鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料及其製備方法
2023-04-27 15:44:31 1
鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料及其製備方法。以重量百分含量表示，所述澆注料配方中含有原料12～8mm的高鋁礬土骨料25～35%、8～3mm的高鋁礬土骨料10～15%、3～0mm的高鋁礬土骨料15～20%、＜88μm的剛玉細粉或鋁礬土細粉15～25%、＜88μm的SiC細粉5～12%、＜5μm矽微粉1～5%和＜5μm的α-Al2O3微粉5～10%；另外加入佔上述原料總重量10～15%鋁矽溶膠複合結合劑。本發明澆注料具有中溫強度高、抗熱震性能好、抗侵蝕性能強的特點，並且還能快速烘烤，提高鐵水包的周轉效率，其使用壽命為原來的二倍，可有效節約耐火材料的消耗。
【專利說明】f呂娃溶膠複合結合紹碳化娃淺注料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐火材料【技術領域】，特別是涉及一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注 料及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的鐵水包沿澆注料多使用鋁酸鈣水泥結合的高鋁質澆注料，或鋁酸鈣水泥結 合的Al203-SiC質澆注料。由於鋁酸鈣水泥會引入一定的CaO，在高溫下CaO與澆注料中的 ai2o3和Si02會反應生成低熔點的長石類化合物。因此，往往造成其抗侵蝕性低、耐用性低， 難以滿足鋼廠對鐵水包長壽命的使用要求。另一方面，由於採用鋁酸鈣水泥結合的澆注料 中溫強度低。因此，其抗機械磨損性能和抗熱震穩定性差。此外，由於採用鋁酸鈣水泥結合 的澆注料還需要足夠的養護時間和烘烤時間，當快速乾燥和烘烤時，澆注料容易出現裂紋 和爆裂，某種程度上制約了鐵水包的周轉效率。
[0003]目如，關於聞招質燒注料或Al203_SiC質燒注料的相關文獻報導也有不少，例如： 1、申請號為201210247677. 6、名稱為"一種高鋁質高溫耐火澆注料及製備方法"的發明專 利，該發明專利將一定比例的高鋁料、特級高嶺土、黑泥、輝綠巖、粘結劑、促凝粉、剛玉粉、 鋯英砂和少量水進行混合、困料製成。2、申請號為201310508055. 9、名稱為"電廠鍋爐用高 鋁質高溫耐火澆注料"的發明專利申請，該專利申請澆注料包括以下重量份數組分製成：高 鋁骨料60?80，特級高嶺土 5?12，粘結劑5?12，矽微粉2?8，氧化鋁微粉2?10，水 1?5。其中，在高鋁骨料60?80的份數中，粗骨料佔 30%?40%，中骨料佔 35%?45%，細 骨料佔 20%?30%。粘結劑包括以下重量份數組分製成：矽酸鎂20?40，磷酸鹽80?60。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是：提供一種具有中溫強度高、抗熱震性能好、抗侵蝕能 力強、並且能快速烘烤的鐵水包沿用鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，並提供該矽溶膠 複合結合鋁碳化矽澆注料的製備方法；即本發明提供一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注 料及其製備方法。
[0005] 為了解決上述問題，本發明採取的技術方案是： 本發明提供一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注 料配方中含有原料12?8mm的高鋁礬土骨料25?35%、8?3mm的高鋁礬土骨料10?15%、 3?0_的高鋁礬土骨料15?20%、< 88 μ m的剛玉細粉或鋁礬土細粉15?25%、< 88 μ m 的SiC細粉5?12%、< 5 μ m矽微粉1?5%和< 5 μ m的α -Α1203微粉5?10% ;另外加入 佔上述原料總重量10?15%鋁矽溶膠複合結合劑。
[0006] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述剛玉細粉中Α1203的質量百 分含量> 95% ;所述鋁礬土細粉中Α1203的質量百分含量> 85%。
[0007] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述SiC細粉中SiC的質量百分 含量> 90%。
[0008] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述矽微粉中Si02的質量百分含 量彡90%。
[0009] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述α -Α1203微粉中Α1203的質量 百分含量> 97%。
[0010] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述鋁矽溶膠複合結合劑的製備 方法為：首先將30 wt%的P -A1203微粉均勻分散在70wt%的矽溶膠溶液中，然後加入佔兩 種原料總重量0. 5?1%的三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，混合均勻後製備成鋁矽溶膠複合結合 劑。
