一種自流型熱補料及其製造方法

2023-04-30 16:47:11

專利名稱：：一種自流型熱補料及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種自流型熱補料及其製造方法，屬於以氧化鋁為基料的不定型耐火泥料，適於用作以AL2O3-SiC-C質耐火材料為內襯的各種高溫容器，特別是高爐出鐵溝的熱態修補。日本專利昭54-56619中公開了一種《高爐出鐵溝用噴補料》，噴補料成品中含有5-15％SiC、2-10％SiO2餘量為AL2O3和不可避免的雜質，其特徵是該料成品中外添加有1-10％的定型或無定型碳作為添加劑，以提高抗溶損性。使用時加水混煉成耐火泥料，用噴補機進行噴補。所存在的問題在於噴補料自身無流動性，不能進入裂縫深處。泥料中所含水份，在高溫作業時產生水蒸氣形成拆力，造成與原基體結合力低。由於泥料中含水，還造成燒結時間長，燒結後材料中氣孔率高、強度低、不耐衝刷等缺點，一次修補使用壽命(通鐵量)只有600噸左右。另外，需專用噴補設備，噴補作業時產生的回彈，造成材料消耗量大。本發明的目的是提供一種具有良好的高溫自流動性，與原基體材料結合力強，燒結速度快，可大幅度提高使用壽命的自流型熱補料及其製造方法。本發明的目的是通過以下解決方案實現的。一種自流型熱補料，成品中含有(重量)60-70AL2O3、8-12％SiC、2-6％C和10-25％的液態酚醛樹脂結合劑，餘量為雜質。結合劑的組成(重量)為25-50％的熱塑、非水溶性酚醛樹脂，50-75％的有機溶液。該材料燒成後的耐壓強度為30-40MPa，1400℃時抗折強度1.8-2.4MPa液態酚醛樹脂結合劑中的有機溶液可以是乙醇、丙醇、丙三醇及乙二醇中的任意一種。上述自流型熱補料單位重量成品中，外添加有1-5％(重量)的有機質添加劑，該有機質添加劑為高分子聚合物粉末、聚乙烯短纖維、聚丙烯短纖維及硬脂酸粉末中的任意一種。這種自流型熱補料是以AL2O3、SiC、C質耐火材料為骨料製成的，其配料組成為8mm-0.21mm的鋁釩土45-68％(重量)或電熔或燒結氧化鋁40-60％(重量)≤0.21mm的鋁釩土11-23％(重量)或電熔或燒結氧化鋁10-22％(重量)8mm-0.21mm的工業用碳化矽1-6％(重量)≤0.21mm的工業用碳化矽3-10％(重量)8mm-0.21mm的定型或無定型碳0-4％(重量)≤0.21mm的定型或無定型碳2-6％(重量)結合劑組成為25-50％(重量)的熱塑、非水溶性酚醛樹脂，50-75％(重量)的有機溶液，加入量10-25％(重量)，將配料混合均勻，加入液態酚醛樹脂結合劑混煉成泥料，用易燃塑料分袋包裝。上述配料中的定型碳或無定型碳是按兩種碳含量分別加入的碳含量≥95％的鱗片石墨、人造電極石墨或焦碳中的任意1-3種的組合8mm-0.21mm的0-3％(重量)，≤0.21mm的1-3％(重量)。碳含量≥70％的瀝青8mm-0.21mm的0-3％(重量)，≤0.21mm的1-5％(重量)。液態酚醛樹脂結合劑中的有機溶液可以是乙醇、丙醇、丙三醇及乙二醇中的任意一種。在向混合均勻的配料中加入液態酚醛樹脂結合劑的同時，外加入1-5％(重量)的有機質添加劑，該有機質添加劑為高分子聚合物粉末、聚乙烯短纖維、聚丙烯短纖維及硬脂酸粉末中的任意一種。結合劑液態酚醛樹脂具有熱塑性，可隨溫度上升提高塑性，增強流動性。酚醛樹脂隨溫度升高，約在350-600℃分解，所以燒結時間短，可在15-30分鐘內完成燒結。酚醛樹脂分解後，其殘留碳含量可達50-60％，在高溫下形成碳鏈網絡結構，提高燒結強度和抗衝刷、抗侵蝕能力。試驗證明當液態酚醛樹脂結合劑的加入量控制在10-25％時，自流型熱補料的熱態流動值達200-280mm。使該熱補料能夠在高溫狀態下自行進入裂縫深處，完成修補工作。