CN103880451B - 一种高炉摆动流嘴浇注料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉摆动流嘴浇注料及其制备工艺，包括以下组分且各组分质量比例为：矾土：20～30份，高铝矾土细粉：5～10份，莫来石颗粒：25～35份，莫来石细粉：5～10份，板状刚玉：5～10份，活性氧化铝粉：4～8份，硅微粉：4～8份，钢纤维：1～4份，硅溶胶：2～5份，电熔Mg0细粉：1～3份；聚羧酸高效减水剂：3～8份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：0.5～2份，防氧化剂：0.5～1份，本发明省去传统摆动流嘴浇注料中棕刚玉、碳化硅和沥青等含碳成分，防止被氧化，引入热膨胀率较低的莫来石及在基质中形成莫来石物相来强化抗热震性能，提高高温抗折强度，与现有技术相比，本发明具有更好的防氧化性、防爆性和高温强度。
Description
【技术领域】
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉摆动流嘴浇注料及其制备工艺。
【背景技术】
高炉炉前在没有实施脱硅工艺之前，摆动流嘴用浇注料为Al2O3-SiC-C质浇注料内衬。炉前脱硅后，摆动流嘴内衬的破损十分严重，摆动流嘴的使用寿命大幅度下降，分析其损毁的主要方式有：(1)铁水的冲击蚀损:由于Al2O3-SiC-C质材料的高温强度较低，抵抗铁水高温冲击的能力较弱，导致蚀损较快，是该材料的主要损毁形式；(2)循环的热冲击:导致材料结构强度降低；(3)氧化损毁：该体系材料的SiC和C组分很容易被氧化，尤其是C组分的氧化，导致材料结构疏松，强度下降，是该体系材料损毁的最主要原因，同时现有技术的摆动流嘴用浇注料中防爆剂仍以添加铝粉为主，由于受到铝粉的种类、细度、添加量、施工环境以及养护温度等因素的影响，使添加金属铝的浇注料产生氢气的时间以及量的多少无法控制，会产生起泡、微粉上浮等问题，严重时将发生裂缝或爆炸塌落。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种高炉摆动流嘴浇注料及其制备工艺，能满足目前脱硅工艺中摆动流嘴的使用要求，提高高温强度，省去传统碳组分，增强防氧化性，且提高防爆性能。
为实现上述目的，本发明提出了一种高炉摆动流嘴浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：矾土：20～30份，高铝矾土细粉：5～10份，莫来石颗粒：25～35份，莫来石细粉：5～10份，板状刚玉：5～10份，活性氧化铝粉：4～8份，硅微粉：4～8份，钢纤维：1～4份，硅溶胶：2～5份，电熔Mg0细粉：1～3份；聚羧酸高效减水剂：3～8份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：0.5～2份，防氧化剂：0.5～1份。
作为优选，所述莫来石颗粒由粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分组成，莫来石颗粒中粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分的质量比例为1:2:3:2。
作为优选，所述防爆剂中偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维的质量比例为3:6:1。
作为优选，所述的防氧化剂为金属硅粉。
为实现上述目的，本发明还提出了一种高炉摆动流嘴浇注料的制备工艺，包括如下步骤：
a)将莫来石颗粒按粒径为大于或等于5mm且小于7mm、大于或等于3mm且小于5mm、大于或等于1mm且小于3mm和＜1mm进行四级筛选，筛选完成后将粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分按1:2:3:2的质量比例混合均匀，称取25～35份；
b)称取20～30份矾土，5～10份高铝矾土细粉，5～10份莫来石细粉，5～10份板状刚玉，1～4份钢纤维和4～8份活性氧化铝粉并投放至搅拌装置中与步骤a)中称取的莫来石颗粒一起搅拌10～15分钟混合；
c)称取2～5份硅溶胶，1～3份电熔Mg0细粉和4～8份硅微粉在混合装置中进行预混合，预混合后投放至步骤b)所述的搅拌装置中继续搅拌10～15分钟；
d)将偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维按3:6:1的质量比例投放至混合装置中进行预混合，搅拌完成后称取0.5～2份并投放至步骤c)所述的搅拌装置中；
e)称取0.5～1份金属硅粉作为防氧化剂和3～8份聚羧酸高效减水剂投放至步骤d)所述的搅拌装置中继续搅拌20～30分钟得到成品；
