一種高鋁空心球輕質(zhì)澆注料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輕質(zhì)澆注料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高鋁空心球輕質(zhì)澆注料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)能源日益枯竭和新能源發(fā)展緩慢的今天，為人類可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好、使用溫度高、能滿足輕型結(jié)構(gòu)超高溫窯爐所需的內(nèi)襯材料是當(dāng)前最迫切的任務(wù)。鋼包是煉鋼廠重要的熱工設(shè)備，隨著煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，冶煉溫度提高和連鑄比增加，鋼水在鋼包中停留時(shí)間延長，尤其是爐外精煉LF、RH工藝對鋼包內(nèi)襯要求越來越苛亥IJ，鋼包內(nèi)襯材質(zhì)、維護(hù)施工工藝也需不斷改進(jìn)，努力降低耐火材料消耗和成本，提高鋼包熱狀態(tài)，符合精煉和連鑄工藝要求是鋼包用耐材的主要發(fā)展趨勢。
[0003]大型鋼包永久層由于從鋼包安全角度考慮，一般采用高鋁澆注料、高鋁磚或者臘石磚。使用蠟石磚和高鋁磚，磚縫較多，安全性難以保障;高鋁澆注料保溫性能較差，永久層的保溫效果沒有充分發(fā)揮，而且安全性較差，使得工作層用料在使用到一定殘厚時(shí)不敢繼續(xù)使用(國內(nèi)鋁鎂預(yù)制磚下線殘厚一般在60?80_，而日本的殘厚控制在40mm左右)，工作層材料不能充分使用是造成鋼包消耗耐材高的重要原因。因此為了保證安全，有必要開發(fā)具有高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱的新型澆注料來替代高鋁澆注料。
[0004]目前，不少新型的隔熱材料已被研究出來并應(yīng)用于各種高溫窯爐的永久層或者工作層中，利用這些新型隔熱材料制備出的澆注料雖然具有優(yōu)異的隔熱性能，但其強(qiáng)度卻往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，限制了這種材料的應(yīng)用范圍。張國棟等人采用氧化鋁空心球和C1-Al2O3微粉為原料制備了低水泥結(jié)合氧化鋁空心球輕質(zhì)澆注料，荷重軟化溫度高達(dá)1600°C，抗折強(qiáng)度也達(dá)8.0MPa，但其熱導(dǎo)率和強(qiáng)度仍有待提高(低水泥結(jié)合氧化鋁空心球輕質(zhì)澆注料的研究[J].耐火與石灰.2009,34(5))。“一種制備輕質(zhì)高強(qiáng)度氧化鋁空心球陶瓷的制備方法”(CN1554616A)的專利技術(shù)，以Ct-Al2O3微粉和氧化鋁空心球?yàn)樵希粤姿崛芤簽榻Y(jié)合劑，制備的輕質(zhì)隔熱磚體積密度較低，為1.2?1.4g/cm3，抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度較大，分別為5?12MPa和10~30MPa，但該法只以氧化鋁空心球和Ct-Al2O3微粉為原料，在高溫下難以燒結(jié)，需要更高溫度燒成，成本較高，并且其導(dǎo)熱率較高。“一種氧化鋁空心球隔熱耐火材料的制備方法”(CN102491761A)的專利技術(shù)，所制備的氧化鋁空心球隔熱耐火材料雖抗熱震性能優(yōu)良、體積密度低和熱導(dǎo)率低，但耐壓強(qiáng)度降低，僅有7?14MPa。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料的制備方法;用該方法制備的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料體積密度低、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高、重?zé)€變化率低、體積穩(wěn)定性好和隔熱保溫效果好，適用于鋼包永久層。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:以28?48被％的高鋁空心球、14?30wt%的焦寶石、6?30wt°/c^鞏土細(xì)粉、6?I Owt°/c^氧化招微粉、I?5wt%的二氧化娃微粉、2?I Owt°/c^鋁酸鈣水泥和I?5wt%的廣西黏土為原料，外加所述原料0.04-0.2?丨％的三聚磷酸鈉和0.Ι-Ο.5wt%的六偏磷酸鈉，干混I?3min，再外加所述原料的7?15wt%的水，混合2?5min，即得高招空心球輕質(zhì)澆注料。
[0007]所述高鋁空心球的主要化學(xué)成分是:A1203為55?65wt%，Si02為25?35?七％;高鋁空心球的顆粒級配是:粒度小于8mm且大于或等于5mm的顆粒為10?20wt%，粒度小于5mm且大于或等于3mm的顆粒為30?50wt%，粒度小于3mm且大于或等于Imm的顆粒為30?60wt%。
[0008]所述焦寶石的主要化學(xué)成分是:Al2O3為40?50wt%，Si02為40?60wt%，F(xiàn)e203為I?3wt%;焦寶石的顆粒級配是:粒度小于Imm且大于或等于0.5mm的顆粒為50?60wt%，粒度小于0.5mm且大于或等于0.074mm的顆粒為40?50wt%。
