一种铁沟浇注料及其制备方法与流程

1.本发明涉及不定形耐火材料技术领域，具体涉及一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料及其制备方法。

背景技术：

2.高炉出铁沟是高炉出铁过程中引导高温铁水和熔渣流动的通道，因而，高炉出铁沟浇注料在实际使用过程中直接与高温铁水、熔渣接触，承受流动铁水和熔渣的冲刷、磨损、化学侵蚀以及频繁交替出铁引起的极冷极热温度变化，导致铁水和熔渣对耐火材料表层的冲刷磨损、侵蚀熔损、应力裂纹、渗透和结构破损。
3.为进一步提高高炉出铁沟浇注料的使用性能，国内外学者纷纷通过优化基质组合来改善其使用性能。
4.一种大于2500m3高炉主铁沟浇注料(专利号cn201210281186.3)公开了加入锌铝尖晶石粉、纳米级硅酸锆、氧化锆空心球并以二氧化硅溶胶悬浮液做纳米结合剂，提高了浇注料的热震稳定性，但相应生产成本也提高不少，且抗氧化性能还没有得到很好的解决。
5.纳米al2o3、sic薄膜包裹碳的al2o
3-ma-sic-c质耐火浇注料及其制备方法(专利号cn101767999a)公开了用al2o3和sic薄膜包裹碳的并且用al(oh)3和mg(oh)2复合悬浮液作为纳米陶瓷结合剂制作的al2o
3-ma-sic-c质耐火浇注料，通过原位反应生产尖晶石，提高了材料的抗氧化性及抗渣铁侵蚀性能，但其生产工艺、现场施工工艺均比较复杂，且原位反应生产尖晶石的量很难控制，如过多的生成尖晶石则对浇注料的抗渣铁性能不利。
6.一种晶须增强al2o
3-sic-c质铁沟浇注料的制备方法(cn110240486a)公开了一种以刚玉骨料、碳化硅、炭黑、金属铝粉/陶瓷膜微胶囊、α-氧化铝粉、硅微粉和铝酸钙水泥为原料，通过外加催化剂和减水剂制备晶须增强al2o
3-sic-c质铁沟浇注料，该方法在一定程度上实现了al2o
3-sic-c浇注料的抗侵蚀和热震稳定性的提升，但其主要缺陷是：(1)生产工艺复杂、成本较高；(2)浇注料内部的孔隙并未进行有效的填充对产品的抗侵蚀性能造成显著影响。
7.一种耐侵蚀的al2o
3-sic-c铁沟料及其制备方法(专利号cn111606695 a)公开了通过添加蓝晶石尾矿提高al2o
3-sic-c浇注料抗侵蚀性能和强度的方法，但其主要缺陷是：蓝晶石尾矿中fe2o3、cao、mgo等杂质含量高，且烧失大，过多的杂质含量会导致浇注料在使用温度条件下产生大量的低熔物，对材料使用性能不利。

