低鋯莫來石導(dǎo)流管磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚及其制備方法，屬于耐火材料領(lǐng)域。本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚由下列重量份的原料組成：電熔莫來石：45~55份；氧化鋯：15~25份；廣西白泥：3~8份；紅柱石：15~25份；藍晶石：2~5份；木質(zhì)素：1~5份。本發(fā)明對原料類型和料粒徑進行選擇，再配合本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度和時間，制備而成的導(dǎo)流管磚具有優(yōu)良的抗沖刷性和耐高溫性，蠕變小、熱穩(wěn)定性好等特點，適用于核電產(chǎn)品中大鋼錠真空澆注使用。
【專利說明】低鋯莫來石導(dǎo)流管磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不僅已無法適應(yīng)經(jīng)濟的快速發(fā)展，也造成了較嚴(yán)重的社會能源、環(huán)境問題。能源發(fā)面，煤炭可供人類使用的時間為二百至二百二十年，人類面臨煤炭枯竭的嚴(yán)峻形勢不言而喻；環(huán)境發(fā)面，燃用各種化石燃料將向大氣中排放大量的溫室氣體二氧化碳，硫氧化物和氮氧化物等有害氣體以及大量的煙塵，對環(huán)境造成極其嚴(yán)重的破壞。因此，我們有必要積極改善能源利用結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)能源的多元化供給。目前，由于有枯水期和豐水期的分別，造成水電電力不夠穩(wěn)定；而太陽能和風(fēng)能在短期內(nèi)又不可能在總電力裝機容量中占有較大的份額。所以，核能是目前唯一達到工業(yè)應(yīng)用、可以大規(guī)模替代化石燃料的能源，得到人們的大力提倡。
[0003]核電行業(yè)的大力提倡，促使核電鋼錠澆注技術(shù)的迅速發(fā)展。核電鋼錠通常是50噸以上的用于核電產(chǎn)品鍛造、軋鋼 用的鋼錠，一般采用真空澆注的方法進行制備。真空澆注是指將在大氣中熔煉的鋼水，注入真空室內(nèi)的鋼錠模中，澆鑄成錠的方法。此法不僅可防止鋼水吸收氣體和二次氧化，并可起脫氣作用。適于澆鑄用作大型鍛件類鋼錠。此法極限真空度約為0.5毫米汞柱，處理后氫含量可降到2ppm以下，能有效地消除大鍛件的白點。
[0004]真空澆注導(dǎo)流管是鋼錠真空澆注必不可少的器具。導(dǎo)流管在澆注過程中直接與鋼水接觸，鋼水經(jīng)過導(dǎo)流管進入鋼錠后夾雜物的上浮機會很小，因此，導(dǎo)流管磚的耐沖刷性能直接影響到鋼水的內(nèi)部質(zhì)量，影響鋼錠的品質(zhì)，縮短其在核電行業(yè)中的使用壽命，甚至存在安全隱患。
[0005]為了提高鋼錠的純凈度，需要導(dǎo)流管磚具有很好的抗沖刷性、熱穩(wěn)定性、耐高溫等特點，但目前的導(dǎo)流管磚不能到達此要求，在大鋼錠澆注時容易脫落，降低大鋼錠的純凈度，限制大鋼錠在核電行業(yè)中運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚及其制備方法，具有優(yōu)良的抗沖刷性和耐高溫性，蠕變小、耐壓強度高、熱穩(wěn)定性好等特點，尤其適用于核電產(chǎn)品中大鋼錠真空澆注使用。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚，其特征在于所述導(dǎo)流管磚的配方為以下重量份的組份:電熔莫來石:45~55份；氧化鋯:15~25份；廣西白泥:3~8份；紅柱石:15~25份；藍晶石:2飛份；木質(zhì)素:1飛份。
[0007]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流管磚的配方為以下重量份的組份:電熔莫來石:50份；氧化鋯:20份；廣西白泥:5份；紅柱石:20份；藍晶石:3份；木質(zhì)素:2份。
[0008]上面所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
a.將電熔莫來石、氧化鋯、紅柱石和藍晶石按比例混合后粉碎或者粉碎后按比例混合，得到混合顆粒；
b.將步驟a得到的混合顆粒、粉碎成200目的廣西白泥和密度為1.22^1.25g/cm3的木質(zhì)素水溶液按比例混合，得到混合原料；
c.將步驟b中的混合原料壓制成磚還；
d.將步驟c中的磚坯在1450°C下燒結(jié)4小時，即得所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚。
[0009]優(yōu)選地，步驟a中所述的混合顆粒為，按重量百分比計，粒徑200目的顆粒占比50~60%，粒徑1~3mm的顆粒占比30~40%，粒徑3~5mm的顆粒占比5~10%。
