CN1491918A - 溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

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溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法涉及一种不定形耐火材料及制备方法。其解决现有技术中存在的使用寿命较低、干燥烘烤时间长、烘烤时容易剥落、如果含碳，则抗氧化性差及混合的均匀性差等不足。其解决的技术措施：溶胶结合含碳耐火浇注料，包括浇注料基体、促硬剂、水，其在于还包括(重量百分比：％)：溶胶1～15、促硬剂0.1～10、碳素1～10。其制备方法：将由粗骨料、粉料、碳素材料组成的浇注基体进行初混，再将促硬剂加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入溶胶、水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料倒入模具或待浇注的部位，静置0.5～小于4小时，再烘烤3小时以上。本发明易于成型，烘烤时间短、抗爆裂性好、使用寿命长。

Description

溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种不定形耐火材料，特别涉及一种溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法。
背景技术
冶金工业是不定形耐火材料的应用大户，不定形耐火材料的性能(强度，抗爆裂性，耐侵蚀性等)对提高炉衬的使用寿命、降低生产成本有着重要的影响。常用的水泥结合浇注料与低水泥结合(水泥用量3～7％)浇注料由于中温强度低，气孔率高，使用寿命较低；美国专利4506025，5104833，5681785分别公开了一种以SiO2作为超细粉的浇注料，一种以ZrO2，MgO为超细粉的耐火浇注料和一种以Al2O3作为粗骨料的耐火浇注料，但超细粉结合的常温强度较低。中国专利93120484，93121050公开了无水泥自流型矾土复合浇注料和无水泥自流型刚玉复合浇注料，其主要的原理就是使用超细粉，超细粉填充浇注料中的细小间隙，增加材料的致密度，烧后强度提高，但也带来了抗爆裂性差的缺点；因为超细粉的加入减少了浇注料的空隙，使浇注料中水分不易排出，受热时出现爆裂和剥落，从而影响正常生产的进行，并可能造成破坏性的事故；同时因为常温强度不高，干燥烘烤时间长，给脱模造成困难。中国专利名称为《一种低水泥耐火浇注料》，公开了一种采用微细聚丙烯纤维与浇注料中骨料、超细粉、粘结剂、外加剂进行复合，以解决纤维分散均匀、抗爆裂性问题，但由于仍采用水泥作为结合剂，因此其存在的不足是中间温度强度较低，烘烤时容易剥落，如果含碳，则抗氧化性仍然较差，并且为粉体与粉体之间的混合，其混合的均匀性也仍然差。
技术内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种在高温下即可凝固，浇注料强度随温度增加逐渐增强，不会产生高温爆裂和剥落，并能改善材料的抗氧化性与抗热破坏性，常温干燥后容易脱模，烘烤过程时间缩短，能增强碳素与水的混合均匀性，减少现场有害气体挥发的溶胶结合含碳耐火浇注料及其制备方法。
实现上述目的的技术措施：
溶胶结合含碳耐火浇注料，包括浇注料基体、促硬剂、水，其特征在于所述的浇注料还包括以下组分和含量(重量百分比：％)：
溶胶1～15、促硬剂0.1～10。
在于所述的浇注料基体还包括碳素1～10(重量百分比：％)。
在于所述的碳素材料是表面改性了的石墨、高温沥青、焦碳粉中的一种或几种的混合物。
在于碳素材料是经与耐火细粉预先混合压块后，再埋碳烧成后并制粒。
在于所述的溶胶组成为(重量百分比)：SiO2 0.1～75％；Al2O3 0.1～50％；Na2O 0.05～10％；K2O 0.05～10％；MgO 0.05～20％；TiO2 0.1～15％；水20～75％。
在于所述的促硬剂的组成为硫酸铝、三聚磷酸钠、硫酸镁、硅酸钠或铝酸钙中的两种或两种以上的成分的混合物。
在于将由粗骨料、粉料、碳素材料1～10％(重量百分比)组成的浇注基体进行初混，再将促硬剂0.1～10％加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入溶胶1～15％、水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入模具或待浇注的部位，静置0.5～小于4小时，再烘烤3小时以上。
在于浇注料的模具采用一次性的塑料支护模具。
在于模具为耐100℃以上温度的塑料制成。
在于在使用时不拆除模具，直接应用。
以溶胶作为含碳浇注料的结合剂是解决浇注料强度、抗热破坏性能、增加炉衬使用寿命的一个重要手段。其机理是：通过引入溶胶结合相，在骨料与基质间形成稳定性好的结合相，提高含碳浇注料的结合强度。由于是液相的形式，结合相容易渗透到骨料和细粉的所有表面。常温干燥后，容易脱模，烘烤过程时间缩短；由于溶胶受温度影响小，高温即可凝固，并随温度增加形成稳定的结合相，因此浇注料强度是逐渐增加的，不会产生高温爆裂和剥落，且溶胶形成的薄膜对碳素氧化起到了防止作用，改善了材料的抗氧化性能与抗热破坏性能。
本发明的特点在于采用高耐火相的溶胶结合后，由于促硬剂与改性碳素材料的加入，制成的含碳耐火浇注料易于成型，烘烤时间短、常温干燥后容易脱模、高温下可形成稳定的结合相，因此浇注料高温抗折强度大幅增加(国外一般为1.5兆帕，本发明为4.75兆帕)，抗爆裂性好、寿命长，溶胶形成的薄膜对碳素氧化起到了防止作用，改善了材料的抗氧化性能与抗热破坏性能，且易于内衬的修补。
具体实施方案
通过以下实施例说明本发明的构思及科学原理，但不应认为本发明仅限于下述施例中涉及的材料及组成。
实施例1：各组份配方为(重量百分数)棕刚玉55％、氧化铝细粉25％、促硬剂(为硫酸铝3、三聚磷酸钠0.15及硅酸钠0.15混合物)3.3％，石墨粉(改性的)5％。
所述溶胶组成为(重量百分比)：SiO2 33％、Al2O3 15％、Na2O 0.15％、K2O 0.15％、MgO 5％、TiO2 1.7％；水45％。
将上述比例的棕刚玉、氧化铝细粉、石墨粉(改性的)组成的浇注基体进行初混，再将由硫酸铝、三聚磷酸钠及硅酸钠混合后的3.3％的促硬剂加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入8％溶胶、3.7％的水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入塑料支护模具或待浇注的部位，静置2小时，再烘烤3小时。测其性能结果见附表。
实施例2：各组份配方为(重量百分数)致密刚玉58％、氧化铝细粉25％、促硬剂(硫酸镁4、三聚磷酸钠0.25、铝酸钙0.25的混合物)4.5％，沥青粉(改性的)5％。
所述溶胶组成为(重量百分比)：SiO2 33％、Al2O3 5.2％、Na2O 0.15％、K2O0.15％、MgO 15％、TiO2 1.5％、水45％。
将上述比例的致密刚玉、氧化铝细粉、沥青粉(改性的)组成的浇注基体进行初混，再将由硫酸铝、三聚磷酸钠及硅酸钠混合后的4.5％的促硬剂加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入6％溶胶、1.5％的水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入塑料支护模具或待浇注的部位，静置3小时，再烘烤10小时。测其性能结果见附表。
实施例3：各组份配方组成为(重量百分数)致密刚玉63％、氧化铝细粉20％、氧化硅粉3％、溶胶6％、促硬剂(硫酸铝2、三聚磷酸钠0.5及硅酸钠0.5的混合物)3.0％、改性焦碳粉3％。
所述溶胶组成为(重量百分比)：SiO2 30％、Al2O3 12.2％、Na2O 0.1％、K2O0.2％、MgO 10％、TiO2 6.5％、水41％。
将上述比例的致密刚玉、氧化铝细粉、氧化硅粉、焦碳粉(改性的)组成的浇注基体进行初混，再将由硫酸铝、三聚磷酸钠及硅酸钠混合后的3％的促硬剂加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入6％溶胶、2％的水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入塑料支护模具或待浇注的部位，静置3小时，再烘烤3小时。测其性能结果见附表。测其性能结果见附表。
附表
    性能     实施例1     实施例2     实施例3
    耐压强度/MPa     110℃     25     21     29
    1000℃     36     32     36
    1450℃     46     42     58
    抗折强度/MPa     110℃     2.8     2.5     2.8
1000℃ 5.6 4.9 3.6
    1450℃     12.7     8.3     7.5
    高温抗折强度/MPa     1400℃     3.9     4.7     4.3
    耐火度/℃     ＞1790     ＞1790     ＞1790
    烧后体积密度/(g/cm3)     2.83     2.86     2.87
    显气孔率/％     17.2     18.0     18.2

