本發(fā)明涉及耐火材料制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)意義上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的無機非金屬材料，它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料，是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及工業(yè)高溫容器和部件的材料，并且能夠承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機械作用。

大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云石）為原料制造的，采用某些工業(yè)原料和人工合成原料（如工業(yè)氧化鋁、碳化硅、合成莫來石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的種類很多。耐火材料按照礦物組成可以分為氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分為天然礦石和人造制品；按其方式可分為塊狀制品和不定形耐火材料；按照熱處理方式可分為不燒制品、燒成制品和熔鑄制品；按照耐火度可分為普通、高級和特級耐火制品；按照化學(xué)性質(zhì)可分為酸性、中性及堿性耐火材料；按照其密度可分為輕質(zhì)及重質(zhì)耐火材料；按照其制品的形狀和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)磚、異形磚、特異形磚、管和耐火器皿；還可以按其應(yīng)用分為高爐用、水泥窯用、玻璃窯用、陶瓷窯用耐火材料等。

高爐鐵溝在煉鐵/煉鋼高爐中的一個重要部件，是鋼水的出水口，但是由于鋼水中鋼渣的侵蝕作用，現(xiàn)有技術(shù)中的鐵溝壽命較短，有些鐵溝甚至進(jìn)行一次生產(chǎn)后就得進(jìn)行維修或更換，無形中增加了生產(chǎn)成本，同時現(xiàn)有技術(shù)中鐵溝維修和施工的周期較長，影響生產(chǎn)，因此現(xiàn)在出現(xiàn)一些鐵溝預(yù)制件，雖然可以解決鐵溝維修施工周期長的問題，但是現(xiàn)實生產(chǎn)中，不同的鋼廠不同的高爐，鐵溝的形狀尺寸往往不一致，同時鐵溝預(yù)制件安裝施工過程中需要用到與預(yù)制件材質(zhì)不一樣的粘結(jié)材料，材料不一致會造成鐵溝使用過程中耗損不均勻，進(jìn)而還是會對生產(chǎn)帶來不利影響；因此，一種具有較好抗渣性能，施工時間短的鐵溝澆鑄材料和相應(yīng)的制備方法具有較大的市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種工藝步驟簡單、制得的不定形耐火材料具有優(yōu)良抗渣性能、早強快干特性的鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂40～50份，粉煤灰120～130份，碳化硅微粉15～19份，鋁酸鈣水泥25～29份，酚醛樹脂6～9份，鱗片石墨10～12份，石膏13～19份，三乙醇胺4～8份，生石灰6～8份；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為80～140目、d50為100～120目，將石英砂粉碎成粒徑為140～190目、d50為150～175目，將粉煤灰研磨成粒徑為200～320目，d50為220～300目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在500～700℃下煅燒40～80分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1200～1400rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎15～30分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在400～600rpm在轉(zhuǎn)速下干混20～30分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為1600～2000rpm，球磨混料時間為2～3小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