[0010]優(yōu)選地，步驟d中所述的燒結(jié)是在高溫隧道窯中進行。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:
1.本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的原料配方中，采用電熔莫來石和氧化鋯為主要原料。電熔莫來石是以工業(yè)氧化鋁和高純石英為原料通過電熔工藝合成的，結(jié)晶體為針狀，它具有熱震穩(wěn)定性好，抗折強度大，荷重軟化溫度高，硬度大，耐磨性好，高溫蠕變小等優(yōu)良特性。氧化鋯具有高熔點、不氧化和高溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點。氧化鋯的加入，能夠促進莫來石的燒結(jié)，在本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度(1450°C )和燒結(jié)時間(4h)下，加入本發(fā)明提供的重量份的氧化鋯(15^25份，20份為最佳)，燒結(jié)而成的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的顯氣孔率小、相對密度大、機械強度高，并且此導(dǎo)流管磚的抗彎強度和斷裂韌性達到最大。隨著燒結(jié)溫度的增加，燒結(jié)而成的導(dǎo)流管磚的抗彎強度降低，斷裂韌性下降；隨著氧化鋯含量的增加，低導(dǎo)流管磚的熱膨脹系數(shù)也隨之增加。在本發(fā)明提供的最佳方案中(燒結(jié)溫度1450°C，氧化鋯15~25wt%)，莫來石針狀晶體的交錯密集排布以及亞微米級氧化鋯釘扎效應(yīng)導(dǎo)致的穿晶斷裂和沿晶斷裂等消耗了大量的斷裂能、緩和裂紋尖端應(yīng)力，使材料強度和韌性得以提高，并且此條件下燒結(jié)而成的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚具有低的相對線性膨脹率和熱膨脹系數(shù)，具有更加良好的抗熱震性能。
[0012]2.本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的原料配方中，紅柱石也是其主要原料之一。紅柱石A19(X含量高，鐵、鈦和鈣等氧化物雜質(zhì)含量低。在本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度(14500C )和燒結(jié)時間(4h)下，紅柱石不可逆地轉(zhuǎn)化成莫來石網(wǎng)絡(luò)，具有更高的耐火性能，耐火度達1800°C以上，且耐驟冷驟熱，機械強度大，抗熱沖擊力強，抗渣性強，荷重轉(zhuǎn)化點高，并具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性(其至不溶于氫氟酸)和極強的抗化學(xué)腐蝕性。人工合成的電熔莫來石價格昂貴，而紅柱石的加入大大降低了導(dǎo)流管磚的原料成本。本發(fā)明利用紅柱石的莫來石化作用能大大加強材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度和時間是最優(yōu)的，如果燒結(jié)溫度過高、保溫時間過長，會導(dǎo)致紅柱石和莫來石局部熔融現(xiàn)象，玻璃相和氣孔會有所增加,對導(dǎo)流管磚的整體性能不利。
[0013]3.本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的原料配方中，包括廣西白泥。廣西白泥是一種軟質(zhì)高嶺土，其含量為Si02 >50%，A1203 >34%，F(xiàn)e203〈l.5，具有可塑性好、流動性好、結(jié)合性好和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點。在本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度(1450°C)和燒結(jié)時間(4h)下，廣西白泥配合本發(fā)明中的其他原料，轉(zhuǎn)變成莫來石，由此燒結(jié)而成的導(dǎo)流管磚具有抗沖刷、蠕變小、耐壓強度高、熱穩(wěn)定性好等特點。廣西白泥中還含有CaO等雜質(zhì)，使得制備而成的導(dǎo)流管磚中含有CaO，將本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚用于核電大鋼錠的澆注時，CaO可去除鋼液中S、Al、Si等雜質(zhì)元素，起到凈化鋼液的作用；此外，在核電大鋼錠澆注時，CaO與鋼液的反應(yīng)界面層還出現(xiàn)致密化現(xiàn)象，進而阻礙鋼液對導(dǎo)流管磚的侵蝕作用，延長導(dǎo)流管磚的使用壽命。廣西白泥的含量不能太低(小于3wt%)，否則廣西白泥良好的可塑性和流動性不能得到充分發(fā)揮，導(dǎo)流管磚成型困難；如果廣西白泥含量過高(大于8wt%)，粘性太大，不利于導(dǎo)流管磚的制作，并且還會造成導(dǎo)流管磚的高溫強度急劇下降。
