CN1939875A - 一种高抗热震刚玉—尖晶石耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗热震刚玉—尖晶石耐火材料及其制备方法。以尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒为骨料,以刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉为基质,采用工业黄糊精为结合剂,烧成而成。本发明可广泛适用于炉温在1000-1650℃之间的各种工业窑炉和冶金炉衬,在高温下热稳定性好,不裂不断,它具有良好的耐高温、耐碱侵蚀、耐磨损性能,而且机械强度高,热震稳定性好,荷重软化温度适宜,可广泛用于各种有色金属冶炼炉,水泥回转窑,高温隧道窑和玻璃窑上。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料,特别是涉及一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展,冶金生产、陶瓷和建材窑具等方面对高温材料的质量提出了更高的要求,在降低其生产成本的同时,大力推广环境友好型和资源节约型材料。
我国的几种主要耐火原料,有矾土基原料,包括电熔刚玉、尖晶石、莫来石;镁质原料,包括大结晶98电熔镁砂、高铁高钙镁砂、电熔或烧结镁铬砂;非氧化物材料,包括氮化硅铁、氮化硅。综合利用这些原料制备出性能优异的新型材料,引起了人们的广泛关注。在镁质尖晶石当中添加Cr2O3可促进烧结,提高不同组成的尖晶石的密度,但铬会对环境造成污染。而采用TiO2作添加剂,TiO2的固溶与Al2O3从尖晶石结构中的脱溶,使Ti4+占据在尖晶石晶格中Al3+的位置上,导致空位的产生,促进了原子的扩散和物质的迁移,有利于镁铝尖晶石的致密化。与Cr2O3相比,TiO2对促进镁铝尖晶石烧结过程中的致密化效果较好,而且烧成过程中TiO2与氧化铝反应生成钛酸铝,抗热震性能更加优异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料及其制备方法,
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
一、一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料,其组分按重量百分比配比如下:
尖晶石颗粒≤3mm 40~50%;
电熔刚玉颗粒≤3mm 15~30%;
刚玉粉≤180目 10~20%;
氧化铝粉≤320目 10~20%;
电熔镁粉≤320目 3~7%;
钛白粉≤320目 2~10%;
外加结合剂 3~5%。
二、一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法(按重量百分比配比):
将≤180目的刚玉粉10~20%、≤320目的氧化铝粉10~20%、≤320目的电熔镁粉3~7%和≤320目的钛白粉2~10%按配比加入球磨机中干混均匀;再将≤3mm的尖晶石颗粒料40~50%和≤3mm电熔刚玉颗粒料混均匀后,加入结合剂3~5%湿混;再将颗粒料和粉料湿混;密闭放置4~24小时;机压成型、干燥和烧成。
各组分的最佳质量百分含量为为尖晶石颗粒46%,电熔刚玉颗粒20%,刚玉粉13%,氧化铝粉12%,电熔镁粉5%,钛白粉4%,外加结合剂占5%。
小于3毫米的尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒,组分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
所用的外加结合剂是浓度为10~30%的工业黄糊精溶液。
球磨机中刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉的总重量与球的重量比为1∶1~1∶3。
成型在400吨摩擦压机上进行。
制品在60-80℃下干燥残余水分小于1%。
烧成温度为1600-1700℃,在该温度下保温6-8小时。
本发明具有的有益效果是:
通过对刚玉与尖晶石各原料粒度的调整,使材料具有适宜的应力缓解性。调整氧化铝含量和少量添加成分,可提高使用过程中表面涂层对材料的附着性和耐熔损性等。通过刚玉与尖晶石的复合,在传统镁铬质材料的基础上,采用了无铬配方,引入部分电熔刚玉,减少尖晶石含量后,不仅提高了抗熔损性能和耐高温性能,而且添加的二氧化钛与氧化铝反应生成钛酸铝,能将微裂纹导入材料的结合组织,进一步提高了应力缓解性和抗热震性能,从而开发出综合性能优良的刚玉-尖晶石耐火材料。
本发明以上所述的配比方法所加工出的刚玉-尖晶石耐火材料可广泛适用于炉温在1000-1650℃之间的各种工业窑炉和冶金炉衬,在高温下热稳定性好,不裂不断,它具有良好的耐高温、耐碱侵蚀、耐磨损性能,而且机械强度高,热震稳定性好,荷重软化温度适宜,可广泛用于各种有色金属冶炼炉,水泥回转窑,高温隧道窑和玻璃窑上。
由于本发明的刚玉-尖晶石耐火材料能够比较容易的实现大规模的机械化生产,可降低其生产成本,并可根据实际需要生产出多种异型砖。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
(1)配料组成
骨料:尖晶石颗粒1-3mm 36%