因為高爐鐵溝的特殊使用環(huán)境，其長時間處于高溫和鋼渣的雙重作用下，極易被侵蝕損壞，現(xiàn)有技術(shù)中的鐵溝需要經(jīng)常進(jìn)行更換，甚至每經(jīng)歷一次生產(chǎn)都需要進(jìn)行維修甚至完全更換，因此本發(fā)明旨在提高鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的抗渣性能和縮減更換使用的時間。粗骨料和細(xì)骨料分別采用剛玉和石英砂，這兩種原料都是具有相當(dāng)優(yōu)良耐火性能的無機礦物原料，同時兩者在高溫下還能形成具有更優(yōu)性能的莫來石，莫來石具有優(yōu)良的耐火性能和抗渣性能；粉料采用粉煤灰，一來是粉煤灰成本低廉，能夠極大的縮減生產(chǎn)成本，二來粉煤灰主要由氧化鋁和二氧化硅組成，其含量分別高達(dá)26～35wt%和50～60wt%，粉煤灰粉料可以嵌于粗骨料和細(xì)骨料之間并能相應(yīng)的形成莫來石；碳化硅是一種人工合成的無機微粉，其具有良好的耐高溫性能，同時其也是一種良好的磨料，加入骨料和粉料中，其可以輔助起到研磨劑的作用，使骨料能夠獲得良好的球形形貌，更利于之后的施工，此外碳化硅也具有良好的抗渣性能；鋁酸鈣水泥作為不定形耐火材料的粘結(jié)劑加入，其具有快硬早強的特性，能夠縮短施工時間，同時其還具有微膨脹性，施工后能夠縮小施工連接縫；酚醛樹脂作為粘結(jié)劑加入配方輔助鋁酸鈣水泥進(jìn)行施工時的硬化作用；鱗片石墨，增加耐火材料的抗渣性能，同時也增進(jìn)耐火材料施工時的流動性；石膏、三乙醇胺、生石灰作為早強劑添加，同時石膏作為緩凝劑可以對耐火材料的凝結(jié)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得凝結(jié)速度和強度能夠達(dá)到一個良好的平衡。

作為優(yōu)選，步驟a中，按以下重量份的組分備料：剛玉砂120份，石英砂45份，粉煤灰130份，碳化硅微粉19份，鋁酸鈣水泥25份，酚醛樹脂9份，鱗片石墨12份，石膏14份，三乙醇胺4份，生石灰7份。

作為優(yōu)選，剛玉砂中氧化鋁的含量為97wt%及以上，石英砂中二氧化硅的含量為96wt%及以上。

作為優(yōu)選，粉煤灰中二氧化硅的含量為50～60wt%，氧化鋁的含量為25～35wt%。

因此，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明中的制備方法由現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)而來，工藝簡單易行，能夠采用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；

（2）通過本制備方法制備而得的鐵溝澆鑄用不定形耐火材料具有抗渣性好、早強快干等優(yōu)點；

（3）通過本制備方法獲得的鐵溝澆鑄用不定形耐火材料能夠延長鐵溝的使用壽命，能夠減少鐵溝更換/維修的頻率。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂40份，粉煤灰120份，碳化硅微粉15份，鋁酸鈣水泥25份，酚醛樹脂6份，鱗片石墨10份，石膏13份，三乙醇胺4份，生石灰6份；剛玉砂中氧化鋁的含量為97wt%上，石英砂中二氧化硅的含量為96wt%；粉煤灰中二氧化硅的含量為50wt%，氧化鋁的含量為25wt%；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為80～140目、d50為100目，將石英砂粉碎成粒徑為140～190目、d50為150目，將粉煤灰研磨成粒徑為200～320目，d50為220目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在500℃下煅燒40分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1200rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎15分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在400rpm在轉(zhuǎn)速下干混20分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為1600rpm，球磨混料時間為2小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

實施例2

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂50份，粉煤灰130份，碳化硅微粉19份，鋁酸鈣水泥29份，酚醛樹脂9份，鱗片石墨12份，石膏19份，三乙醇胺8份，生石灰8份；剛玉砂中氧化鋁的含量為99.5wt%，石英砂中二氧化硅的含量為99wt%；粉煤灰中二氧化硅的含量為60wt%，氧化鋁的含量為35wt%；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為80～140目、d50為120目，將石英砂粉碎成粒徑為140～190目、d50為175目，將粉煤灰研磨成粒徑為200～320目，d50為300目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在700℃下煅燒40～80分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1400rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎30分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在600rpm在轉(zhuǎn)速下干混30分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為2000rpm，球磨混料時間為3小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