[0011] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，所述矽溶膠溶液中Si02的質量濃 度為30±1%，矽溶膠溶液的密度為1. 19?1. 21 g*cm^(20°C )，矽溶膠溶液中Si02的粒徑 為 10 ?20nm。
[0012] 一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料的製備方法，所述製備方法為： 首先按照上述澆注料的配比比例稱取各種原料，首先將稱取的高鋁礬土骨料、剛玉細 粉或鋁礬土細粉、SiC細粉、矽微粉和α-Α1203微粉混合均勻，然後加入鋁矽溶膠複合結合 劑混合均勻，混合均勻後振動成型，成型後的坯體在自然環境溫度下養護4?8小時，養護 後脫模，脫模後經120?140°C下乾燥12?24小時，乾燥後得到產品鋁矽溶膠複合結合鋁 碳化矽澆注料。
[0013] 根據上述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料的製備方法，所得產品鋁矽溶膠復 合結合鋁碳化矽澆注料的體積密度為2. 60?2. 85 g · cm_3。
[0014] 本發明的積極有益效果： 1、本發明澆注料與鋁酸鈣水泥結合的澆注料相比，本發明製備的澆注料由於不採用鋁 酸鈣水泥結合，澆注料中不含CaO，高溫下不會生產低熔點相，因此，其抗鐵渣侵蝕性能強 (1450°C X3h靜態坩堝抗渣實驗時，本發明澆注料抗侵蝕能力是傳統的水泥結合高鋁澆注 料的2倍)。
[0015] 2、本發明澆注料由於採用了鋁矽溶膠複合結合劑，在中溫下結合劑中的超細Si02 粒子和A1203粒子會反應生成抗熱震穩定性好的莫來石。因此，本發明澆注料的中溫強度 高，抗熱震性能好（1100°c -水冷條件下,本發明澆注料抗熱震性次數> 10次，而傳統的水 泥結合高鋁澆注料的抗熱震性次數< 8次。）。
[0016] 3、本發明澆注料製備過程中只需4_8h小時的短時間養護，低於水泥結合澆注料 最低24h的養護時間，並且可以快速烘烤，不會出現爆裂的問題。
[0017] 綜上所述，本發明採用鋁矽溶膠複合結合劑澆注料具有中溫強度高、抗熱震性能 好、抗侵蝕性能強的特點，並且還能快速烘烤，提高鐵水包的周轉效率。其使用壽命與鐵包 渣線磚達到同步，解決了普通高鋁澆注料中途需要修補的問題，使用壽命為原來的二倍，可 有效節約耐火材料的消耗。
[0018] 四、【具體實施方式】： 以下結合實施例進一步闡述本發明，但並不限制本發明的內容。
[0019] 以下實施例中採用的各原料具體要求如下： 所述剛玉細粉中A1203的質量百分含量> 95%，所述鋁礬土細粉中A1203的質量百分含 量彡85%，所述SiC細粉中SiC的質量百分含量> 90%，所述矽微粉中Si02的質量百分含量 彡90%，所述α -Α1203微粉中Α1203的質量百分含量彡97%。
[0020] 實施例1 ： 本發明鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注料的原料 組成為：12?8mm的高鋁礬土骨料25%、8?3mm的高鋁礬土骨料10%、3?0mm的高鋁礬土 骨料15%、< 88 μ m的剛玉細粉25%、< 88 μ m的SiC細粉12%、< 5 μ m矽微粉3%和< 5 μ m 的α -Α1203微粉10% ;另外加入佔上述原料總重量10%的鋁矽溶膠複合結合劑。
[0021] 所述鋁矽溶膠複合結合劑的製備方法為：首先將30 wt%的Ρ -A1203微粉均勻分散 在70wt%的矽溶膠溶液中（所述矽溶膠溶液中Si02的質量濃度為30±1%，矽溶膠溶液的密 度為1. 19?1. 21 g ·αιΓ3(20? )，矽溶膠溶液中Si02的粒徑為10?20nm)，然後加入佔兩 種原料總重量0. 8%的三聚磷酸鈉，混合均勻後製備成鋁矽溶膠複合結合劑。
[0022] 實施例2 ： 本發明鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注料的原料 組成為：12?8mm的高鋁礬土骨料35%、8?3mm的高鋁礬土骨料10%、3?0mm的高鋁礬土 骨料20%、< 88 μ m的剛玉細粉15%、< 88 μ m的SiC細粉5%、< 5 μ m矽微粉5%和< 5 μ m 的α -Α1203微粉10% ;另外加入佔上述原料總重量15%的鋁矽溶膠複合結合劑。
[0023] 所述鋁矽溶膠複合結合劑的製備方法為：首先將30 wt%的Ρ -A1203微粉均勻分散 在70wt%的矽溶膠溶液中（所述矽溶膠溶液中Si02的質量濃度為30±1%，矽溶膠溶液的密 度為1. 19?1. 21 g ·αιΓ3(20? )，矽溶膠溶液中Si02的粒徑為10?20nm)，然後加入佔兩 種原料總重量0. 5%的六偏磷酸鈉，混合均勻後製備成鋁矽溶膠複合結合劑。
[0024] 實施例3 ： 本發明鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注料的原料 組成為：12?8mm的高鋁礬土骨料30%、8?3mm的高鋁礬土骨料13%、3?0mm的高鋁礬土 骨料17%、< 88 μ m的剛玉細粉20%、< 88 μ m的SiC細粉11%、< 5 μ m矽微粉1%和< 5 μ m 的α -Α1203微粉8% ;另外加入佔上述原料總重量12%的鋁矽溶膠複合結合劑。