但當液態酚醛樹脂結合劑的加入量小於10％時，該修補料的熱態流動值將下降至180mm以下，不能滿足熱態自流修補的要求。當加入量大於25％時，其熱態流動值雖能滿足要求，但因骨料的減少，修補料的強度隨之消弱，耐壓強度降至30MPa以下，影響其耐用性。熱態流動值的測定方法將一耐火磚平板(＞400×400×30mm)加熱升溫至1000℃，保溫1小時，投入1kg泥料，至失去流動性時測量2點以上直徑，取平均值計作材料的熱態流動值。高分子聚合物粉末、聚乙烯短纖維、聚丙烯短纖維、硬質酸粉末等有機質添加劑，具有常溫時在有機溶劑中不溶或難溶的性質，而且比重輕，能吸附大量的液態酚醛樹脂結合劑，對固體粉末材料形成浮力，提高常溫下材料的粘度。因而這類有機質添加劑的加入，具有防止固液分離的作用，保證本發明含液體耐火泥料，不會因在保管、運輸過程中發生固液分離，而降低流動性影響使用效果。另外，這類材料還具有高溫下迅速熔解的性質，有助於提高本發明熱補料的高溫流動性。配料中的定型或無定型碳按兩種碳含量分別加入，其目的是充分利用其各自的特性。含碳量＞95％的鱗片狀石墨、人造電極石墨和焦碳具有良好的抗溶渣侵蝕性，有助於提高熱補料的使用壽命。而含碳量較低的瀝青具有良好的熱塑性，有助於提高熱補料的高溫流動性。本發明與現有技術相比所具有的優點在於本發明耐火泥料具有高溫自流動性，只要將泥料投至需修補部位，即可自行進入裂縫深處，完成修補。不需任何設備，操作方便，材料消耗少。材料本身不含水份，無水份蒸發形成的拆力，與基體結合力強，燒結速度快，修補後15-30分鐘即可投入使用。同時，耐壓強度、抗折強度、抗衝刷及侵蝕能力較之現有技術中的噴補料均有所提高，使用壽命(即在擺動流嘴嘴部修補一次後通鐵量)可達3000-4000噸。另外，由於有機質添加劑的加入，有效地防止了固液分離現象的發生，使本發明含液體泥料可較長時間保存而不影響其使用效果。實施例1配料組成8mm-0.21mm含AL2O3≥88％的鋁釩土60％(重量)≤0.21mm含AL2O3≥88％的鋁釩土13％(重量)8mm-0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽3％(重量)≤0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽8％(重量)≤0.21mm的碳含量≥95％的人造電極石墨2％(重量)≤0.21mm的碳含量≥70％的瀝青4％(重量)結合劑25％(重量)的熱塑、非水溶性酚醛樹脂和75％(重量)乙二醇混合成的液態酚醛樹脂，加入量10％(重量)。有機質添加劑長度3-4mm、直徑25-35mm的聚乙烯短纖維(外加)5％(重量)。製造工藝將上述配料混合均勻，加入液態酚醛樹脂結合劑和有機質添加劑混煉成泥料，用易燃塑料分袋包裝。產品的主要理化性能見附表。實施例2配料組成8mm-0.21mm含Al2O3≥98％的電熔氧化鋁50％(重量)≤0.21mm含Al2O3≥98％的電熔氧化鋁17％(重量)8mm-0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽3％(重量)≤0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽7％(重量)8mm-0.21mm碳含量≥95％的鱗片石墨1％(重量)≤0.21mm碳含量≥95％的鱗片石墨1％(重量)8mm-0.21mm碳含量＞70％的瀝青1％(重量)≤0.21mm碳含量＞70％的瀝青3％(重量)結合劑35％(重量)的熱塑、非水溶性酚醛樹脂和65％(重量)的乙醇混合成液態酚醛樹脂，加入量18％(重量)有機質添加劑高分子聚合物粉末(外加)2.5％(重量)。製造工藝同實施例1。產品的主要理化性能見附表。