實施例3

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂45份，粉煤灰130份，碳化硅微粉19份，鋁酸鈣水泥25份，酚醛樹脂9份，鱗片石墨12份，石膏14份，三乙醇胺4份，生石灰7份；剛玉砂中氧化鋁的含量為99wt%石英砂中二氧化硅的含量為98wt%；粉煤灰中二氧化硅的含量為53wt%，氧化鋁的含量為30wt%；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為80～140目、d50為110目，將石英砂粉碎成粒徑為140～190目、d50為160目，將粉煤灰研磨成粒徑為200～320目，d50為260目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在600℃下煅燒60分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1300rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎20分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在500rpm在轉(zhuǎn)速下干混25分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為1800rpm，球磨混料時間為2.5小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

實施例4

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂40份，粉煤灰120份，碳化硅微粉15份，鋁酸鈣水泥29份，酚醛樹脂9份，鱗片石墨12份，石膏19份，三乙醇胺8份，生石灰8份；剛玉砂中氧化鋁的含量為99.9wt%，石英砂中二氧化硅的含量為99.5wt%；粉煤灰中二氧化硅的含量為55wt%，氧化鋁的含量為30wt%；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為100～120目、d50為115目，將石英砂粉碎成粒徑為150～175目、d50為160目，將粉煤灰研磨成粒徑為220～300目，d50為260目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在550℃下煅燒70分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1300rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎25分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在500rpm在轉(zhuǎn)速下干混20分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為1700rpm，球磨混料時間為2.5小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

實施例5

一種鐵溝澆鑄用不定形耐火材料的制備方法，由以下步驟組成：

a）備料：按以下重量份的組分備料：

剛玉砂120份，石英砂50份，粉煤灰130份，碳化硅微粉19份，鋁酸鈣水泥29份，酚醛樹脂6份，鱗片石墨10份，石膏13份，三乙醇胺4份，生石灰6份；剛玉砂中氧化鋁的含量為98wt%，石英砂中二氧化硅的含量為99wt%；粉煤灰中二氧化硅的含量為52wt%，氧化鋁的含量為27wt%；

b）原料粉碎：將剛玉砂粉碎成粒徑為95～115目、d50為105目，將石英砂粉碎成粒徑為150～170目、d50為160目，將粉煤灰研磨成粒徑為240～260目，d50為250目；

c）預(yù)混：將剛玉砂粗骨料、石英砂細(xì)骨料、粉煤灰和碳化硅微粉球磨干混后在650℃下煅燒45分鐘，煅燒完成后加入鋁酸鈣水泥以1400rpm轉(zhuǎn)速球磨粉碎30分鐘，制得預(yù)混料；

d）添加劑配混：將鱗片石墨、石膏和生石灰在400rpm在轉(zhuǎn)速下干混25分鐘，制得混合添加劑

e）混料：將預(yù)混料、混合添加劑、酚醛樹脂和三乙醇胺混合并球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為2000rpm，球磨混料時間為2小時，完成后制得鐵溝澆鑄用不定形耐火材料。

性能測試：

1.耐火度測試：

耐火度測試采用gb/t7322-2007記載的耐火材料耐火度試驗方法；

測試結(jié)果顯示，上述5個實施例制得耐火材料的耐火度為1850℃及以上；

2.抗渣性測試：

抗渣性測試采用gb/t8931-2007記載的靜態(tài)坩堝法進(jìn)行抗渣性測試；

具體如下：按外直徑65mm、高65mm，中間空腔直徑42mm、高度35mm制備坩堝狀試樣，爐渣采用高爐鋼渣/鐵渣，保溫時間為1600℃，保溫時間3小時，進(jìn)行測試，并以侵蝕面積百分率和滲透面積百分率表征抗渣性能；

測試結(jié)果顯示，上述5個實施例制得耐火材料澆鑄而得的試樣的侵蝕面積百分率小于7%之間，滲透面積百分率小于12%之間，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的鐵溝澆鑄料；

3.強度測試：

澆鑄后進(jìn)行強度測試，結(jié)果顯示上述5個實施例制得的不定形耐火材料在澆鑄后的40小時強度已達(dá)要求強度的60%，64小時強度已達(dá)要求強度的80%以上。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。