尖晶石颗粒1mm以下 10%
电熔刚玉颗粒1-3mm 8%
电熔刚玉颗粒1mm以下 12%
混合粉:刚玉粉≤180目 13%
氧化铝粉≤320目 12%
电熔镁粉≤320目 5%
钛白粉≤320目 4%
外加结合剂:浓度为20%的黄糊精溶液3%
(2)工艺过程
如附图所示,混合粉混合过程在球磨机中进行,骨料搅拌混合过程采用750型行星式混砂机,骨料混合均匀后加入结合剂湿混,然后再加入混合粉,搅拌均匀.密闭放置4~24小时.成型采用400吨摩擦压砖机,干燥采用隧道窑式干燥器在在60-80℃下干燥,残余水分小于1%,烧成采用隧道窑,最高烧成温度为1700℃。
实施例2
(1)配料组成
骨料: 尖晶石颗粒1-3mm 36%
尖晶石颗粒1mm以下 4%
电熔刚玉颗粒1-3mm 8%
电熔刚玉颗粒1mm以下 22%
混合粉:刚玉粉≤180目 10%
氧化铝粉≤320目 11%
电熔镁粉≤320目 7%
钛白粉≤320目 2%
外加结合剂:浓度为20%的黄糊精溶液5%
(2)工艺过程
最高烧成温度为1680℃,其它工艺如实施例1
实施例3
(1)配料组成
骨料: 尖晶石颗粒1-3mm 40%
尖晶石颗粒1mm以下 10%
电熔刚玉颗粒1-3mm 6%
电熔刚玉颗粒1mm以下 9%
混合粉:刚玉粉≤180目 10%
氧化铝粉≤320目 12%
电熔镁粉≤320目 3%
钛白粉≤320目 10%
外加结合剂:浓度为20%的黄糊精溶液4%
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
实施例4
(1)配料组成
骨料: 尖晶石颗粒1-3mm 35%
尖晶石颗粒1mm以下 10%
电熔刚玉颗粒1-3mm 10%
电熔刚玉颗粒1mm以下 7%
混合粉:刚玉粉≤180目 20%
氧化铝粉≤320目 10%
电熔镁粉≤320目 5%
钛白粉≤320目 3%
外加结合剂:浓度为20%的黄糊精溶液5%
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
实施例5
(1)配料组成
骨料: 尖晶石颗粒1-3mm 36%
尖晶石颗粒1mm以下 4%
电熔刚玉颗粒1-3mm 8%
电熔刚玉颗粒1mm以下 10%
混合粉:刚玉粉≤180目 13%
氧化铝粉≤320目 20%
电熔镁粉≤320目 5%
钛白粉≤320目 4%
外加结合剂:浓度为20%的黄糊精溶液3%
(2)工艺过程
工艺过程如实施例1。
本发明的刚玉-尖晶石耐火材料,其主晶相为氧化铝和尖晶石,次晶相为钛酸铝,耐火度大于1780℃,0.2MPa下荷重软化温度为1550℃,常温抗折强度和耐压强度分别达到15MPa和90MPa,显气孔率22%,热震稳定性大于10次。
Claims (9)
1.一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料,其特征在于组分按重量百分比配比如下:
尖晶石颗粒≤3mm 40~50%;
电熔刚玉颗粒≤3mm 15~30%;
刚玉粉≤180目 10~20%;
氧化铝粉≤320目 10~20%;
电熔镁粉≤320目 3~7%;
钛白粉≤320目 2~10%;
外加结合剂 3~5%。
2.一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:按重量百分比配比,将≤180目的刚玉粉10~20%、≤320目的氧化铝粉10~20%、≤320目的电熔镁粉3~7%和≤320目的钛白粉2~10%按配比加入球磨机中干混均匀;再将≤3mm的尖晶石颗粒料40~50%和≤3mm电熔刚玉颗粒料干混均匀后,加入结合剂3~5%湿混;再将颗粒料和粉料湿混;密闭放置4~24小时;机压成型、干燥和烧成。
3.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:各组分的最佳质量百分含量为为尖晶石颗粒46%,电熔刚玉颗粒20%,刚玉粉13%,氧化铝粉12%,电熔镁粉5%,钛白粉4%,外加结合剂占5%。
4.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:小于3毫米的尖晶石颗粒和电熔刚玉颗粒,组分配比中包括1-3毫米和小于1毫米的。
5.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:所用的外加结合剂是浓度为10~30%的工业黄糊精溶液。
6.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:球磨机中刚玉粉、氧化铝粉、电熔镁粉和钛白粉的总重量与球的重量比为1∶1~1∶3。
7.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:成型在400吨摩擦压机上进行。
8.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:刚玉-尖晶石耐火材料在60-80℃下干燥残余水分小于1%。
9.根据权利要求2所述的一种高抗热震刚玉-尖晶石耐火材料的制备方法,其特征在于:烧成温度为1600-1700℃,在该温度下保温6-8小时。
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