[0014]4.本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的原料配方中，包括藍晶石。藍晶石屬娃藍鹽類礦物，是一種耐火度高、直溫體積膨大的天然耐火原料礦物。在本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度(1450 °C )和燒結(jié)時間(4h )下，藍晶石分解為莫來石產(chǎn)生體積膨脹效應(yīng)及莫來石對基質(zhì)的強化作用，會提高導(dǎo)流管磚的高溫抗折強度及抗熱震性，有利于保持低鋯莫來石導(dǎo)流管磚在核電大鋼錠澆注時的高溫狀態(tài)下保存體積穩(wěn)定性，消除導(dǎo)流管磚在使用過程中產(chǎn)生剝落的現(xiàn)象。
[0015]5.本發(fā)明提供的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法中，對電熔莫來石、氧化鋯、紅柱石和藍晶石粉碎的粒徑進行優(yōu)化，并非傳統(tǒng)工藝中只粉碎成單一粒徑的顆粒，對原料種類的優(yōu)化、原料粒徑的優(yōu)選，再配合本發(fā)明提供的燒結(jié)溫度和時間，制備而成的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚具有優(yōu)良的抗沖刷性和耐高溫性，蠕變小、耐壓強度高、熱穩(wěn)定性好等特點，適用于核電產(chǎn)品中大鋼錠澆注使用。
【具體實施方式】[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0017]實施例1
一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚，由下列重量份的原料組成:電熔莫來石:50份；氧化鋯:20份；廣西白泥:5份；紅柱石:20份；藍晶石:3份；木質(zhì)素:2份。
[0018]此低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法如下:
a.將電熔莫來石、氧化鋯、紅柱石和藍晶石按比例混合后粉碎或者粉碎后按比例混合，得混合顆粒，所述的混合顆粒為，按重量百分比計，粒徑200目的顆粒占比50飛0%，粒徑I~3_的顆粒占比30~40%,粒徑3~5_的顆粒占比5~10% ；
b.將步驟a得到的混合顆粒、粉碎成200目的廣西白泥和密度為1.22^1.25g/cm3的木質(zhì)素水溶液按比例混合，得到混合原料；
c.將步驟b中的混合原料壓制成磚還；
d.將步驟c中的磚坯在1450°C下，在高溫隧道窯中燒結(jié)4小時，即得所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚。
該低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的理化指標(biāo)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種低鋯莫來石導(dǎo)流管磚，其特征在于所述導(dǎo)流管磚的配方為以下重量份的組份:電熔莫來石:45~55份；氧化鋯:15~25份；廣西白泥:3~8份；紅柱石:15~25份；藍晶石:2~5份；木質(zhì)素:1~5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚，其特征在于所述導(dǎo)流管磚的配方為以下重量份的組份:電熔莫來石:50份；氧化鋯:20份；廣西白泥:5份；紅柱石:20份；藍晶石:3份；木質(zhì)素:2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a.將電熔莫來石、氧化鋯、紅柱石和藍晶石按比例混合后粉碎或者粉碎后按比例混合，得到混合顆粒； b.將步驟a得到的混合顆粒、粉碎成200目的廣西白泥和密度為1.22^1.25g/cm3的木質(zhì)素水溶液按比例混合，得到混合原料； c.將步驟b中的混合原料壓制成磚還； d.將步驟c中的磚坯在1450°C下燒結(jié)4小時，即得所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法，其特征在于，步驟a中所述的混合顆粒為，按重量百分比計，粒徑200目的顆粒占比50~60%，粒徑1~ 3mm的顆粒占比30~40%，粒徑3~5mm的顆粒占比5~10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低鋯莫來石導(dǎo)流管磚的制備方法，其特征在于，步驟d中所述的燒結(jié)是在高溫隧道窯中進行。
【文檔編號】C04B35/66GK103922761SQ201410098368
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】宋政德 申請人:威遠縣德勝耐材有限公司