本技術(shù)涉及澆注料，更具體地說，它涉及一種高性能鷹嘴澆注料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)領(lǐng)域，高溫環(huán)境中常使用銅液進(jìn)行各種生產(chǎn)加工和處理過程。銅在冶煉和熔煉轉(zhuǎn)運(yùn)過程中都要用到金屬溶液的溜槽。傳統(tǒng)溜槽一般是采用粘土磚、鎂磚和鎂鉻磚與火泥混合砌筑。但由于金屬銅液在高溫下粘度低的特性，銅液對(duì)傳統(tǒng)溜槽澆注料存在嚴(yán)重的侵蝕問題，使用壽命較低。具體來說，銅液從爐內(nèi)經(jīng)由溜槽流向擺動(dòng)中間包，溜槽澆注料因經(jīng)受銅液和熔渣的高溫沖刷、滲透和化學(xué)侵蝕以及溫度急劇變化和長(zhǎng)時(shí)間高溫作業(yè)等綜合作用而容易損壞，降低了澆注料的性能，從而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2、目前耐高溫、抗銅液熔渣侵蝕性能優(yōu)秀的澆注料有莫來石剛玉澆注料和剛玉-尖晶石質(zhì)耐火澆注料。莫來石剛玉澆注料具有很多優(yōu)良性能，如耐火性能強(qiáng)、耐侵蝕、高溫穩(wěn)定、耐磨性好。但是莫來石剛玉澆注料的熱膨脹系數(shù)較大，在高溫下使用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化，從而導(dǎo)致澆注料與被襯設(shè)備之間的緊密接觸受到影響，導(dǎo)致澆鑄成型的成品與預(yù)設(shè)的形狀發(fā)生較大的變化。

3、因此，需要一種具有高性能的澆注料，該澆注料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，良好的高溫體積穩(wěn)定性、抗熱震性、抗?jié)B透性和抗侵蝕性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了進(jìn)一步提高溜槽澆注料的綜合性能，本技術(shù)提供一種高性能鷹嘴澆注料及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種高性能鷹嘴澆注料，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種高性能鷹嘴澆注料，按重量份數(shù)包括以下原料：第一骨料45-65份、電熔白剛玉15-20份、復(fù)合包覆石墨粉10-15份、氮化硅3-5份、α-氧化鋁微粉4-6份、二氧化硅微粉2-2.5份、鋁酸鈣水泥2-4份、復(fù)合分散劑0.3-0.5份、硫酸鋇0.1-0.3份、水5-7份、三(2-羥基丙酸)鋁鹽0.5-0.8份、活性劑0.8-1份。

4、通過采用上述技術(shù)方案，采用第一骨料、電熔白剛玉為骨料，以復(fù)合包覆石墨粉、氮化硅、α-氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和硫酸鋇為粉料，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，以六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑，以三(2-羥基丙酸)鋁鹽和活性劑為輔劑，所制備的高性能鷹嘴澆注料具有體積密度小，顯氣孔率大，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度大，永久線變化率小，耐膨脹，抗熱震穩(wěn)定性好，抗爆裂性能好，耐銅液熔渣侵蝕的特點(diǎn)。

5、優(yōu)選的，所述第一骨料的制備方法包括以下步驟：1.1，將醋酸鎂和堿式醋酸鋁按比例溶解在去離子水中，攪拌混合均勻，然后，室溫下滴加（8-10）wt%的稀氨水，同時(shí)滴加入醋酸，得鎂鋁混合液；1.2，將氧化鋁、鎂鋁混合液、聚乙烯醇混合，然后球磨，壓制成型，得坯料；1.3，將坯料于1700-1800℃下保溫3-5h，然后經(jīng)過破碎、分級(jí)，得到第一骨料。

6、通過采用上述技術(shù)方案，采用醋酸鎂和堿式醋酸鋁制備成鎂鋁混合液，然后與氧化鋁、聚乙烯醇球磨燒制成具有剛玉和富鋁尖晶石相的第一骨料，通過微納米孔結(jié)構(gòu)降低了其體積密度，總氣孔率升高，熱導(dǎo)率降低。在使用時(shí)，銅液熔渣由于表面張力作用進(jìn)入第一骨料氣孔中，與氣孔內(nèi)的富鋁尖晶石接觸，第一骨料在銅液熔渣中溶解，鎂鐵和鋁鐵復(fù)合尖晶石飽和析晶，氧化鈣與氧化鋁發(fā)生反應(yīng)形成緊密的六鋁酸鈣板層，顯著改善了氣孔區(qū)域的抗銅液熔渣滲透功能，有效抑制了銅液熔渣進(jìn)一步滲透與侵蝕。