技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料及其制备方法，以克服上述现有技术中的不足。
9.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：
10.电熔棕刚玉45％～65％，电熔致密刚玉5％～15％，缺陷尖晶石2％～6％，碳化硅
8％～24％，水泥1％～3％，硅微粉1％～3％，碳黑1％～3％，活性氧化铝微粉6％～10％，抗氧化剂1％～3％，复合防爆剂1％～3％，复合减水剂0.1％～0.3％。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
12.进一步：电熔棕刚玉中al2o3≥95wt％，所述电熔棕刚玉中骨料颗粒配比为：粒径为5mm～8mm占电熔棕刚玉40％～50％、粒径为3mm～5mm占电熔棕刚玉30％～40％、粒径为1mm～3mm占电熔棕刚玉20％～30％。
13.进一步：电熔致密刚玉中al2o3≥99wt％，所述电熔致密刚玉中颗粒配比为：粒径为0.088mm～1mm占致密刚玉40％～60％、粒径为0～0.088mm占致密刚玉40％～60％。
14.进一步：缺陷尖晶石中al2o3含量≥90wt％，mgo≤9wt％，粒度≤2μm。
15.进一步：碳化硅中sic≥97wt％，所述碳化硅中颗粒配比为：粒径0.074mm～1mm占碳化硅40％～60％、粒径为0.045mm～0.074mm占碳化硅20％～40％、粒径为0～0.045mm占碳化硅20％～40％。
16.进一步：水泥为纯铝酸钙水泥，其中al2o3≥70wt％、cao≤30wt％，粒度≤10μm。
17.进一步：碳黑中碳含量≥99wt％，粒度≤10μm。
18.进一步：抗氧化剂为金属硅粉、碳化硅、硼化锆中的两种或三种混合而成。
19.进一步：复合防爆剂为金属铝粉、乳酸铝、防爆纤维中的两种或三种混合而成；所述复合减水剂为三聚、fdn、聚羧酸高效减水剂中的两种或三种混合而成。
20.基于上述技术方案，本发明还提供一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：
21.s1、由气流磨对缺陷尖晶石与碳黑进行预混，获得预混合粉；
22.s2、将预混合粉与电熔棕刚玉、电熔致密刚玉、碳化硅、水泥、硅微粉、活性氧化铝微粉、抗氧化剂、复合防爆剂、复合减水剂搅拌均匀即可。
23.本发明的有益效果是：
24.1.本发明制备的al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，采用缺陷尖晶石代替传统的富铝尖晶石，传统尖晶石中含有少量的游离α-al2o3和/或游离mgo，而缺陷尖晶石是一种氧化铝固溶在尖晶石中，引起晶格畸变形成的缺陷尖晶石，反应活性高；
25.2.本发明制备的al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，在使用条件下可吸收熔渣中的feo、mno、fe2o3形成(mg，fe，mn)(al，fe)2o4固溶体，使得材料界面处的熔渣的成份发生显著变化，熔渣粘度下降，延缓熔渣向耐火材料的渗透，同时浇注料的al2o3与熔渣中的cao形成ca6、ca2等高熔点铝酸钙陶瓷相，在耐火材料与熔渣界面处形成致密陶瓷层，进一步阻止熔渣对耐火材料的渗透；
26.3.本发明在制备过程中引入新型高纯度碳黑，同时匹配适量的减水剂、抗氧化剂，提高了al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料的碳含量及抗渣侵蚀性能，且碳黑软化点高，烘烤时不冒黄烟，减少对环境的污染；
27.4.本发明的生产工艺是先将缺陷尖晶石与碳黑预先混合，因缺陷尖晶石粒径小、比表面活性大，可使其均匀吸附在碳黑颗粒表面，保护碳黑不被氧化，提高材料的抗氧化性。
具体实施方式
28.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
29.实施例1
30.一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：
31.电熔棕刚玉45％～55％，电熔致密刚玉10％～15％，缺陷尖晶石2％～4％，碳化硅18％～24％，水泥1％～3％，硅微粉1％～3％，碳黑1％～3％，活性氧化铝微粉8％～10％，抗氧化剂1％～3％，复合防爆剂1％～3％，复合减水剂0.1％～0.3％。
32.制备方法，包括如下步骤：
33.a)预混：将称量好的缺陷尖晶石与碳黑加入到气流磨中，对混合料进行预混；
34.b)称量：按上述技术方案中的配比进行棕刚玉、致密刚玉、碳化硅、水泥、硅微粉、氧化铝微粉、抗氧化剂、防爆剂、减水剂的称量；
35.c)搅拌：将步骤a中的预混合粉及步骤b中称量好的原料投入到强制搅拌机中进行搅拌10min～20min，使所以物料充分混合均匀；
36.d)检测：对步骤c中搅拌好的物料进行理化性能抽检；
37.e)包装：将检测合格的物料按重量要求包装、入库。
38.本实施例1所制备的al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料制品经检测：
39.110℃
×
24h烘烤后的体积密度≥3.00g/cm3、耐压强度40≥mpa、抗折强度8≥mpa；1450℃
×
3h烧后的体积密度≥2.90g/cm3、耐压强度60≥mpa、抗折强度10≥mpa、线变化率0～0.5％。
40.实施例2
41.一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：
42.电熔棕刚玉50％～60％，电熔致密刚玉8％～12％，缺陷尖晶石3％～5％，碳化硅15％～20％，水泥1％～3％，硅微粉1％～3％，碳黑1％～3％，活性氧化铝微粉7％～9％，抗氧化剂1％～3％，复合防爆剂1％～3％，复合减水剂0.1％～0.3％。
43.制备方法，包括如下步骤：
