5-15.9MPa和20.5-21.8MPa，常温耐压强度为56.3-58.4MPa和88.3-95.6MPa，显气孔率为13.6-14.1％和12.1-12.9％；动态渣侵蚀指数小于10，无明显侵蚀；1400℃×1h高抗为2.9-3.4MPa，通铁量可达13.3-13.8万吨，使用寿命长，各项性能良好。
对比例1-8是相对于实施例1的对比试验，其中对比例1对骨料采用连续级配，相对于本申请实施例1的断档级配，细粉颗粒用量增多，增加了成本，同时在浇注过程中流动性较差，相同的加水量下流动值仅为143，导致需水量增加，进而导致浇注料含水量增加，烘烤过程中易发生爆裂；对比例2增加了复合防爆剂中金属铝粉和水溶性纤维的占比，过量的金属铝粉导致烘烤的过程中，金属铝粉与水快速反应，会有清脆的爆鸣声，浇注料出现爆裂的现象，纤维过多会导致气孔增强，浇注料的强度降低，最终导致通铁量降低；对比例3-4减少了复合防爆剂的种类，浇注产品的韧性降低，高温性能变差，对比例5-7减少了复合抗氧化剂的种类，浇注产品的耐高温性降低，摆动包浇注料在使用过程中长期受到铁水的冲击并且由于出铁次数的影响，导致摆动包浇注料受到急冷急热，防爆剂和抗氧化剂是改善浇注产品性能的重要功能助剂，对比例3-7单一增效效果较差，导致铁沟浇注料后期的抗氧化性、抗侵蚀性、抗热震稳定性降低，使用过程易出现裂纹并且出现料层分化，导致剩余厚度大大降低，进而影响通铁量。对比例8直接将所有原料混合，石墨烯融入到细粉中，不能有效的保护骨料，骨料易被氧化而发生粉化，抗侵蚀降低，导致通铁量降低。
综上，本申请制得的摆动沟浇注料力学性能良好，抗折强度和耐压强度高，且高温下不易爆裂，使用寿命长，具有良好的生产应用价值。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
铬刚玉45-50份，棕刚玉10-15份，碳化硅5-10份，硅微粉2-3份，纯铝酸钙水泥2-3份，活性氧化铝6-7份，球状沥青2-3份，金属硅2-3份，复合防爆剂1-2份，复合抗氧化剂2-3份，减水剂0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述铬刚玉采用断档级配，由25-15mm颗粒、5-3mm颗粒和3-1mm颗粒按质量比(6-7)：1：(2-3)组成。
3.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述棕刚玉采用连续级配，由1-0mm颗粒和1-0.074mm颗粒按质量比4：1组成。
4.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述碳化硅由1-0mm颗粒、0.074mm颗粒、0.045mm颗粒和碳化硅超微粉按质量比2：1：1：0.5组成。
5.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述硅微粉粒度＜0.1μm，所述球状沥青粒度为0.2-0.6mm，所述金属硅粒度＜0.074mm，所述活性氧化铝由双峰和单峰活性氧化铝按质量比2:1组成。
6.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述复合防爆剂由金属铝粉、水溶性纤维、铝纤维按质量比(0.1-02)：(0.05-0.08)：1组成。
7.根据权利要求6所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述金属铝粉由0.15mm颗粒、0.074mm颗粒按质量比1:2组成；所述铝纤维为融抽法铝纤维，线径为16μm，长度为100-120mm；所述水溶性纤维为105℃水溶性纤维，长度为4mm。
8.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述复合抗氧化剂由碳化硼、钇稳定氧化锆、粉体石墨烯按质量比1：1：1组成。
9.根据权利要求1所述的长寿命摆动沟浇注料，其特征在于，所述减水剂为高效萘系减水剂。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的长寿命摆动沟浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照配比称取棕刚玉、碳化硅、硅微粉、纯铝酸钙水泥、活性氧化铝、球状沥青、金属硅、金属铝粉、水溶性纤维、碳化硼、钇稳定氧化锆，预混合粉搅拌15-20min，混合均匀后得到预混合粉，混合粉的颜色均匀；
(2)将铬刚玉加入搅拌机搅拌2-3min，然后加入粉体石墨烯搅拌2-3min，使铬刚玉骨料表面均匀的包裹一层石墨烯，得到预处理骨料；
(3)向预处理骨料中加预混合粉，然后使用筛网逐渐加入铝纤维，混合均匀，待混合料颜色均匀后即得到摆动沟浇注料。
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