鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米絕熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絕熱材料又稱熱絕緣材料，能阻滯熱流傳遞的材料。絕熱材料種類很多，包括玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽，氣凝膠氈、真空板等。納米級(jí)微孔絕熱材料采用特殊的納米級(jí)無(wú)機(jī)耐火粉料，納米顆粒之間的接觸為極小的點(diǎn)接觸，點(diǎn)接觸的熱阻非常大，使得材料的傳熱效果應(yīng)變非常小，導(dǎo)致納米級(jí)微孔絕熱材料的傳導(dǎo)傳熱系數(shù)非常小，基于以上優(yōu)點(diǎn)，納米微孔絕熱絕熱材料被廣泛應(yīng)用于石化、電力、建材、冶金、機(jī)械、汽車等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]煉鋼工業(yè)和水泥行業(yè)是我國(guó)工業(yè)能耗大戶，煉鋼行業(yè)的鋼包表面溫度高，在2500C -400°C，水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯表面溫度300°C _350°C，散熱損失大，造成能源浪費(fèi)。降低鋼包和回轉(zhuǎn)窯的表面溫度，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的主要途徑。在耐火材料厚度一定的條件下，常規(guī)的耐火隔熱類產(chǎn)品滿足不了降溫的要求，需要采用導(dǎo)熱系數(shù)更小的新型材料。納米級(jí)微孔絕熱材料與目前的隔熱保溫材料相比，隔熱效果可提高2~10倍。
[0004]鋼包鋼水溫度1600°C ~1700°C，現(xiàn)行的納米級(jí)微孔絕熱材料在此高溫下，收縮率大，將其應(yīng)用于此類高溫設(shè)備，具有極大的風(fēng)險(xiǎn)性，安全性低，基于以上缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了納米級(jí)微孔絕熱材料在高溫設(shè)備上的應(yīng)用，因此研制一種鋼包用耐高溫超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料稱為亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供提供一種鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法，該絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)更小、保溫效果更好，減少熱損失；同時(shí)提高絕熱材料的高溫抗收縮性，減小高溫收縮，減少應(yīng)用設(shè)備的高溫事故風(fēng)險(xiǎn)；其制備方法簡(jiǎn)單方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
納米級(jí)二氧化硅粉體 0%_60%
硅酸鋯微粉0%_50%
高硅氧纖維0%-10%
高溫抗收縮劑0%_50%。
[0007]該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:
納米級(jí)二氧化硅粉體 40%-60%
硅酸鋯微粉30%-40%
高硅氧纖維4%-6% 高溫抗收縮劑5%-20%。
[0008]所述的納米級(jí)二氧化硅粉體為白炭黑、氣相二氧化硅或二氧化硅氣凝膠。
[0009]所述的高溫抗收縮劑為α -氧化鋁微粉或Y -氧化鋁微粉中的一種或任意組合。
[0010]所述的鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將重量百分比為40%~60%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為4%-6%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度下進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使高硅氧纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為5%-20%的Y-氧化鋁微粉和30%-40%硅酸鋯微粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將(2)制得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:1)通過(guò)在配方中加入高溫抗收縮劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，選用的α -氧化鋁微粉或Y -氧化鋁微粉，提高絕熱材料的高溫抗收縮性，使線收縮率(950°C )(2%，減小高溫收縮，將其應(yīng)用于鋼包設(shè)備時(shí)，大大提高了安全性；2)由于鋼包本身的應(yīng)用溫度比較高，普通的材料在此高溫下已然不具有阻燃效果，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，本發(fā)明通過(guò)在配方中加入硅酸鋯微粉，由于硅酸鋯熔點(diǎn)高(2500攝氏度)，價(jià)格低廉，將其加入到此配方中，硅酸鋯微粉與納米級(jí)二氧化硅粉體配合，提高了該產(chǎn)品的阻燃效果，同時(shí)大大降低了生產(chǎn)成本，具有巨大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；3)同時(shí)絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)更小、保溫效果更好，減少熱損失；其制備方法簡(jiǎn)單方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景；4)本發(fā)明制備的鋼包用耐高溫超低導(dǎo)熱率低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料,導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C) ( 0.045w/m.k，耐壓強(qiáng)度彡0.6MPa，線收縮率(950°C)彡2%，密度為40(T450kg/m3，最高使用溫度1100°C。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉一下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下: 實(shí)施例1
鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:納米級(jí)二氧化硅粉體40% ;硅酸鋯微粉40% ;高硅氧纖維:4% ； Y -氧化鋁微粉16%。
