一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法 (High-temperature-resistant iron runner castable and preparation method thereof ) 是由 牛春林 王团收 金秀明 张晓波 滕国强 胡玲军 刘丽 赵伟 崔志强 颜浩 任林 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法；按照重量份数计,包括高铝矾土熟料20份-25份、棕刚玉35份-40份、碳化硅22份-25份、碳素材料2份-5份、结合剂2份-3份、超细粉8份-8.8份、复合防爆剂0.1份-0.4份、抗氧化剂2-4份和DF-401减水剂0.15份-0.2份；所述复合防爆剂为有机纤维和超细金属铝粉,有机纤维和超细金属铝粉的质量比为(1-2):(1-3)；抗氧化剂为金属硅粉和碳化硼粉,金属硅粉和碳化硼粉的质量比为(1-2):(1-3)；通过耐高温铁沟浇注料的结构设计以解决现有技术中存在的现有的Al-(2)O-(3)-SiC-C铁沟浇注料无法满足高炉冶炼技术向大型化发展要求的技术问题。(The invention relates to a high-temperature resistant iron runner castable and a preparation method thereof; according to the weight portion, the composite material comprises 20-25 portions of bauxite chamotte, 35-40 portions of brown fused alumina, 22-25 portions of silicon carbide, 2-5 portions of carbon material, 2-3 portions of binding agent, 8-8.8 portions of superfine powder, 0.1-0.4 portion of composite explosion-proof agent, 2-4 portions of antioxidant and 0.15-0.2 portion of DF-401 water reducing agent; the composite explosion-proof agent is organic fiber and superfine metal aluminum powder, and the mass ratio of the organic fiber to the superfine metal aluminum powder is (1-2) to (1-3); the antioxidant is metal silicon powder and boron carbide powder, and the mass ratio of the metal silicon powder to the boron carbide powder is (1-2) to (1-3); the structural design of the high-temperature resistant iron runner castable is used for solving the existing Al existing in the prior art 2 O 3 the-SiC-C iron runner castable cannot meet the technical problem that the blast furnace smelting technology is required to be developed to be large-scale.)
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法。
背景技术
高炉出铁沟是高温铁水和熔渣的通道，铁沟浇注料是使用在此通道的一种不定型耐火材料，是高炉炉前用主要耐材之一，占70％以上。铁沟浇注料周期性地受到铁水冲刷、熔渣侵蚀、高温热应力作用，因此对其要求是：耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、高导热性。铁沟浇注料性能好坏、使用寿命高低、通铁量大小直接影响到生产成本、劳动强度和工作环境。