7、優(yōu)選的，所述醋酸鎂、堿式醋酸鋁按照鎂鋁質(zhì)量比12-15:50-55稱??；醋酸鎂、去離子水、稀氨水、醋酸的用量比為：（4.8-5.5）g:（15-20）ml:（6.5-7.2）ml:（0.8-1.2）ml；氧化鋁、鎂鋁混合液、聚乙烯醇的用量比為（50-70）g:（10-20）ml:（2.4-3.6）g。

8、通過采用上述技術(shù)方案，所制備的第一骨料具有孔隙均勻，尺寸較小，具有微納米孔結(jié)構(gòu)。

9、優(yōu)選的，所述復(fù)合包覆石墨粉的制備方法如下：2.1，將硅粉、石墨混合，研磨10-15min，然后加入硼粉，研磨10-15min，再加入混合均勻的氟化鈉和氟化鉀混合鹽，繼續(xù)混合15-20min，得混合物；2.2，將混合物于氬氣氣氛下升溫至1300-1500℃保溫2-3h，冷卻至室溫；用去離子水反復(fù)洗滌，充分干燥后，得復(fù)合包覆石墨粉體。

10、通過采用上述技術(shù)方案，通過石墨、硅粉研磨后，再加入硼粉研磨，最后加入復(fù)合鹽研磨高溫?zé)崽幚砗笤谑砻嬖恍纬商蓟杈ы毎矊?，同時(shí)硅粉和硼粉形成硼化硅沉積在碳化硅晶須包覆層。一方面，碳化硅和硼化硅增強(qiáng)石墨的潤(rùn)濕性，增強(qiáng)其與其它成分的相容性和結(jié)合能力；另一方面，碳化硅和硼化硅能夠在與銅液熔渣接觸過程中被氧化形成二氧化硅和三氧化二硼抗氧化層，防止石墨快速氧化，提高其抗氧化性，有利于充分發(fā)揮石墨的抗金屬液侵蝕特性，同時(shí)形成的碳化硅晶須有利于提高其高溫抗折強(qiáng)度。

11、優(yōu)選的，所述硅粉、硼粉、石墨、混合鹽的用量比為（10-20）g:（5-8）g:（18-30）g:（2.4-3.6）g；所述混合鹽中氟化鈉和氟化鉀的質(zhì)量比為6-10:5-8；所述石墨的粒徑小于0.025mm，所述硅粉、硼粉的粒徑小于0.01mm。

12、通過采用上述技術(shù)方案，所制備的復(fù)合包覆石墨粉的硼化硅和碳化硅晶須包覆層緊密，有利于進(jìn)一步提升復(fù)合包覆石墨粉的抗氧化性能。

13、優(yōu)選的，所述復(fù)合分散劑為六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉按照質(zhì)量比（8-10）:（3-5）混合而成；所述活性劑的成分包括氧化鋁39-43wt%、氧化鈣12-15wt%以及氧化鎂16-20wt%，活性劑d50為10-20微米。

14、通過采用上述技術(shù)方案，使用復(fù)合分散劑有助于降低高性能鷹嘴澆注料制備過程中漿料的黏度，改善其漿料流變性；使用通過三(2-羥基丙酸)鋁鹽和活性劑的加入形成類水滑石相，可以減少其水化膨脹的負(fù)面效應(yīng)，增強(qiáng)其透氣性和強(qiáng)度，提高其防爆性能，減小永久線膨脹率。

15、優(yōu)選的，所述第一骨料中各粒徑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：1-3mm，25-40%；3-8mm，20-35%；8-15mm，12-25%；15-25mm，8-15%；電熔白剛玉中各粒徑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：1-3mm，30-45%；8-15mm，55-70%。

16、通過采用上述技術(shù)方案，使用第一骨料代替大部分電熔白剛玉，有利于增強(qiáng)其抗銅液熔渣的侵蝕能力。

17、優(yōu)選的，所述復(fù)合包覆石墨粉的粒徑小于0.04mm、氮化硅的粒徑小于0.03mm、α-氧化鋁微粉的粒徑小于0.03mm、二氧化硅微粉的粒徑小于0.03mm。

18、通過采用上述技術(shù)方案，采用該粒徑下的微粉有利于澆注燒制過程，氧化鋁和二氧化硅微粉反應(yīng)生成莫來石結(jié)合相，提高其熱震穩(wěn)定性能；氮化硅和二氧化硅微粉形成si2n2o膠結(jié)相，提高其抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度以及其抗銅液熔渣的滲透性能。

