專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域。尤其涉及一種高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料。
背景技術(shù)：
目前，速烘防爆型耐火澆注料在我國(guó)中小型高爐的鐵溝已經(jīng)得到了應(yīng)用。原理上，速烘防爆型耐火澆注料通過(guò)引入防爆纖維、金屬鋁粉、乳酸鋁、偶氮二甲酰胺等復(fù)合防爆劑在基質(zhì)中形成貫穿氣孔和交錯(cuò)裂紋以達(dá)到防爆裂的效果。例如，公開(kāi)號(hào)為CN102093061A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種非防爆型傳統(tǒng)鐵溝澆注料，以白剛玉、碳化硅為骨料，以剛玉粉、碳化硅細(xì)粉、超微粉、鋁酸鹽水泥為基質(zhì)，外加浙青、金屬氮化物、粘土、分散劑等制備而成， 其110°C X24h抗折強(qiáng)度為6-8MPa，1450°C X3h抗折強(qiáng)度為8-lOMPa，110°C X24h耐壓強(qiáng)度為50-70MPa，1450°C X 3h耐壓強(qiáng)度為50_70MPa。公開(kāi)號(hào)為CN101830719A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種防爆鐵溝澆注料，以電熔板狀剛玉、碳化硅、超微粉為主要原料，添加防爆劑、純鋁酸鹽水泥、分散劑等制備而成，其110°C X24h抗折強(qiáng)度僅大于等于3MPa，1450°C X3h抗折強(qiáng)度僅大于等于4. 5MPa，IlO0C X 24h耐壓強(qiáng)度僅大于等于20MPa，1450°C X 3h耐壓強(qiáng)度僅大于等于30MPa。結(jié)合上述兩篇專(zhuān)利文獻(xiàn)，對(duì)比公開(kāi)號(hào)為CN1661117A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，其公開(kāi)了一種非防爆型傳統(tǒng)鐵溝澆注料，采用電熔致密剛玉和SiC為骨料，以剛玉粉、超細(xì)粉、高鋁水泥為基質(zhì)，外加氮化硅、金屬硅、分散劑等制備而成，其110°c X24h抗折強(qiáng)度為
5.4-5. 7MPa, 1450 °C X 3h 抗折強(qiáng)度為 5. 5-5. 8MPa, 110°C X 24h 耐壓強(qiáng)度為 44_45MPa，1450°C X 3h耐壓強(qiáng)度為92. 4-96. 8MPa ;綜合分析可以得出，目前應(yīng)用的速烘防爆型耐火澆注料雖然防爆性能(防爆溫度可達(dá)到800°C)得到了體現(xiàn)，而其致密度、強(qiáng)度等性能指標(biāo)較傳統(tǒng)鐵溝澆注料均明顯下降，且一次通鐵量不高。并且，速烘防爆型耐火澆注料在使用過(guò)程中的損毀主要是由于致密度差和強(qiáng)度低而導(dǎo)致的耐沖刷性差，以及由此而加劇的熔渣對(duì)澆注料基質(zhì)的滲透和侵蝕等原因。因此，應(yīng)該在提高防爆溫度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善速烘防爆型耐火澆注料的致密度及強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有致密度高、強(qiáng)度高、良好抗沖刷性能和抗侵蝕性能的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路如下通過(guò)引入石墨以提高澆注料的抗沖刷性能和抗侵蝕性能，通過(guò)引入粘土和選擇適宜的減水劑以防止石墨在基質(zhì)中的偏析，通過(guò)加入硅溶膠以提高澆注料的致密度和強(qiáng)度，通過(guò)引入細(xì)直徑的防爆纖維以提高抗熔渣侵蝕性能。結(jié)合上述設(shè)計(jì)思路，為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其中，所述耐火澆注料包括主料和外加劑，其中主料的組分按質(zhì)量百分比為高鋁顆粒50-70 %，高鋁細(xì)粉10-20 %，碳化硅10-25%，氧化硅微粉1_3%，氧化鋁微粉4-10%，鋁酸鹽水泥1-3% ;外加劑按上述主料總質(zhì)量為100%，各外加劑組分的質(zhì)量百分比為復(fù)合防爆劑1_3%，硅溶膠1-3%，抗渣潤(rùn)濕劑
1-5%，減水劑0.1-0. 2%，可塑性原料1-5%。所述復(fù)合防爆劑為鋁粉、防爆纖維和偶氮二甲酰胺，其組分按質(zhì)量百分比為鋁粉 60-80%，防爆纖維10-20%，偶氮二甲酰胺10-20%。所述的防爆纖維為聚丙烯纖維或聚酯纖維，且直徑為2-3 U m,長(zhǎng)度為3_5mm。所述減水劑為聚乙二醇縮聚物或聚丙烯酸鹽。所述硅溶膠的pH值為9-10、氧化硅含量20%。所述可塑性原料為球粘土和/或膨潤(rùn)土。