Claims (10)

1.溶胶结合含碳耐火浇注料，包括浇注料基体、促硬剂、水，其特征在于所述的浇注料还包括以下组分和含量(重量百分比：％)：
溶胶1～15、促硬剂0.1～10。
2.根据权利要求1所述的溶胶结合含碳耐火浇注料，其特征在于所述的浇注料基体还包括碳素1～10(重量百分比：％)。
3.根据权利要求2所述的溶胶结合含碳耐火浇注料，其特征在于所述的碳素材料是表面改性了的石墨、高温沥青、焦碳粉中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求2或3所述的溶胶结合含碳耐火浇注料，其特征在于碳素材料是经与耐火细粉预先混合压块后，再埋碳烧成后并制粒。
5.根据权利要求1所述的溶胶结合含碳耐火浇注料，其特征在于所述的溶胶组成为(重量百分比)：SiO2 0.1～75％；Al2O3 0.1～50％；Na2O 0.05～10％；K2O0.05～10％；MgO 0.05～20％；TiO2 0.1～15％；水20～75％。
6.根据权利要求1所述的溶胶结合含碳耐火浇注料，其特征在于所述的促硬剂的组成为硫酸铝、三聚磷酸钠、硫酸镁、硅酸钠或铝酸钙中的两种或两种以上的成分的混合物。
7.用于权利要求1所述的溶胶结合含碳耐火浇注料的制备方法，其特征在于将由粗骨料、粉料、碳素材料1～10％(重量百分比)组成的浇注基体进行初混，再将促硬剂0.1～10％加入到初混的浇注料基体中进行细混，然后加入溶胶1～15％、水进行混合并使之均匀，将制成的浇注料运至施工地点并倒入模具或待浇注的部位，静置0.5～小于4小时，再烘烤3小时以上。
8.根据权利要求7所述的溶胶结合含碳耐火浇注料的制备方法，其特征在于浇注料的模具采用一次性的塑料支护模具。
9.根据权利要求8所述的溶胶结合含碳耐火浇注料的制备方法，其特征在于模具为耐100℃以上温度的塑料制成。
10.根据权利要求8或9所述的溶胶结合含碳耐火浇注料的制备方法，其特征在于在使用时不拆除模具，直接应用。
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