一種鋼鐵冶煉用無水泥澆注料的制作方法
【專利摘要】一種鋼鐵冶煉用無水泥澆注料，其以氧化鋁、氧化鉻、氧化硅和碳化硅為主要原料，選取了合適的原料及其配比，以及相應(yīng)的制備方法，通過控制氧化鉻合理添加量以及在骨料中的固溶體形成程度，獲得了性能優(yōu)異的無水泥澆注料。
【專利說明】一種鋼鐵冶煉用無水泥澆注料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫耐磨耐火澆注料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種鋼鐵冶煉用無水泥澆注料。
【背景技術(shù)】
[0002]耐火澆注料是耐火材料中的重要組成部分，不僅性能優(yōu)良，而且生產(chǎn)工藝簡單、成本低，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的耐火磚材料而廣泛應(yīng)用于高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、熱風(fēng)爐、冶煉中間包等鋼鐵冶煉用熱工設(shè)備的易磨損、滲透及侵蝕部位，而這些部位是冶煉設(shè)備的關(guān)鍵部位，將直接影響著冶煉設(shè)備的使用壽命和利用效率。
[0003]由于鋼鐵的冶煉過程大量使用高溫熔渣，而這些熔渣的溫度通常在1400°C左右甚至更高，因此與這些熔渣接觸的冶金設(shè)備的爐襯等關(guān)鍵部位必須能夠耐受1400°C甚至更高的溫度，同時熔渣成分主要是氧化鈣、氧化鎂等，堿度一般偏低，對于耐火澆注料的侵蝕非常嚴(yán)重，再加上鋼鐵冶煉中經(jīng)常要在高溫氧化等環(huán)境下使用，因此要求耐火澆注料必須具備出色的耐高溫性、耐腐蝕性、抗氧化性、防爆裂性能等等。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中Cr203、ZrO2等耐火原料具有優(yōu)異的抗?jié)B透和抗侵蝕的最佳原料，例如中國專利申請CN201010535390.4就公開了一種以氧化鋁、氧化鉻和氧化鋯為主要原料的澆注料，然而其成分配比較為復(fù)雜，且需要添加純鋁酸鈣水泥，不利于其使用溫度的提高。文獻(xiàn)《氧化鉻對無水泥剛玉澆注料礦相、顯微結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的影響》也指出，高溫下Cr2O3 與Al2O3能夠形成連續(xù)固溶體，因而鉻剛玉制品的高溫性能優(yōu)于純剛玉制品，其抗渣性能隨 Cr2O3含量的增加而增強(qiáng)，剛玉材料中加入氧化鉻具有較多優(yōu)異性能，并研究了氧化鉻對無水泥剛玉基澆注料的礦相組成、顯微結(jié)構(gòu)以及抗折強(qiáng)度的影響。然而其也并未對澆注料的配比進(jìn)行更為系統(tǒng)的研究。
[0005]本申請即在上述研究的基礎(chǔ)上，研發(fā)一種組分相對簡單，且具有優(yōu)異性能的、能夠完全應(yīng)用于冶煉設(shè)備都的無水泥澆注料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的即在于提供一種具有優(yōu)異性能的無水泥澆注料。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種無水泥澆注料，其由以下步驟制備得到:
[0009]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1mm，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 iim，氧化鉻細(xì)粉的粒度為1_2 / U m,以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=79-82:4_7:14-16進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間20-30min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間25-30min ；
[0010]二)，將得到的混合料在1540-1560°c下燒結(jié)2-2.5h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為
2-3mm的澆注料骨料；[0011]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配40-45份的氧化鉻微粉、5 -10份的氧化鋁微粉和3 - 5份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為
0.5-0.8 um,氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 / u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌30-60min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的3— 5份的水， 繼續(xù)攪拌15-30min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置18_24h后脫模，檢驗(yàn)合格得到成品。
[0012]將上述產(chǎn)品在120-130°C溫度下干燥24_36h，檢測得到產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗熱裂性和使用強(qiáng)度。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:采用了合適的原料及其配比，以及相應(yīng)的制備方法得到了性能優(yōu)異的無水泥澆注料。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面，通過具體的實(shí)驗(yàn)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]實(shí)驗(yàn)例1.[0016]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1mm，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 / U m，氧化鉻細(xì)粉的粒度為 1-2 Pm,以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=79:4:14進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0017]二)，將得到的混合料在1540°C下燒結(jié)2h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2-3mm的澆注料骨料；
[0018]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配40份的氧化鉻微粉、10 份的氧化鋁微粉和3份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 m，氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌 50min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0019]實(shí)驗(yàn)例2.[0020]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1_，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 u m,氧化鉻細(xì)粉的粒度為1-2 u m, 以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:15進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0021]二)，將得到的混合料在1550°C下燒結(jié)2.3h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2-3mm的澆注料骨料；
[0022]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配43份的氧化鉻微粉、7份的氧化鋁微粉和4份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 um,氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌50min 混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0023]實(shí)驗(yàn)例3.[0024]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1_，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 / ym，氧化鉻細(xì)粉的粒度為I一
2Pm,以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=82:7:16進(jìn)行配料， 先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0025]二 )，將得到的混合 料在1560°C下燒結(jié)2.5h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm的澆注料骨料；
[0026]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配45份的氧化鉻微粉、5份的氧化鋁微粉和5份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 / ii m，氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌 50min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0027]實(shí)驗(yàn)例4.[0028]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1_，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 u m,氧化鉻細(xì)粉的粒度為1-2 u m, 以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:10進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0029]二)，將得到的混合料在1550°C下燒結(jié)2.3h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm的澆注料骨料；