19、第二方面，本技術(shù)提供一種高性能鷹嘴澆注料的制備方法，包括以下步驟：3.1，將復(fù)合包覆石墨粉、氮化硅、α-氧化鋁微粉、二氧化硅微粉、復(fù)合分散劑、硫酸鋇、三(2-羥基丙酸)鋁鹽、活性劑和鋁酸鈣水泥按比例預(yù)混合，然后加入第一骨料和電熔白剛玉混合均勻，再加入水?dāng)嚢杈鶆颍缓鬂沧⒊尚?，養(yǎng)護(hù)20-24h，然后脫模，得澆注品；3.2，將澆注品再養(yǎng)護(hù)168-170h，然后第一次升溫至600-650℃，保溫1-2h，再第二次升溫至750-900℃，保溫3-5h，得高性能鷹嘴澆注料。

20、優(yōu)選的，所述第一次升溫的速度為8-10℃/min，第二次升溫的速度為3-5℃/min。

21、通過采用上述技術(shù)方案，使用兩段式燒結(jié)，能夠減少燒制過程中高性能鷹嘴澆注料產(chǎn)生裂紋，防止爆裂，同時(shí)促進(jìn)生產(chǎn)原料之間的結(jié)合相的產(chǎn)生。

22、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

23、1、本技術(shù)采用第一骨料、電熔白剛玉為骨料，以復(fù)合包覆石墨粉、氮化硅、α-氧化鋁微粉、二氧化硅微粉和硫酸鋇為粉料，以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑，以六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉為復(fù)合分散劑，以三(2-羥基丙酸)鋁鹽和活性劑為輔劑，通過物料之間的相互作用，得到的高性能鷹嘴澆注料具有抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度大，永久線變化率小，耐膨脹，抗熱震穩(wěn)定性好，抗爆裂性能好，耐銅液熔渣侵蝕的特點(diǎn)。

24、2、本技術(shù)中優(yōu)選采用醋酸鎂和堿式醋酸鋁制備成鎂鋁混合液，然后與氧化鋁、聚乙烯醇球磨燒制成具有剛玉和富鋁尖晶石相的第一骨料，通過微納米孔結(jié)構(gòu)降低了其體積密度，總氣孔率升高，熱導(dǎo)率降低。銅液熔渣由于表面張力作用進(jìn)入第一骨料氣孔中，與氣孔內(nèi)的富鋁尖晶石接觸，第一骨料在銅液熔渣中溶解，鎂鐵和鋁鐵復(fù)合尖晶石飽和析晶，氧化鈣與氧化鋁發(fā)生反應(yīng)形成緊密的六鋁酸鈣板層，顯著改善了氣孔區(qū)域的抗銅液熔渣滲透功能，有效抑制了銅液熔渣進(jìn)一步滲透與侵蝕；

25、通過石墨、硅粉研磨后，再加入硼粉研磨，最后加入復(fù)合鹽研磨高溫?zé)崽幚砗笤谑砻嬖恍纬商蓟杈ы毎矊樱瑫r(shí)硅粉和硼粉形成硼化硅沉積在碳化硅晶須包覆層。一方面，碳化硅和硼化硅增強(qiáng)石墨的潤(rùn)濕性，增強(qiáng)其與其它成分的相容性和結(jié)合能力；另一方面，碳化硅和硼化硅能夠在與銅液熔渣接觸過程中被氧化形成二氧化硅和三氧化二硼抗氧化層，防止石墨快速氧化，提高其抗氧化性，有利于充分發(fā)揮石墨的抗金屬液侵蝕特性，同時(shí)形成的碳化硅晶須有利于提高其高溫抗折強(qiáng)度；

26、通過添加氧化鋁和二氧化硅微粉，使其能夠在高溫度下反應(yīng)生成莫來石結(jié)合相，提高其熱震穩(wěn)定性能；通過加入氮化硅和二氧化硅微粉有利于其高溫下形成si2n2o膠結(jié)相，提高其抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度以及其抗金屬滲透性能。通過硫酸鋇與氧化鋁和二氧化硅微粉生成了鋇長(zhǎng)石相提高其抗侵蝕作用；通過三(2-羥基丙酸)鋁鹽和活性劑的加入形成類水滑石相，可以減少其水化膨脹的負(fù)面效應(yīng)，增強(qiáng)其透氣性和強(qiáng)度，提高其防爆性能，減小永久線膨脹率。此外，碳化硅和氮化硅也有利增加其銅液熔渣的潤(rùn)濕角，使銅液熔渣不易滲入，從而提高其抗金屬滲透的能力。

27、3、采用本技術(shù)的制備方法制得的高性能鷹嘴澆注料具有抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度大，耐膨脹，抗熱震穩(wěn)定性好，抗爆裂性能好，耐銅液熔渣侵蝕的特點(diǎn)。