專利名稱：制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂的制作方法
涉及領域本發(fā)明涉及一種制備耐火材料所用砂型的型砂材料。
對比技術熔鑄氧化鋁磚是用于砌筑玻璃熔窯關鍵部位的高檔耐火材料。該種材料熔化溫度很高，難于制造。澆鑄時，該材料熔液的溫度達到2000℃左右，且保溫退火的時間長，高溫熔液對澆鑄用砂型產(chǎn)生強烈的熱沖擊和長期持續(xù)高溫作用。因此，此種砂型的工作條件十分苛刻，是生產(chǎn)熔鑄氧化鋁高級耐火制品的關鍵材料。
傳統(tǒng)砂型的制做材料——型砂采用水玻璃為結合劑，硅質(zhì)原料為造型材料制作。因SiO2的熔點僅1713℃，高溫澆鑄時硅質(zhì)砂型表面被熔化，并和氧化鋁質(zhì)鑄件在高溫下發(fā)生劇烈反應和緊密粘連。所以，傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型不能用于生產(chǎn)熔鑄氧化鋁材料。表1為傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型理化性能指標。
表1 傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型理化性能指標
*注抗熱沖擊性判定方法厚度為40mm砂型板，組合成為以下型腔尺寸的砂型模具高×寬×厚＝600mm×400mm×75mm，5個為一組，從高度方向(400mm×75mm組合面)進行連續(xù)澆鑄，在澆鑄過程中，如有一組中的一個發(fā)生損壞即停止?jié)茶T；然后進行第二組澆鑄，依此類推，共澆鑄三組。如果三組都沒有破損判定良好，只有一組發(fā)生破損判定合格，兩組或者兩組以上發(fā)生破損均判定不合格。
目前，采用水玻璃為結合劑，并以熔鑄氧化鋁廢磚料作為造型材料制作用于生產(chǎn)熔鑄氧化鋁耐火材料的砂型。氧化鋁的熔點很高，但水玻璃會和氧化鋁反應形成霞石(Na2O·Al2O3·2SiO2，熔點僅1526℃)。因此，水玻璃結合熔鑄氧化鋁廢磚砂型的高溫性能雖有改善，但仍然經(jīng)常發(fā)生鑄件粘砂、變形等事故。
表2 熔鑄氧化鋁廢磚料砂型理化性能指標
隨著工藝技術進步，生產(chǎn)熔鑄氧化鋁磚時產(chǎn)生的廢磚越來越少，利用熔鑄氧化鋁廢磚料作為砂型原料越來越困難。所以，必須盡快研制新一代的熔鑄氧化鋁磚用砂型材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于研制一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，使其制備的砂型具有良好的機械強度和抗熱沖擊性、高溫性能好，更好地滿足熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
提高砂型的高溫性能必須使用耐火度高的礦物原料，方鎂石礦物具有很好的耐高溫性和抗侵蝕性，但該原料易于水化、熱膨脹系數(shù)很高，抗熱震性差，不耐熱沖擊，不能簡單地被用于制作熔鑄氧化鋁制品用砂型材料。本發(fā)明以鎂砂為主要原料，以水玻璃為結合劑，采用特殊添加物質(zhì)和顆粒配比，改善了材料的抗水化，抗熱沖擊性能。
水化主要是鎂砂中的方鎂石和水的反應()?？篃釠_擊性能主要和兩個方面的因素有關1)Mg(OH)2受熱脫水()，瞬間產(chǎn)生大量蒸氣，使砂型破壞；2)MgO的熱膨脹系數(shù)很高，受熱沖擊后產(chǎn)生很大的熱應力，使砂型破壞。為了減少MgO的水化和提高抗熱震性，本發(fā)明用鎂鋁尖晶石細粉取代部分等粒度鎂砂，并采用高粗顆粒含量的配方。實驗表明將6～3mm鎂砂顆粒的含量從20％增加到30～40％后，可以提高抗熱震性1～3次；用占總量5～8％、＜1mm的鎂鋁尖晶石代替等粒度鎂砂后，還可提高抗熱震性1～2次，并使材料汽蒸2.5小時后具有較好的體積穩(wěn)定性(不開裂)。從而使本發(fā)明研制的鎂質(zhì)砂型具有高溫性能好，抗熱沖擊性能強，不污染氧化鋁鑄件等優(yōu)點，能夠完全滿足生產(chǎn)熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
本發(fā)明采用以下配比工藝實現(xiàn)上述方案1)6-3mm部分的重量占總量的30-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂。
