專利名稱：溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不定形耐火材料，特別涉及一種溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料及其制備方法。
背景技術(shù)：
冶金工業(yè)是不定形耐火材料的應(yīng)用大戶，不定形耐火材料的性能(強度，抗爆裂性，耐侵蝕性等)對提高爐襯的使用壽命、降低生產(chǎn)成本有著重要的影響。常用的水泥結(jié)合澆注料與低水泥結(jié)合(水泥用量3～7％)澆注料由于中溫強度低，氣孔率高，使用壽命較低；美國專利4506025，5104833，5681785分別公開了一種以SiO2作為超細粉的澆注料，一種以ZrO2，MgO為超細粉的耐火澆注料和一種以Al2O3作為粗骨料的耐火澆注料，但超細粉結(jié)合的常溫強度較低。中國專利93120484，93121050公開了無水泥自流型礬土復(fù)合澆注料和無水泥自流型剛玉復(fù)合澆注料，其主要的原理就是使用超細粉，超細粉填充澆注料中的細小間隙，增加材料的致密度，燒后強度提高，但也帶來了抗爆裂性差的缺點；因為超細粉的加入減少了澆注料的空隙，使?jié)沧⒘现兴植灰着懦?，受熱時出現(xiàn)爆裂和剝落，從而影響正常生產(chǎn)的進行，并可能造成破壞性的事故；同時因為常溫強度不高，干燥烘烤時間長，給脫模造成困難。中國專利名稱為《一種低水泥耐火澆注料》，公開了一種采用微細聚丙烯纖維與澆注料中骨料、超細粉、粘結(jié)劑、外加劑進行復(fù)合，以解決纖維分散均勻、抗爆裂性問題，但由于仍采用水泥作為結(jié)合劑，因此其存在的不足是中間溫度強度較低，烘烤時容易剝落，如果含碳，則抗氧化性仍然較差，并且為粉體與粉體之間的混合，其混合的均勻性也仍然差。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種在高溫下即可凝固，澆注料強度隨溫度增加逐漸增強，不會產(chǎn)生高溫爆裂和剝落，并能改善材料的抗氧化性與抗熱破壞性，常溫干燥后容易脫模，烘烤過程時間縮短，能增強碳素與水的混合均勻性，減少現(xiàn)場有害氣體揮發(fā)的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料及其制備方法。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，包括澆注料基體、促硬劑、水，其特征在于所述的澆注料還包括以下組分和含量(重量百分比％)溶膠1～15、促硬劑0.1～10。
在于所述的澆注料基體還包括碳素1～10(重量百分比％)。
在于所述的碳素材料是表面改性了的石墨、高溫瀝青、焦碳粉中的一種或幾種的混合物。
在于碳素材料是經(jīng)與耐火細粉預(yù)先混合壓塊后，再埋碳燒成后并制粒。
在于所述的溶膠組成為(重量百分比)SiO20.1～75％；Al2O30.1～50％；Na2O 0.05～10％；K2O 0.05～10％；MgO 0.05～20％；TiO20.1～15％；水20～75％。
在于所述的促硬劑的組成為硫酸鋁、三聚磷酸鈉、硫酸鎂、硅酸鈉或鋁酸鈣中的兩種或兩種以上的成分的混合物。
在于將由粗骨料、粉料、碳素材料1～10％(重量百分比)組成的澆注基體進行初混，再將促硬劑0.1～10％加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入溶膠1～15％、水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料運至施工地點并倒入模具或待澆注的部位，靜置0.5～小于4小時，再烘烤3小時以上。
在于澆注料的模具采用一次性的塑料支護模具。
在于模具為耐100℃以上溫度的塑料制成。
在于在使用時不拆除模具，直接應(yīng)用。
以溶膠作為含碳澆注料的結(jié)合劑是解決澆注料強度、抗熱破壞性能、增加爐襯使用壽命的一個重要手段。其機理是通過引入溶膠結(jié)合相，在骨料與基質(zhì)間形成穩(wěn)定性好的結(jié)合相，提高含碳澆注料的結(jié)合強度。由于是液相的形式，結(jié)合相容易滲透到骨料和細粉的所有表面。常溫干燥后，容易脫模，烘烤過程時間縮短；由于溶膠受溫度影響小，高溫即可凝固，并隨溫度增加形成穩(wěn)定的結(jié)合相，因此澆注料強度是逐漸增加的，不會產(chǎn)生高溫爆裂和剝落，且溶膠形成的薄膜對碳素氧化起到了防止作用，改善了材料的抗氧化性能與抗熱破壞性能。
本發(fā)明的特點在于采用高耐火相的溶膠結(jié)合后，由于促硬劑與改性碳素材料的加入，制成的含碳耐火澆注料易于成型，烘烤時間短、常溫干燥后容易脫模、高溫下可形成穩(wěn)定的結(jié)合相，因此澆注料高溫抗折強度大幅增加(國外一般為1.5兆帕，本發(fā)明為4.75兆帕)，抗爆裂性好、壽命長，溶膠形成的薄膜對碳素氧化起到了防止作用，改善了材料的抗氧化性能與抗熱破壞性能，且易于內(nèi)襯的修補。
具體實施方案通過以下實施例說明本發(fā)明的構(gòu)思及科學原理，但不應(yīng)認為本發(fā)明僅限于下述施例中涉及的材料及組成。
實施例1各組份配方為(重量百分數(shù))棕剛玉55％、氧化鋁細粉25％、促硬劑(為硫酸鋁3、三聚磷酸鈉0.15及硅酸鈉0.15混合物)3.3％，石墨粉(改性的)5％。
所述溶膠組成為(重量百分比)SiO233％、Al2O315％、Na2O 0.15％、K2O 0.15％、MgO 5％、TiO21.7％；水45％。
將上述比例的棕剛玉、氧化鋁細粉、石墨粉(改性的)組成的澆注基體進行初混，再將由硫酸鋁、三聚磷酸鈉及硅酸鈉混合后的3.3％的促硬劑加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入8％溶膠、3.7％的水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料運至施工地點并倒入塑料支護模具或待澆注的部位，靜置2小時，再烘烤3小時。測其性能結(jié)果見附表。