實施例3配料組成8mm-0.21mm含Al2O3≥98％的燒結氧化鋁42％(重量)≤0.21mm含Al2O3≥98％的燒結氧化鋁20％(重量)8mm-0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽2％(重量)≤0.21mm含SiC≥95％的工業用碳化矽6.5％(重量)≤0.21mm碳含量≥95％的焦碳1.5％(重量)≤0.21mm碳含量≥70％的瀝青3％(重量)結合劑50％(重量)的熱塑、非水溶性酚醛樹脂和50％(重量)的丙醇混合成液態酚醛樹脂，加入量25％(重量)有機質添加劑硬脂酸粉末(外加)1％(重量)。製造工藝同實施例1，產品的主要理化性能見附表。修補時，先將需修補部位表面殘渣清除掉。在高溫下將修補料帶塑料包裝袋投至需修補部位，修補料自行進入裂縫深處完成修補，經15-30分鐘燒結，即可投入使用。附表注表中酚醛樹脂含量是指熱塑、非水溶性酚醛樹脂在結合劑中的加入量。權利要求1.一種自流型熱補料，其特徵在於成品中含有(重量)60-70AL2O3、8-12％SiC、2-6％C和10-25％的液態酚醛樹脂結合劑，餘量為雜質；結合劑的組成(重量)為25-50％的熱塑、非水溶性酚醛樹脂，50-75％的有機溶液。2.根據權利要求1所述的自流型熱補料，其特徵在於所述液態酚醛樹脂結合劑中的有機溶液可以是乙醇、丙醇、丙三醇及乙二醇中的任意一種。3.根據權利要求1或2所述的自流型熱補料，其特徵在於所述自流型熱補料單位重量成品中，外添加有1-5％(重量)的有機質添加劑，該有機質添加劑為高分子聚合物粉末、聚乙烯短纖維、聚丙烯短纖維及硬脂酸粉末中的任意一種。4.一種如權利要求1所述的自流型熱補料的製造方法，以AL2O3、SiC、C質耐火材料為骨料，其特徵在於配料組成為8mm-0.21mm的鋁釩土45-68％(重量)或電熔或燒結氧化鋁40-60％(重量)≤0.21mm的鋁釩土11-23％(重量)或電熔或燒結氧化鋁10-22％(重量)8mm-0.21mm的工業用碳化矽1-6％(重量)≤0.21mm的工業用碳化矽3-10％(重量)8mm-0.21mm的定型或無定型碳0-4％(重量)≤0.21mm的定型或無定型碳2-6％(重量)結合劑組成為25-50％(重量)的熱塑、非水溶性酚醛樹脂，50-75％(重量)的有機溶液，加入量10-25％(重量)，將上述配料混合均勻，加入液態酚醛樹脂結合劑混煉成泥料，用易燃塑料分袋包裝。5.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵在於所述配料中的定型碳或無定型碳是按兩種碳含量分別加入的碳含量≥95％的鱗片石墨、人造電極石墨或焦碳中的任意1-3種的組合8mm-0.21mm的0-3％(重量)，≤0.21mm的1-3％(重量)碳含量≥70％的瀝青8mm-0.21mm的0-3％(重量)，≤0.21mm的1-5％(重量)。6.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述的液態酚醛樹脂結合劑中的有機溶液可以是乙醇、丙醇、丙三醇及乙二醇中的任意一種。7.根據權利要求4、5或6所述的製造方法，其特徵在於在向配料中加入液態酚醛樹脂結合劑的同時，外加入1-5％(重量)的有機質添加劑，該有機質添加劑為高分子聚合物粉末、聚乙烯短纖維、聚丙烯短纖維及硬脂酸粉末中的任意一種。全文摘要本發明公開了一種自流型熱補料及其製造方法，屬於以氧化鋁為基料的不定型耐火泥料，主要用作高爐出鐵溝的熱態修補。成品的成分範圍(重量)為60-70％Al文檔編號C04B35/101GK1160030SQ9710078公開日1997年9月24日申請日期1997年2月27日優先權日1997年2月27日發明者張力,董廣華申請人:寶山鋼鐵(集團)公司,上海寶九和耐火材料有限公司