所述抗渣潤(rùn)濕劑為鱗片石墨，其粒度小于10 U m,固定碳含量不小于98%。組成原料的粒度范圍為高鋁顆粒0. 088mnT5mm ;高鋁細(xì)粉0. 045mnT0. 088mm ； 碳化娃0. 045mnTlmm ;氧化娃微粉1_3 u m ;氧化招微粉2_5 u m。所述高鋁顆粒為致密剛玉顆粒、白剛玉顆粒、特級(jí)礬土顆粒中的至少一種。所述致密剛玉顆粒、白剛玉顆粒、特級(jí)帆土顆粒粒度范圍0. 088mnT5mm。所述高鋁細(xì)粉為白剛玉細(xì)粉和/或特級(jí)礬土細(xì)粉。所述白剛玉細(xì)粉、特級(jí)礬土細(xì)粉粒度范圍0. 045mnT0. 088mm。所述高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料的性能滿足防爆溫度為950-1000°C， IlO0C X24h 體積密度為 2. 80-2. 85g/cm3,110°C X24h抗折強(qiáng)度為 5. 5-5. 8Mpa, 1450°C X3h 抗折強(qiáng)度為8. 2-8. 5Mpa，110°C X 24h耐壓強(qiáng)度為40_56Mpa，1450 V X 3h耐壓強(qiáng)度為 65_70Mpao本發(fā)明各組分及其含量的設(shè)計(jì)依據(jù)為抗渣潤(rùn)濕劑1-5% :本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新在于添加鱗片石墨作為抗渣潤(rùn)濕劑，其中鱗片石墨的粒度小于10 ii m,固定碳含量不小于98%。由于鱗片石墨與熔洛具有較小的潤(rùn)濕性，因此加入石墨可以降低熔渣與澆注料的潤(rùn)濕性，以減小熔渣對(duì)澆注料的沖刷、滲透和侵蝕，從而提高澆注料的抗沖刷性能和抗侵蝕性能。減水劑0. 1-0. 2% :本發(fā)明采用聚乙二醇縮聚物或聚丙烯酸鹽中的一種作為減水齊U，是因?yàn)楸景l(fā)明在選擇減水劑時(shí)，并非僅將減水效果作為選用與否的最關(guān)鍵因素，而且所選用的減水劑還要實(shí)現(xiàn)不使?jié){料泌水，從而避免泌水過(guò)程引起的石墨上浮、偏析、分層等現(xiàn)象。可塑性原料1-5% :本發(fā)明的可塑性原料可以是球粘土或膨潤(rùn)土中的一種或組合。 可塑性原料與石墨具有良好的潤(rùn)濕性，加入可塑性原料的目的在于保持石墨在混合料中的均勻性，防止石墨上浮、偏析、分層等現(xiàn)象。硅溶膠1-3% :本發(fā)明的硅溶膠為堿性硅溶膠，其pH值9-10，氧化硅含量20%。硅溶膠是一種無(wú)機(jī)結(jié)合劑，引入硅溶膠的目的在于提高澆注料的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，以提高澆注料的抗沖刷性能，同時(shí)，引入硅溶膠可增強(qiáng)澆注料的防爆裂性能。復(fù)合防爆劑1_3%，本發(fā)明的防爆纖維為聚丙烯纖維或聚酯纖維中的一種，其直徑
2-3u m，長(zhǎng)度3-5mm。添加防爆纖維可提高澆注料的強(qiáng)度和防爆裂性能，除考慮這一因素外， 更重要的是通過(guò)減小纖維直徑以降低熔渣的毛細(xì)管作用。由于纖維在高溫環(huán)境下使用，會(huì)發(fā)生碳化收縮，從而在澆注料內(nèi)部留下較多的通道，纖維越粗，通道直徑越大，渣鐵越容易滲透和侵蝕，而纖維直徑越細(xì)，通道直徑越細(xì)，加上石墨與熔渣的不潤(rùn)濕性，從而減弱熔渣對(duì)澆注料潤(rùn)濕、滲透和侵蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于(I)本發(fā)明的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料不但防爆溫度高，而且致密度高、強(qiáng)度高，具有良好抗沖刷性能和抗侵蝕性能；(2)本發(fā)明的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料采用現(xiàn)場(chǎng)施工，施工結(jié)束后大火烘烤3-5小時(shí)即可通鐵，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間烘烤，節(jié)約能源。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其組成配比為(重量百分比)致密剛玉顆粒20%、白剛玉顆粒35. 5%、白剛玉細(xì)粉15%、碳化硅20%、氧化硅微粉2%、氧化鋁微粉5%、鋁酸鹽水泥2. 5%，外加防爆纖維0. 2%、金屬鋁粉1%、偶氮二甲酰胺0. 2%、硅溶膠3%、鱗片石墨4%、聚乙二醇縮聚物減水劑0. 15%、膨潤(rùn)土 3%。實(shí)施例二高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其組成配比為(重量百分比)白剛玉顆粒20%、特級(jí)礬土顆粒40. 5%、白剛玉細(xì)粉15%、碳化硅15%、氧化硅微粉3%、氧化鋁微粉4%、鋁酸鹽水泥2. 5%，外加防爆纖維0. 2%、金屬鋁粉1%、偶氮二甲酰胺0. 3%、硅溶膠3%、鱗片石墨3%、聚丙烯酸鈉減水劑0. 17%、膨潤(rùn)土 3%。實(shí)施例三高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其組成配比為(重量百分比)特級(jí)礬土顆粒58%、特級(jí)礬土細(xì)粉15%、碳化硅18%、氧化硅微粉2%、氧化鋁微粉4%、鋁酸鹽水泥3%，外加防爆纖維0. 2%、金屬鋁粉0. 8%、偶氮二甲酰胺0. 2%、硅溶膠1%、鱗片石墨2%、聚丙烯酸鈉減水劑 0. 15%、球粘土 2%o表I列出了實(shí)施例一至三的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料的性能指標(biāo)。從表I所示的性能指標(biāo)分析可知本發(fā)明的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料防爆溫度為 950-1000 0CaiO0C X24h 體積密度為 2. 80-2. 85g/cm3,110 °C X24h 抗折強(qiáng)度為