2)3-1mm部分的重量占總量的30-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂。
3)＜1mm部分的重量占總量的20-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂和Al2O3+MgO含量≥90％的鎂鋁尖晶石，其中鎂鋁尖晶石的MgO含量≥20％。在該粒度中，鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0。
4)無機結合劑水玻璃模數(shù)為2.0-3.2，其外加入量為上述固體料總重量的5-10％。
符合上述粒度和成分要求的原料經(jīng)稱量、配合后，加入水玻璃結合劑制成鎂質(zhì)型砂，再混制、成型、干燥，根據(jù)鑄件的形狀進行拼裝成砂型。
具體實施例實施例1將粒度6-3mmMgO含量94.0％的鎂砂30％、3-1mmMgO含量94.0％的鎂砂30％、＜1mmMgO含量94.0％的鎂砂32％、＜1mm Al2O3+MgO含量為95.5％的鎂鋁尖晶石(其中MgO含量≥25％)8％配合后，外加7％模數(shù)為2.8的水玻璃配制成鎂質(zhì)型砂，經(jīng)混制、成型、干燥后，拼裝成為內(nèi)腔尺寸長×寬×高＝500mm×400mm×200mm的鎂鋁質(zhì)耐火材料砂型，用于澆鑄熔鑄氧化鋁磚，熔液溫度1920℃。澆鑄時砂型不斷裂，保溫退火完成后容易清砂，熔鑄氧化鋁磚鑄件外形尺寸符合要求。鎂質(zhì)砂型材料的性能為表3 鎂質(zhì)砂型材料的性能指標

實施例2將粒度6-3mmMgO含量為98.5％的鎂砂35％、3-1mmMgO含量為98.5％的鎂砂35％、＜1mmMgO含量為98.5％的鎂砂30％配合后，外加7％模數(shù)為2.8的水玻璃配制成鎂質(zhì)型砂，經(jīng)混制、成型、干燥后，拼裝成為內(nèi)腔尺寸長×寬×高＝400mm×120mm×600mm的鎂質(zhì)耐火材料砂型，用于澆鑄熔鑄氧化鋁磚，熔液溫度1920℃。澆鑄時砂型不斷裂，保溫退火完成后容易清砂，熔鑄氧化鋁磚鑄件外形尺寸符合要求。鎂質(zhì)砂型材料的性能為表4 鎂質(zhì)砂型材料的性能指標

從以上實施例可知鎂質(zhì)耐火材料砂型具有良好的機械強度和抗熱沖擊性、高溫性能好，完全可以滿足熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
權利要求
1.一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，其特征在于所述型砂由粗、中、細粒鎂砂和鎂鋁尖晶石粉及水玻璃等組成，其配比為粒度為6-3mm部分的鎂砂重量占總量的30-40％，粒度為3-1mm部分的鎂砂重量占總量的30-40％，粒度為＜1mm部分的鎂砂及鎂鋁尖晶石重量占總量的20-40％，在該粒度中鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0，上述所有鎂砂的MgO含量均≥90％，上述鎂鋁尖晶石的Al2O3+MgO含量≥90％，其中鎂鋁尖晶石的MgO含量≥20％，無機結合劑水玻璃模數(shù)為2.0-3.2，其外加入量為上述固體料總重量的5-10％。
全文摘要
本發(fā)明為一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，由粗、中、細粒鎂砂和鎂鋁尖晶石粉及水玻璃無機結合劑等組成，其配比為粒度為6－3mm部分的鎂砂重量占總量的30－40％，粒度為3－1mm部分的鎂砂重量占總量的30－40％，粒度為＜1mm部分的鎂砂及鎂鋁尖晶石重量占總量的20－40％，在該粒度中鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0，上述鎂砂的MgO含量≥90％，上述鎂鋁尖晶石的Al
文檔編號C04B35/04GK1903794SQ200610104339
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月8日 優(yōu)先權日2006年8月8日
發(fā)明者馮中起, 劉錫俊, 周章懷, 李劍文, 李棟, 葉亞紅, 陳龍, 李鵬海, 胡晨曦, 毛利民, 李慶元, 蔣志強, 曾海軍, 劉強, 王智勇, 馮偉謙, 何澤洪, 郭偉民, 于義為 申請人:北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司