[0030]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配35份的氧化鉻微粉、7份的氧化鋁微粉和4份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 um,氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌50min 混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0031]實(shí)驗(yàn)例5.[0032]一 )，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1mm，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 / U m，氧化鉻細(xì)粉的粒度為 1-2 Pm,以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:20進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0033]二)，將得到的混合料在1550°C下燒結(jié)2.3h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm的澆注料骨料；
[0034]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配50份的氧化鉻微粉、7份的氧化鋁微粉和4份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 / m，氧化鋁微粉的粒度為3-6 / u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌50min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置18_24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0035]實(shí)驗(yàn)例6.[0036]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1_，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 u m,氧化鉻細(xì)粉的粒度為1-2 u m, 以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:15進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0037]二)，將得到的混合料在1500°C下燒結(jié)2h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm的澆注料骨料；
[0038]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配43份的氧化鉻微粉、7份的氧化鋁微粉和4份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 um,氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌50min 混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0039]實(shí)驗(yàn)例7.[0040]一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1_，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 u m,氧化鉻細(xì)粉的粒度為1-2 u m, 以三者的重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:15進(jìn)行配料，先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間30min ；
[0041]二)，將得到的混合料在1600°C下燒結(jié)2.5h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2-3mm的澆注料骨料；
[0042]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配43份的氧化鉻微粉、7份的氧化鋁微粉和4份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 u m，氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 / u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌 50min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0043]實(shí)驗(yàn)例8.[0044]— )，選用氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1mm，氧化鉻細(xì)粉的粒度為I一2iim，以`重量份比例為氧化鋁粗粉:氧化鉻細(xì)粉= 80:15進(jìn)行配料，將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間25min ；
[0045]二)，將得到的混合料在1550°C下燒結(jié)2.3h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm的澆注料骨料；
[0046]三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配43份的氧化鉻微粉和7 份的氧化鋁微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 Pm,氧化鋁微粉的粒度為
3-6 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌50min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的4份的水，繼續(xù)攪拌20min后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置24h后脫模得到產(chǎn)品。
[0047]將澆注料澆注成型得到樣品在120°C保溫24h烘干備用。
[0048]抗熱裂性:將樣品加熱到1500°C保持30min，隨后取出樣品擲入冷水中保持5分鐘，樣品取出后在常溫放置30min后，重復(fù)上述加熱、冷卻操作20次后，稱量樣品失重，并計(jì)算失重率作為剝落率以考察抗熱裂性。[0049]抗侵蝕性及滲透性:采用含有氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈦、氧化鉻、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、氧化錳、氧化銅、氧化鋅、三氧化硫，以及氟和氯元素的自造洛料作為熔渣，將樣品放入回轉(zhuǎn)爐中，同時用自造渣料覆蓋樣品，以IOrpm / min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)爐， 在通入氧氣以及丙烷燃燒氣的情況下，將爐溫保持在1600°C下20h，期間每兩小時更換爐渣熔渣一次，之后取出樣品，觀察并測量侵蝕層及滲透層厚度，并以實(shí)驗(yàn)例2的侵蝕厚度和滲透厚度為I計(jì)算其他樣品的侵蝕率和滲透率。
[0050]顯氣孔率:經(jīng)1600°C燒結(jié)3h后測得。
[0051]抗折強(qiáng)度:經(jīng)1500°C燒結(jié)》1后測得。
[0052]表1
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種無水泥澆注料，其由以下步驟制備得到:一)，選用氧化鋁粗粉、氧化硅細(xì)粉和氧化鉻細(xì)粉作為原料制備澆注料骨料，其中氧化鋁粗粉的粒度小于1mm，氧化硅細(xì)粉的粒度為10-20 / u m,氧化鉻細(xì)粉的粒度為1_2 y m，以二者的重量份比例為氧化招粗粉:氧化娃細(xì)粉:氧化絡(luò)細(xì)粉=79-82:4_7:14-16進(jìn)行配料， 先將氧化鋁粗粉和氧化鉻細(xì)粉進(jìn)行預(yù)混合，混合時間20-30min，然后再將氧化硅細(xì)粉加入預(yù)混合后的粉末中繼續(xù)進(jìn)行混合，混合時間25-30min ；二)，將得到的混合料在1540-1560°C下燒結(jié)2-2.5h，然后進(jìn)行研磨，得到粒度為2_3mm 的澆注料骨料；三)，以二)步中澆注料骨料總量為100重量份計(jì)，再配40-45份的氧化鉻微粉、5-10份的氧化鋁微粉和3-5份的碳化硅微粉作為基質(zhì)，其中氧化鉻微粉的粒度為0.5-0.8 ii m，氧化鋁微粉的粒度為3-6 u m,碳化硅微粉的粒度為0.5-2 u m,將骨料和基質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌 30-60min混勻，而后再配加以骨料總量為100重量份計(jì)的3_5份的水，繼續(xù)攪拌15_30min 后振動倒入模具進(jìn)行澆注，放置18_24h后脫模，檢驗(yàn)合格得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水泥澆注料，其特征在于:優(yōu)選骨料中氧化鋁粗粉:氧化硅細(xì)粉:氧化鉻細(xì)粉=80:5:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 無水泥澆注料，其特征在于:優(yōu)選二)步中燒結(jié)溫度為 1550°C，燒結(jié)時間。
【文檔編號】C04B35/66GK103553646SQ201310460772
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】貴永亮, 宋春燕, 金玲, 李玉鳳, 謝賽, 謝春帥 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)