實施例2各組份配方為(重量百分數(shù))致密剛玉58％、氧化鋁細粉25％、促硬劑(硫酸鎂4、三聚磷酸鈉0.25、鋁酸鈣0.25的混合物)4.5％，瀝青粉(改性的)5％。
所述溶膠組成為(重量百分比)SiO233％、Al2O35.2％、Na2O 0.15％、K2O0.15％、MgO 15％、TiO21.5％、水45％。
將上述比例的致密剛玉、氧化鋁細粉、瀝青粉(改性的)組成的澆注基體進行初混，再將由硫酸鋁、三聚磷酸鈉及硅酸鈉混合后的4.5％的促硬劑加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入6％溶膠、1.5％的水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料運至施工地點并倒入塑料支護模具或待澆注的部位，靜置3小時，再烘烤10小時。測其性能結(jié)果見附表。
實施例3各組份配方組成為(重量百分數(shù))致密剛玉63％、氧化鋁細粉20％、氧化硅粉3％、溶膠6％、促硬劑(硫酸鋁2、三聚磷酸鈉0.5及硅酸鈉0.5的混合物)3.0％、改性焦碳粉3％。
所述溶膠組成為(重量百分比)SiO230％、Al2O312.2％、Na2O 0.1％、K2O0.2％、MgO 10％、TiO26.5％、水41％。
將上述比例的致密剛玉、氧化鋁細粉、氧化硅粉、焦碳粉(改性的)組成的澆注基體進行初混，再將由硫酸鋁、三聚磷酸鈉及硅酸鈉混合后的3％的促硬劑加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入6％溶膠、2％的水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料運至施工地點并倒入塑料支護模具或待澆注的部位，靜置3小時，再烘烤3小時。測其性能結(jié)果見附表。測其性能結(jié)果見附表。
附表

權(quán)利要求
1.溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，包括澆注料基體、促硬劑、水，其特征在于所述的澆注料還包括以下組分和含量(重量百分比％)溶膠1～15、促硬劑0.1～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，其特征在于所述的澆注料基體還包括碳素1～10(重量百分比％)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，其特征在于所述的碳素材料是表面改性了的石墨、高溫瀝青、焦碳粉中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，其特征在于碳素材料是經(jīng)與耐火細粉預(yù)先混合壓塊后，再埋碳燒成后并制粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，其特征在于所述的溶膠組成為(重量百分比)SiO20.1～75％；Al2O30.1～50％；Na2O 0.05～10％；K2O0.05～10％；MgO 0.05～20％；TiO20.1～15％；水20～75％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，其特征在于所述的促硬劑的組成為硫酸鋁、三聚磷酸鈉、硫酸鎂、硅酸鈉或鋁酸鈣中的兩種或兩種以上的成分的混合物。
7.用于權(quán)利要求1所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料的制備方法，其特征在于將由粗骨料、粉料、碳素材料1～10％(重量百分比)組成的澆注基體進行初混，再將促硬劑0.1～10％加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入溶膠1～15％、水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料運至施工地點并倒入模具或待澆注的部位，靜置0.5～小于4小時，再烘烤3小時以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料的制備方法，其特征在于澆注料的模具采用一次性的塑料支護模具。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料的制備方法，其特征在于模具為耐100℃以上溫度的塑料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料的制備方法，其特征在于在使用時不拆除模具，直接應(yīng)用。
全文摘要
溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料及其制備方法涉及一種不定形耐火材料及制備方法。其解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的使用壽命較低、干燥烘烤時間長、烘烤時容易剝落、如果含碳，則抗氧化性差及混合的均勻性差等不足。其解決的技術(shù)措施溶膠結(jié)合含碳耐火澆注料，包括澆注料基體、促硬劑、水，其在于還包括(重量百分比％)溶膠1～15、促硬劑0.1～10、碳素1～10。其制備方法將由粗骨料、粉料、碳素材料組成的澆注基體進行初混，再將促硬劑加入到初混的澆注料基體中進行細混，然后加入溶膠、水進行混合并使之均勻，將制成的澆注料倒入模具或待澆注的部位，靜置0.5～小于4小時，再烘烤3小時以上。本發(fā)明易于成型，烘烤時間短、抗爆裂性好、使用壽命長。
文檔編號C04B35/66GK1491918SQ03125319
公開日2004年4月28日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者徐國濤, 鄭衛(wèi)國, 李懷遠, 李安平, 秦國祥, 孫平安 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司