44.a)预混：将称量好的缺陷尖晶石与碳黑加入到气流磨中，对混合料进行预混；
45.b)称量：按上述技术方案中的配比进行棕刚玉、致密刚玉、碳化硅、水泥、硅微粉、氧化铝微粉、抗氧化剂、防爆剂、减水剂的称量；
46.c)搅拌：将步骤a中的预混合粉及步骤b中称量好的原料投入到强制搅拌机中进行搅拌10min～20min，使所以物料充分混合均匀；
47.d)检测：对步骤c中搅拌好的物料进行理化性能抽检；
48.e)包装：将检测合格的物料按重量要求包装、入库。
49.本实施例2所制备的al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料制品经检测：
50.110℃
×
24h烘烤后的体积密度≥3.05g/cm3、耐压强度50≥mpa、抗折强度12≥mpa；1450℃
×
3h烧后的体积密度≥3.00g/cm3、耐压强度70≥mpa、抗折强度15≥mpa、线变化率0～0.3％。
51.实施例3
52.一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：
53.电熔棕刚玉55％～65％，电熔致密刚玉5％～10％，缺陷尖晶石4％～6％，碳化硅8％～16％，水泥1％～3％，硅微粉1％～3％，碳黑1％～3％，活性氧化铝微粉6％～8％，抗氧化剂1％～3％，复合防爆剂1％～3％，复合减水剂0.1％～0.3％。
54.制备方法，包括如下步骤：
55.a)预混：将称量好的缺陷尖晶石与碳黑加入到气流磨中，对混合料进行预混；
56.b)称量：按上述技术方案中的配比进行棕刚玉、致密刚玉、碳化硅、水泥、硅微粉、氧化铝微粉、抗氧化剂、防爆剂、减水剂的称量；
57.c)搅拌：将步骤a中的预混合粉及步骤b中称量好的原料投入到强制搅拌机中进行搅拌10min～20min，使所以物料充分混合均匀；
58.d)检测：对步骤c中搅拌好的物料进行理化性能抽检；
59.e)包装：将检测合格的物料按重量要求包装、入库。
60.本实施例3所制备的al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料制品经检测：
61.110℃
×
24h烘烤后的体积密度≥3.10g/cm3、耐压强度60≥mpa、抗折强度15≥mpa；1450℃
×
3h烧后的体积密度≥3.05g/cm3、耐压强度80≥mpa、抗折强度20≥mpa、线变化率0～0.2％。
62.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种al 2
o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于，各组分及其所占质量百分比为：电熔棕刚玉45％～65％，电熔致密刚玉5％～15％，缺陷尖晶石2％～6％，碳化硅8％～24％，水泥1％～3％，硅微粉1％～3％，碳黑1％～3％，活性氧化铝微粉6％～10％，抗氧化剂1％～3％，复合防爆剂1％～3％，复合减水剂0.1％～0.3％。2.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述电熔棕刚玉中al 2
o3≥95wt％，所述电熔棕刚玉中骨料颗粒配比为：粒径为5mm～8mm占电熔棕刚玉40％～50％、粒径为3mm～5mm占电熔棕刚玉30％～40％、粒径为1mm～3mm占电熔棕刚玉20％～30％。3.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述电熔致密刚玉中al 2
o3≥99wt％，所述电熔致密刚玉中颗粒配比为：粒径为0.088mm～1mm占致密刚玉40％～60％、粒径为0～0.088mm占致密刚玉40％～60％。4.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述缺陷尖晶石中al 2
o3含量≥90wt％，mgo≤9wt％，粒度≤2μm。5.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述碳化硅中si c≥97wt％，所述碳化硅中颗粒配比为：粒径0.074mm～1mm占碳化硅40％～60％、粒径为0.045mm～0.074mm占碳化硅20％～40％、粒径为0～0.045mm占碳化硅20％～40％。6.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述水泥为纯铝酸钙水泥，其中al 2
o3≥70wt％、cao≤30wt％，粒度≤10μm。7.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述碳黑中碳含量≥99wt％，粒度≤10μm。8.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述抗氧化剂为金属硅粉、碳化硅、硼化锆中的两种或三种混合而成。9.根据权利要求1所述的一种al2o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料，其特征在于：所述复合防爆剂为金属铝粉、乳酸铝、防爆纤维中的两种或三种混合而成；所述复合减水剂为三聚、fdn、聚羧酸高效减水剂中的两种或三种混合而成。10.一种如权利要求1～9任一项所述al 2
o
3-ma-sic-c质铁沟浇注料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、由气流磨对缺陷尖晶石与碳黑进行预混，获得预混合粉；s2、将预混合粉与电熔棕刚玉、电熔致密刚玉、碳化硅、水泥、硅微粉、活性氧化铝微粉、抗氧化剂、复合防爆剂、复合减水剂搅拌均匀即可。

技术总结

本发明一种铁沟浇注料及其制备方法涉及Al2O

技术研发人员：

何见林 邵荣丹 魏建修 单江博

受保护的技术使用者：

中国一冶集团有限公司

技术研发日：

2022.08.25

技术公布日：

2022/11/11