5.5-5. 8Mpa, 1450 °C X 3h 抗折強(qiáng)度為 8. 2-8. 5Mpa, 110°C X 24h 耐壓強(qiáng)度為 40_56Mpa，1450°C X3h耐壓強(qiáng)度為65-70Mpa，其不但防爆溫度高于現(xiàn)有技術(shù)中的速烘防爆型耐火澆注料，而且致密度及強(qiáng)度性能指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。表I.高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述耐火澆注料包括主料和外加劑，其中主料的組分按質(zhì)量百分比為高鋁顆粒50-70%，高鋁細(xì)粉10-20%，碳化硅 10-25%，氧化硅微粉1_3%，氧化鋁微粉4-10%，鋁酸鹽水泥1-3% ;外加劑按上述主料總質(zhì)量為100%，各外加劑組分的質(zhì)量百分比為復(fù)合防爆劑1_3%，硅溶膠1_3%，抗渣潤(rùn)濕劑1-5%，減水劑0. 1-0. 2%，可塑性原料1-5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述復(fù)合防爆劑為鋁粉、防爆纖維和偶氮二甲酰胺，其組分按質(zhì)量百分比為鋁粉60-80%，防爆纖維 10-20%，偶氮二甲酰胺10-20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述的防爆纖維為聚丙烯纖維或聚酯纖維，且直徑為2-3 u m，長(zhǎng)度為3-5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述減水劑為聚乙二醇縮聚物或聚丙烯酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述硅溶膠的PH值為9-10、氧化硅含量20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述可塑性原料為球粘土和/或膨潤(rùn)土。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述抗渣潤(rùn)濕劑為鱗片石墨，其粒度小于10 U m,固定碳含量不小于98%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于組成原料的粒度范圍為高鋁顆粒0. 088mnT5mm ;高鋁細(xì)粉0. 045mnT0. 088mm ;碳化硅0.045mnTl_ ;氧化娃微粉1-3 u m ;氧化招微粉2_5 u m。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述高鋁顆粒為致密剛玉顆粒、白剛玉顆粒、特級(jí)礬土顆粒中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述致密剛玉顆粒、白剛玉顆粒、特級(jí)帆土顆粒粒度范圍0. 088mnT5mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述高鋁細(xì)粉為白剛玉細(xì)粉和/或特級(jí)礬土細(xì)粉。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述白剛玉細(xì)粉、特級(jí)礬土細(xì)粉粒度范圍0. 045mnT0. 088mm。
13.據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，其特征在于所述高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料的性能滿足防爆溫度為950-1000°C，110°C X24h體積密度為 2.80-2.85g/cm3，110°C X24h 抗折強(qiáng)度為 5. 5-5. 8Mpa，1450°C X3h 抗折強(qiáng)度為8.2-8. 5Mpa, 110°C X24h 耐壓強(qiáng)度為 40_56Mpa，1450°C X3h 耐壓強(qiáng)度為 65_70Mpa。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，涉及一種高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，包括主料和外加劑，其中主料的組分按質(zhì)量百分比為高鋁顆粒50-70％，高鋁細(xì)粉10-20％，碳化硅10-25％，氧化硅微粉1-3％，氧化鋁微粉4-10%，鋁酸鹽水泥1-3%；外加劑按上述主料總質(zhì)量為100%，各外加劑組分的質(zhì)量百分比為復(fù)合防爆劑1-3%，硅溶膠1-3%，抗渣潤(rùn)濕劑1-5%，減水劑0.1-0.2%，可塑性原料1-5%。本發(fā)明采用鱗片石墨作為抗渣潤(rùn)濕劑以改善澆注料的抗侵蝕性能，采用可塑性原料和適宜的減水劑防止鱗片石墨的偏析，采用硅溶膠提高澆注料的強(qiáng)度。本發(fā)明的高爐鐵溝用速烘防爆型耐火澆注料，采用現(xiàn)場(chǎng)施工，施工結(jié)束后大火烘烤3-5小時(shí)即可通鐵，致密度高，強(qiáng)度高，耐渣鐵沖刷，抗渣滲透和侵蝕性能好，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102633513SQ201210139880
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者丁鈺, 劉開(kāi)琪, 劉永峰, 王秉軍, 趙宏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司, 新冶高科技集團(tuán)有限公司