[0013](I)將重量百分比為40%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為4%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度下進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使高娃氧纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為16%的Y-氧化鋁微粉和40%硅酸鋯微粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)制得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0014]按照上述配方和工藝制得的絕熱材料的性能參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C)=0.045w/m.k，耐壓強(qiáng)度=0.6MPa，線收縮率(950°C) =1.0%，密度為420kg/m3，最高使用溫度1100°C。
[0015]實(shí)施例2
鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:納米級(jí)二氧化硅粉體60% ;硅酸鋯微粉30% ;高硅氧纖維:5% ； Y -氧化鋁微粉5%。
[0016](I)將重量百分比為60%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為5%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度下進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使高娃氧纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為5%的Y-氧化鋁微粉和30%硅酸鋯微粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合,獲得混合材料；
(3)將步驟(2)制得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0017]按照上述配方和工藝制得的絕熱材料的性能參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C )=0.040w/m.k，耐壓強(qiáng)度=0.6MPa，線收縮率(950°C ) =1.8%，密度為440kg/m3，最高使用溫度1100°C。
[0018]實(shí)施例3
鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為:納米級(jí)二氧化硅粉體50% ;硅酸鋯微粉30% ;高硅氧纖維:5% ； Y -氧化鋁微粉6% ；α _氧化招微粉9%。
[0019](I)將重量百分比為50%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為5%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度下進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使高娃氧纖維在納米粉體中混合均勻；
(2)將重量百分比為6%的Y-氧化鋁微粉、9%α -氧化鋁微粉和30%硅酸鋯微粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料；
(3)將步驟(2)制得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
[0020]按照上述配方和工藝制得的絕熱材料的性能參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)(熱面800°C )=0.042w/m.k，耐壓強(qiáng)度=0.6MPa，線收縮率(950°C) =1.2%，密度為450kg/m3，最高使用溫度1100°C。
[0021]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為: 納米級(jí)二氧化硅粉體 0%_60% 硅酸鋯微粉0%_50% 高硅氧纖維0%-10% 高溫抗收縮劑0%_50%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為: 納米級(jí)二氧化硅粉體 40%-60% 硅酸鋯微粉30%-40% 高硅氧纖維4%-6% 高溫抗收縮劑5%-20%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的納米級(jí)二氧化硅粉體為白炭黑、氣相二氧化硅或二氧化硅氣凝膠。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，其特征在于所述的高溫抗收縮劑為α-氧化鋁微粉或Y-氧化鋁微粉中的一種或任意組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將重量百分比為40%~60%的納米級(jí)二氧化硅與重量百分比為4%-6%的高硅氧纖維進(jìn)行混合，在封閉攪拌機(jī)中以1000-1500r/min的攪拌速度下進(jìn)行攪拌,攪拌5_30min,使高硅氧纖維在納米粉體中混合均勻； (2)將重量百分比為5%-20%的Y-氧化鋁微粉和30%-40%硅酸鋯微粉加入步驟(I)的混合材料中，攪拌混合，獲得混合材料； (3)將(2)制得的混合材料導(dǎo)入一定形狀的模具中，干壓成型，即得到高溫超低導(dǎo)熱率納米級(jí)微孔絕熱材料。
【專利摘要】鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料及其制備方法，該絕熱材料由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制成為：納米級(jí)二氧化硅粉體0-60%，硅酸鋯微粉0-50%，高硅氧纖維5%-10%，γ-氧化鋁微粉0-50%，通過(guò)在配方中加入高溫抗收縮劑（α-氧化鋁微粉或γ-氧化鋁微粉），提高絕熱材料的高溫抗收縮性，使線收縮率(950℃）≤2%，減小高溫收縮，將其應(yīng)用于鋼包設(shè)備時(shí)，提高了安全性；制得的納米級(jí)微孔絕熱材料使用溫度1100℃，導(dǎo)熱系數(shù)800℃≤0.045，線收縮950℃×4h，≤2.0%，耐壓強(qiáng)度（壓縮10%）≥0.6MPa；本發(fā)明制備的一種鋼包用耐高溫低收縮率納米級(jí)微孔絕熱材料，具有使用溫度高，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐壓強(qiáng)度高，高溫線收縮率小，適合煉鋼的鋼包、回轉(zhuǎn)窯等有空間限制的高溫設(shè)備上。
【IPC分類】C04B35/66
【公開(kāi)號(hào)】CN105084910
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410190007
【發(fā)明人】孫廣穎, 趙瑞林, 王懷緒, 祁洪軍, 錢廣華, 彭乾冰
【申請(qǐng)人】天津固特節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月7日