目前，我国大中型高炉出铁场大多使用Al2O3-SiC-C铁沟浇注料，普通的Al2O3-SiC-C铁沟浇注料在高炉上使用时，一次通铁量在12万吨左右。随着高炉冶炼技术向大型化发展，铁水温度更高、通铁量更多、通铁时间更长，高温铁水和熔渣对除铁钩的冲刷、磨损和侵蚀现象更加严重，这对铁沟用耐火材料提出了更苛刻的要求。专利CN200910092570.7公开了一种含铝灰的高炉出铁沟浇注料及其制备方法，添加的是三聚磷酸钠或六偏磷酸钠为分散剂，添加了防爆有机纤维等，获得铁沟浇注料，在110℃烘干后耐压强度17.3MPa，1400℃保温4小时后浇注料的耐压强度32.8MPa，1480℃保温4小时后浇注料的耐压强度43.5MPa；110℃烘干后抗折强度2.0MPa，1400℃保温4小时后浇注料的抗折强度4.7MPa，1480℃保温4小时后浇注料的抗折强度6.8MPa，远远满足不了现有的高炉冶炼技术向大型化发展要求。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，通过耐高温铁沟浇注料的结构设计以解决现有技术中存在的现有的Al2O3-SiC-C铁沟浇注料无法满足高炉冶炼技术向大型化发展要求的技术问题。
本发明提供的一种耐高温铁沟浇注料，按照重量份数计，包括高铝矾土熟料20份-25份、棕刚玉35份-40份、碳化硅22份-25份、碳素材料2份-5份、结合剂2份-3份、超细粉8份-8.8份、复合防爆剂0.1份-0.4份、抗氧化剂2-4份和DF-401减水剂0.15份-0.2份；
其中，所述复合防爆剂为有机纤维和超细金属铝粉，有机纤维和超细金属铝粉的质量比为(1-2):(1-3)；
抗氧化剂为金属硅粉和碳化硼粉，金属硅粉和碳化硼粉的质量比为(1-2):(1-3)。
优选地，高铝矾土熟料中Al2O3含量不低于89％。
优选地，棕刚玉中Al2O3含量不低于95％。
优选地，碳化硅纯度不低于97％。
优选地，碳化硅包括0.01-1mm粒径的碳化硅和0.044mm-0.01mm粒径的碳化硅；0.01-1mm粒径的碳化硅和0.044mm-0.01mm粒径的碳化硅的质量比为(1-3)：(1-2)。
优选地，高铝矾土熟料包括5-8mm粒径的高铝矾土熟料和3-5mm粒径的高铝矾土熟料；棕刚玉包括0-1mm粒径的棕刚玉、1-3mm粒径的棕刚玉和3-5mm粒径的棕刚玉。
优选地，所述碳素材料为球状沥青。
优选地，所述结合剂为纯铝酸钙水泥。
优选地，超微粉由硅微粉和α-Al2O3微粉组成，硅微粉和α-Al2O3微粉的质量比为1:(1-3)。
优选地，所述减水剂DF-401为苏州盛曼特新材料有限公司生产，主要成分为三聚氰胺减水剂。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的耐高温铁沟浇注料的制备方法，包括如下制备步骤：
按照比例称取原料，干混1-2min,然后加入水，搅拌3-5分钟，获得混料；
将混料倒入模具中，振动、养护、烘烤后，获得高性能的铁沟浇注料；
其中，加入的水占原料总质量的4.2-4.5％。
本发明提供的一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明提供的耐高温铁沟浇注料及其制备方法，通过DF-401减水剂的添加，解决了现有技术采用三聚磷酸钠为减水剂制备的铁沟浇注料使用寿命短、性能差的技术问题，获得的产品在高温条件下，具有良好的常温、高温性能。
2、本发明提供的耐高温铁沟浇注料及其制备方法，通过复合防爆剂和抗氧化剂复配，获得的耐高温铁沟浇注料在常温和高温条件下，具有高的抗折性和高的耐压强度。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐高温铁沟浇注料，按照重量份数计，包括高铝矾土熟料20份-25份、棕刚玉35份-40份、碳化硅22份-25份、碳素材料2份-5份、结合剂2份-3份、超细粉8份-8.8份、复合防爆剂0.1份-0.4份、抗氧化剂2-4份和DF-401减水剂0.15份-0.2份；
其中，所述复合防爆剂为有机纤维和超细金属铝粉，有机纤维和超细金属铝粉的质量比为(1-2):(1-3)；
抗氧化剂为金属硅粉和碳化硼粉，金属硅粉和碳化硼粉的质量比为(1-2):(1-3)。
具体地，高铝矾土熟料中的Al2O3含量不低于89％。
具体地，棕刚玉中Al2O3含量不低于95％。
具体地，碳化硅纯度不低于97％。
具体地，碳化硅包括0.01-1mm粒径的碳化硅和0.044mm-0.01mm粒径的碳化硅；0.01-1mm粒径的碳化硅和0.044mm-0.01mm粒径的碳化硅的质量比为(1-3)：(1-2)。
具体地，高铝矾土熟料包括5-8mm粒径的高铝矾土熟料和3-5mm粒径的高铝矾土熟料；棕刚玉包括0-1mm粒径的棕刚玉、1-3mm粒径的棕刚玉和3-5mm粒径的棕刚玉。