f)将e)步骤中的成品抽检，抽检后合格的成品包装入库。
作为优选，所述步骤c)的预混合时间为8～12分钟。
作为优选，所述步骤d)的预混合时间为4～8分钟。
本发明的有益效果：本发明省去传统摆动流嘴浇注料中棕刚玉、碳化硅和沥青等含碳成分，防止被氧化，引入热膨胀率较低的莫来石及在基质中形成莫来石物相来强化抗热震性能，提高高温抗折强度，采用聚羧酸高效减水剂，加水量得到有效控制，改善了浇注料的流动性能，增加了浇注料的致密性，进一步提高了常温及高温强度,有助于调节浇注料的施工和脱模时间，选用混合防爆剂，有效的防治了浇注料发生裂纹甚至爆裂，与现有技术相比，本发明具有更好的防氧化性、防爆性和高温强度。
【具体实施方式】
本发明高炉摆动流嘴浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：矾土：20～30份，高铝矾土细粉：5～10份，莫来石颗粒：25～35份，莫来石细粉：5～10份，板状刚玉：5～10份，活性氧化铝粉：4～8份，硅微粉：4～8份，钢纤维：1～4份，硅溶胶：2～5份，电熔Mg0细粉：1～3份；聚羧酸高效减水剂：3～8份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：0.5～2份，防氧化剂：0.5～1份,所述莫来石颗粒由粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分组成，莫来石颗粒中粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分的质量比例为1:2:3:2,所述防爆剂中偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维的质量比例为3:6:1,所述的防氧化剂为金属硅粉。
本发明省去传统摆动流嘴浇注料中棕刚玉、碳化硅和沥青等含碳成分，防止被氧化，引入热膨胀率较低的莫来石及在基质中形成莫来石物相来强化抗热震性能，提高高温抗折强度，本发明采用硅微粉，主要是由于硅微粉表面水化后所形成的Si-OH键(硅胶)，脱水后聚合而形成牢固的由Si-OH键结合的微粉网状链结构来提供结合强度。但是只采用硅微粉作结合剂，试样的强度较低，所以引入电熔Mg0细粉，依靠Si02微粉凝聚和Mg0细粉水化的共同作用来实现浇注料的凝结硬化，并且是以硅微粉的凝聚结合为主，Mg0细粉的水合结合为辅，使浇注料的自然干燥强度和烘干强度增强。本发明采用硅溶胶代替传统纯铝酸盐水泥，硅溶胶是一种胶体溶液，无臭、无毒，乳白色半透明液体。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中的分散相，水为分散介质，大多在碱性环境中稳定存在。这种纳米级Si02胶体微粒具有很高的化学活性和良好的聚集性。胶体中的Si02是一种负电荷的球形粒子，易于分散，目表面存在不饱和的残键及不同键合状态的轻基，表现出极强的活性，可与有机聚合物混溶。莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，这一类矿物比较稀少，莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石，天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状，被用来生产高温耐火材料，通过采用聚羧酸高效减水剂，拌合需水量比普通减水剂降低了1％以上，加水量降低改善了浇注料的流动性能，增加了浇注料的致密性，提高了浇注料的常温及高温强度，同时该减水剂的加入有助于调节浇注料的施工和脱模时间，解决了冬季低温环境施工难题；
本发明高炉摆动流嘴浇注料的制备工艺，包括如下步骤：
a)将莫来石颗粒按粒径为大于或等于5mm且小于7mm、大于或等于3mm且小于5mm、大于或等于1mm且小于3mm和＜1mm进行四级筛选，筛选完成后将粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分按1:2:3:2的质量比例混合均匀，称取25～35份；
b)称取20～30份矾土，5～10份高铝矾土细粉，5～10份莫来石细粉，5～10份板状刚玉，1～4份钢纤维和4～8份活性氧化铝粉并投放至搅拌装置中与步骤a)中称取的莫来石颗粒一起搅拌10～15分钟混合；
c)称取2～5份硅溶胶，1～3份电熔Mg0细粉和4～8份硅微粉在混合装置中进行8～12分钟预混合，预混合后投放至步骤b)所述的搅拌装置中继续搅拌10～15分钟；
d)将偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维按3:6:1的质量比例投放至混合装置中进行4～8分钟预混合，搅拌完成后称取0.5～2份并投放至步骤c)所述的搅拌装置中；