[0009]所述礬土細(xì)粉的Al2O3含量2 88wt%，粒度< 0.088_。
[0010]所述氧化鋁微粉的Al2O3含量2 98wt%，粒度< 3μπι。
[0011 ] 所述二氧化硅微粉的S12含量2 95wt%，粒度< 3μπι。
[0012]所述鋁酸鈣水泥的Al2O3含量I 71wt%，CaO含量< 30wt%，粒度< 3μπι。
[0013]所述廣西黏土的S12含量2 40wt%，Al2O3 < 40wt%，粒度為 < 3μπι。
[0014]所述三聚磷酸鈉的Na5P3O1Q含量I 98wt%，粒度< 1mm。
[0015]所述六偏磷酸鈉的Na6P6O18含量2 98wt%，粒度< 1mm。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明采用的高鋁空心球具有中空結(jié)構(gòu)，體積密度低、強(qiáng)度較高和經(jīng)熱處理后的體積變化小;經(jīng)過高溫處理的高鋁空心球球殼中有大量的莫來石生成，進(jìn)一步提高了材料的強(qiáng)度。使用高鋁空心球作為骨料制備的輕質(zhì)澆注料具有較低的體積密度和較高的顯氣孔率，保證了高鋁空心球輕質(zhì)澆注料具有優(yōu)異的隔熱保溫性能；由于適當(dāng)?shù)墓橇吓c細(xì)粉的配比和高溫下的燒結(jié)作用，高鋁空心球輕質(zhì)澆注料也具有較高的常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度，永久線變化率小。
[0017]本發(fā)明所制備的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料，在110°C X24h和1300°C X3h條件下熱處理后經(jīng)檢測:體積密度為1.82-2.0Og/cm3和1.81?1.98g/cm3 ；顯氣孔率為33?37%和35?39%；常溫抗折強(qiáng)度為2?6MPa和9?12MPa;常溫耐壓強(qiáng)度為17?29MPa和36?51MPa。所制備的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料，在1300°CX3h條件下熱處理后的永久線變化率為-0.13—0.18，1300°CX3h熱處理后在500°C條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.51~0.60W.(m.K)—1。
[0018]因此，本發(fā)明有工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的特點(diǎn);所制備的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料體積密度低、熱導(dǎo)率低、耐壓強(qiáng)度高、重?zé)€變化率低、體積穩(wěn)定性好和隔熱保溫效果好，適用于鋼包永久層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
[0020]為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】中所涉及的原料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述:
所述高鋁空心球的主要化學(xué)成分是= Al2O3為55?65wt%，S12為25?35wt%;高鋁空心球的顆粒級配是:粒度小于8mm且大于或等于5mm的顆粒為10?20wt%，粒度小于5mm且大于或等于3mm的顆粒為30?50wt%，粒度小于3mm且大于或等于Imm的顆粒為30?60wt%。
[0021]所述焦寶石的主要化學(xué)成分是:Al2O3為40?50wt%，Si02為40?60wt%，F(xiàn)e203為I?3wt%;焦寶石的顆粒級配是:粒度小于Imm且大于或等于0.5mm的顆粒為50?60wt%，粒度小于0.5mm且大于或等于0.074mm的顆粒為40?50wt%。
[0022]所述礬土細(xì)粉的Al2O3含量2 88wt%，粒度< 0.088_。
[0023]所述氧化鋁微粉的Al2O3含量2 98wt%，粒度< 3μπι。
[0024]所述二氧化硅微粉的S12含量2 95wt%，粒度< 3μπι。
[0025]所述鋁酸鈣水泥的Al2O3含量I 71wt%，Ca0含量< 30wt%，粒度< 3μπι。
[0026]所述廣西黏土的S12含量2 40wt%,Al2O3 < 40wt%，粒度為 < 3μπι。
[0027]所述三聚磷酸鈉的Na5P3O1Q含量I 98wt%，粒度< 1mm。
[0028]所述六偏磷酸鈉的Na6P6O18含量2 98wt%，粒度< 1mm。
[0029]實(shí)施例1
一種高鋁空心球輕質(zhì)澆注料及其制備方法。以28?33的％的高鋁空心球、18?22wt%的焦寶石、24?30wt%的鞏土細(xì)粉、8?9wt%的氧化招微粉、4?5wt%的二氧化娃微粉、2?4wt%的招酸鈣水泥和2?3wt%的廣西黏土為原料，外加所述原料0.04-0.08?丨％的三聚磷酸鈉和0.Ι-Ο.2wt%的六偏磷酸鈉，干混I?3min，再外加所述原料的7?9wt%的水，混合2?5min，即得高招空心球輕質(zhì)澆注料。
[0030]本實(shí)施例所制備的高鋁空心球輕質(zhì)澆注料，在110°C X24h和1300°C X3h條件下熱處理后經(jīng)檢測:體積密度為1.90-2.0Og/cm3和1.90-1.98g/cm3 ；顯氣孔率為33?34%和35?37%;