具体地，所述碳素材料为球状沥青。
具体地，所述结合剂为纯铝酸钙水泥。
具体地，超微粉由硅微粉和α-Al2O3微粉组成，硅微粉和α-Al2O3微粉的质量比为1:(1-3)。
具体地，所述减水剂DF-401为苏州盛曼特新材料有限公司生产，主要成分为三聚氰胺减水剂。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的耐高温铁沟浇注料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1)按照比例称取原料，干混1-2min,然后加入水，搅拌3-5分钟，获得混料；
S2)将混料倒入模具中，振动、养护、烘烤后，获得高性能的铁沟浇注料；
其中，加入的水占原料总质量的4.2-4.5％。
本发明提供的耐高温铁沟浇注料及其制备方法，通过DF-401减水剂的添加，解决了现有技术采用三聚磷酸钠为减水剂制备的铁沟浇注料使用寿命短、性能差的技术问题，获得的产品在高温条件下，具有良好的常温、高温性能。
本发明提供的耐高温铁沟浇注料及其制备方法，通过复合防爆剂和抗氧化剂复配，获得的耐高温铁沟浇注料在常温和高温条件下，具有高的抗折性和高的耐压强度。
实施例一
样品1的制备：
称取高铝矾土熟料23份、棕刚玉36份、碳化硅24份、球状沥青2份、铝酸钙水泥2.6份、超微粉8份、复合防爆剂0.4份、抗氧化剂2.8份、DF-401减水剂0.2份；
其中，高铝矾土熟料包括5-8mm粒径高铝矾土熟料10份，3-5mm粒径高铝矾土熟料13份；
棕刚玉包括0-1mm棕刚玉1份，1-3mm棕刚玉22份，3-5mm棕刚玉13份；
碳化硅24份包括0-1mm粒径碳化硅11份，200目粒径碳化硅13份；
超微粉8份包括95硅微粉3份，α-Al2O3微粉5份；
复合防爆剂包括有机纤维0.18份，金属铝粉200目0.22份；
抗氧化剂包括98金属硅粉325目1.2份，碳化硼1.6份；
将上述原料干混1.5min,然后加入水，搅拌3分钟，获得混料；
将混合料倒入模具中，制成40×40×160mm的试样，自然养护24h，经110℃、24h烘干后检测常温、高温性能指标。
本发明实施例1制得的试样在常温、高温检测指标结果如表1所示。本发明采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果。
其中，DF-401减水剂的厂家为苏州盛曼特新材料有限公司，主要成分为三聚氰胺减水剂。
对比样1的制备：
对比样1与样品1的区别仅在于减水剂的种类不同，为三聚磷酸钠，其它成分和含量均一致。
通过样品1与对比样1的比对，发现样品1采用DF-401减水剂相比对比样1采用的三聚磷酸钠，在110℃的抗折强度、耐压强度，在1450℃的抗折强度和耐压强度、在1400℃和高温抗折性能上均显著高于对比样1。
实施例二
样品2的制备：
称取高铝矾土熟料23份、棕刚玉36份、碳化硅24份、球状沥青2.35份、铝酸钙水泥2.45份、超微粉8.4份、复合防爆剂0.3份、抗氧化剂3.24份、DF-401减水剂0.16份；
其中，高铝矾土熟料包括5-8mm粒径高铝矾土熟料12份，3-5mm粒径高铝矾土熟料11份；
棕刚玉包括0-1mm棕刚玉3份，1-3mm棕刚玉20份，3-5mm棕刚玉13份；
碳化硅24份包括0-1mm粒径碳化硅12份，200目粒径碳化硅12份；
超微粉8份包括95硅微粉3.2份，α-Al2O3微粉5.2份；
复合防爆剂包括有机纤维0.15份，金属铝粉200目0.15份；
抗氧化剂包括98金属硅粉325目2.16份，碳化硼1.08份；
将上述原料干混1.5min,然后加入水，搅拌3分钟，获得混料；
将混合料倒入模具中，制成40×40×160mm的试样，自然养护24h，经110℃、24h烘干后检测常温、高温性能指标。
实施例2制得的试样在常温、高温检测指标结果如表1所示。本发明采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果。
其中，DF-401减水剂的厂家为苏州盛曼特新材料有限公司，主要成分为三聚氰胺减水剂。
对比样2的制备：
对比样2与样品1的区别仅在于减水剂的种类不同，为三聚磷酸钠，其它成分和含量均一致。
通过样品2与对比样2的比对，发现样品2采用DF-401减水剂相比对比样2采用的三聚磷酸钠，在110℃的抗折强度、耐压强度，在1450℃的抗折强度和耐压强度、在1400℃和高温抗折性能上均显著高于对比样2。
表1铁沟浇注料性能检测结果
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。