e)称取0.5～1份金属硅粉作为防氧化剂和3～8份聚羧酸高效减水剂投放至步骤d)所述的搅拌装置中继续搅拌20～30分钟得到成品；
f)将e)步骤中的成品抽检，抽检后合格的成品包装入库。
本发明的具体实施例为：
实施例1：
上述各组分质量比例为：矾土：20份，高铝矾土细粉：5份，莫来石颗粒：25份，莫来石细粉：5份，板状刚玉：5份，活性氧化铝粉：4份，硅微粉：4份，钢纤维：1份，硅溶胶：2份，电熔Mg0细粉：1份；聚羧酸高效减水剂：3份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：0.5份，防氧化剂：0.5份。
实施例2：
上述各组分质量比例为：矾土：25份，高铝矾土细粉8份，莫来石颗粒：30份，莫来石细粉：7份，板状刚玉：8份，活性氧化铝粉：6份，硅微粉：6份，钢纤维：2份，硅溶胶：3份，电熔Mg0细粉：2份；聚羧酸高效减水剂：5份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：1份，防氧化剂：0.8份。
实施例3：
上述各组分质量比例为：矾土：30份，高铝矾土细粉：10份，莫来石颗粒：35份，莫来石细粉：10份，板状刚玉：10份，活性氧化铝粉：8份，硅微粉：8份，钢纤维：4份，硅溶胶：5份，电熔Mg0细粉：3份；聚羧酸高效减水剂：8份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：2份，防氧化剂：1份。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高炉摆动流嘴浇注料，其特征在于：包括以下组分且各组分质量比例为：矾土：20～30份，高铝矾土细粉：5～10份，莫来石颗粒：25～35份，莫来石细粉：5～10份，板状刚玉：5～10份，活性氧化铝粉：4～8份，硅微粉：4～8份，钢纤维：1～4份，硅溶胶：2～5份，电熔Mg0细粉：1～3份；聚羧酸高效减水剂：3～8份，由偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维混合而成的防爆剂：0.5～2份，防氧化剂：0.5～1份。
2.如权利要求1所述的一种高炉摆动流嘴浇注料，其特征在于：所述莫来石颗粒由粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分组成，莫来石颗粒中粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分的质量比例为1:2:3:2。
3.如权利要求1所述的一种高炉摆动流嘴浇注料，其特征在于：所述防爆剂中偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维的质量比例为3:6:1。
4.如权利要求1所述的一种高炉摆动流嘴浇注料，其特征在于：所述的防氧化剂为金属硅粉。
5.一种高炉摆动流嘴浇注料的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a)将莫来石颗粒按粒径为大于或等于5mm且小于7mm、大于或等于3mm且小于5mm、大于或等于1mm且小于3mm和＜1mm进行四级筛选，筛选完成后将粒径为大于或等于5mm且小于7mm部分、粒径为大于或等于3mm且小于5mm部分、粒径为大于或等于1mm且小于3mm部分和粒径＜1mm部分按1:2:3:2的质量比例混合均匀，称取25～35份；
b)称取20～30份矾土，5～10份高铝矾土细粉，5～10份莫来石细粉，5～10份板状刚玉，1～4份钢纤维和4～8份活性氧化铝粉并投放至搅拌装置中与步骤a)中称取的莫来石颗粒一起搅拌10～15分钟混合；
c)称取2～5份硅溶胶，1～3份电熔Mg0细粉和4～8份硅微粉在混合装置中进行预混合，预混合后投放至步骤b)所述的搅拌装置中继续搅拌10～15分钟；
d)将偶氮二甲酰胺发泡剂、乳酸铝和聚丙烯纤维按3:6:1的质量比例投放至混合装置中进行预混合，搅拌完成后称取0.5～2份并投放至步骤c)所述的搅拌装置中；
e)称取0.5～1份金属硅粉作为防氧化剂和3～8份聚羧酸高效减水剂投放至步骤d)所述的搅拌装置中继续搅拌20～30分钟得到成品；
f)将e)步骤中的成品抽检，抽检后合格的成品包装入库。
6.如权利要求5所述的一种高炉摆动流嘴浇注料的制备工艺，其特征在于：所述步骤c)的预混合时间为8～12分钟。
7.如权利要求5所述的一种高炉摆动流嘴浇注料的制备工艺，其特征在于：所述步骤d)的预混合时间为4～8分钟。
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