[0025] 所述鋁矽溶膠複合結合劑的製備方法為：首先將30 wt%的Ρ -A1203微粉均勻分散 在70wt%的矽溶膠溶液中（所述矽溶膠溶液中Si02的質量濃度為30±1%，矽溶膠溶液的密 度為1. 19?1. 21 g ·αιΓ3(20? )，矽溶膠溶液中Si02的粒徑為10?20nm)，然後加入佔兩 種原料總重量1%的六偏磷酸鈉，混合均勻後製備成鋁矽溶膠複合結合劑。
[0026] 實施例4 ： 本發明鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注料的原料 組成為：12?8mm的高鋁礬土骨料35%、8?3mm的高鋁礬土骨料12%、3?0mm的高鋁礬土 骨料20%、< 88 μ m的剛玉細粉15%、< 88 μ m的SiC細粉8%、< 5 μ m矽微粉5%和< 5 μ m 的α -Α1203微粉5% ;另外加入佔上述原料總重量11%的鋁矽溶膠複合結合劑。
[0027] 所述鋁矽溶膠複合結合劑的製備方法為：首先將30 wt%的Ρ -A1203微粉均勻分散 在70wt%的矽溶膠溶液中（所述矽溶膠溶液中Si02的質量濃度為30±1%，矽溶膠溶液的密 度為1. 19?1. 21 g ·αιΓ3(20? )，矽溶膠溶液中Si02的粒徑為10?20nm)，然後加入佔兩 種原料總重量0. 6%的三聚磷酸鈉，混合均勻後製備成鋁矽溶膠複合結合劑。
[0028] 實施例5 ： 本發明鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，以重量百分含量表示，所述澆注料的原料
【權利要求】
1. 一種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於，以重量百分含量表示，所述澆 注料配方中含有原料12?8mm的高鋁礬土骨料25?35%、8?3mm的高鋁礬土骨料10? 15%,3?0_的高鋁礬土骨料15?20%、< 88 μ m的剛玉細粉或鋁礬土細粉15?25%、 < 88 μ m的SiC細粉5?12%、< 5 μ m矽微粉1?5%和< 5 μ m的α -Α1203微粉5?10% ； 另外加入佔上述原料總重量10?15%鋁矽溶膠複合結合劑。
2.根據權利要求1所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於：所述剛玉 細粉中Α1203的質量百分含量> 95% ;所述鋁礬土細粉中Α1203的質量百分含量> 85%。
3.根據權利要求1所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於：所述SiC 細粉中SiC的質量百分含量> 90%。
4.根據權利要求1所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於：所述矽微 粉中Si02的質量百分含量彡90%。
5.根據權利要求1所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於：所述 α -ΑΙΑ微粉中Α1203的質量百分含量彡97%。
6.根據權利要求1所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於，所述鋁矽 溶膠複合結合劑的製備方法為：首先將30 wt%的Ρ -A1203微粉均勻分散在70wt%的矽溶膠 溶液中，然後加入佔兩種原料總重量0. 5?1%的三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉,混合均勻後制 備成鋁矽溶膠複合結合劑。
7.根據權利要求6所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料，其特徵在於：所述矽溶 膠溶液中Si02的質量濃度為30±1%，矽溶膠溶液的密度為1. 19?1. 21 δ·^3(20°0 )，矽 溶膠溶液中Si02的粒徑為10?20nm。
8. -種鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法 為： 首先按照權利要求1所述澆注料的配比比例稱取各種原料，首先將稱取的高鋁礬土骨 料、剛玉細粉或鋁礬土細粉、SiC細粉、矽微粉和α -Α1203微粉混合均勻，然後加入鋁矽溶膠 複合結合劑混合均勻，混合均勻後振動成型，成型後的坯體在自然環境溫度下養護4?8小 時，養護後脫模，脫模後經120?140°C下乾燥12?24小時，乾燥後得到產品鋁矽溶膠複合 結合鋁碳化矽澆注料。
9.根據權利要求8所述的鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料的製備方法，其特徵在 於：所得產品鋁矽溶膠複合結合鋁碳化矽澆注料的體積密度為2. 60?2. 85 g · cm_3。
【文檔編號】C04B35/66GK104045361SQ201410292964
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】李志強, 彭從華, 劉飛飛, 李濟華, 李煥成 申請人:河南竹林耐材有限公司