一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于铸钢、铸铁及铝工业熔炼技术领域，具体的涉及一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法。

背景技术

目前常用的耐火浇注料通常为常规水泥、低水泥、超低水泥结合的浇注料体系。浇注料在现场加水施工时，材料中水泥含有的CA、CA2、C12A7相与水混合接触时，开始溶解出Ca

而目前国内外市场上常见的快速烘烤浇注料主要为可水合氧化铝(即ρ-Al

发明内容

本发明的目的是：有鉴于上述现有快速烘烤浇注料存在的缺陷，提供一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法，具有优异的施工性能、中高温强度高及大大缩短烘烤时间等优点。本发明解决了目前市场上常规浇注料施工后烘烤周期长、烘烤过快导致爆裂的问题。

进一步地解决了目前市场上快速烘烤浇注料存在的生坯强度低、凝固时间难于控制、所用的液体运输安全以及施工后烘烤周期长等问题。本发明的快速烘烤料与常规耐火浇注料一样，现场加水混制浇注，操作简单，凝固时间易于控制，浇注施工后材料强度高，养护结束后可立即进行快速烘烤，缩短烘烤时间，快速投入生产，提高生产效率，创造经济价值。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本发明提供一种可快速烘烤耐火浇注料，按照质量百分数计算，包括如下原料组分：铝矾土熟料70～78.5％、功能添加剂6％～10％、电熔锆莫来石微粉7％～12％、煅烧级α-Al

在一些实施例中，铝矾土熟料中Al

铝矾土熟料在工业上是常见耐火原材料，其最高使用温度在1700℃左右，其高温强度、抗侵蚀、抗冷热冲击性能远优于普通的黏土和硅质耐火原料。矾土熟料纯度越高，意味着其含有的杂质越低，高温下形成低熔点的长石类有害物质就越少，可保证耐火材料的高温性能。该发明中制备的功能添加剂里有一定比例的镁砂细粉，而铝矾土熟料中的Fe

在一些实施例中，所述功能添加剂的制备方法包括：按照质量百分数计算，总量为100％，将97wt％规格的硅微粉45％～55％、99wt％规格的镁砂微粉35％～45％、高纯低钠活性α-Al

在一些实施例中，所述功能添加剂置于行星式球磨机中进行干法研磨，研磨后测试粒度要求满足中位径D50在2.0-3.5um范围内。

在一些实施例中，功能添加剂的连续研磨时间为6-10小时。

本发明开发的快速烘烤浇注料引入自行研发的功能添加剂，该添加剂可使得浇注料具有优异的分散和可快速烘烤特性。其理论依据：在浇注料体系中，97wt％规格的硅微粉颗粒表面水化后所形成的Si-OH键(硅胶)，脱水后聚合而形成牢固的由Si-OH键结合的微粉网状链结构来提供结合强度。但是只采用硅微粉作结合剂，试样的强度较低，所以在硅灰基础上引入高纯进口镁砂细粉，依靠SiO

传统浇注料虽然比较致密,但实际上仍有较多的微隙孔洞中填满水,升温排除水后,衬体内会留有许多孔隙，而快速烘烤浇注料的目的就是要尽可能消除材料中的缝隙和孔洞，此添加剂中的硅微粉和α-Al

该功能添加剂是经过一定时间研磨而成，因此其中的原料都具有很好的反应活性，可在浇注料中发挥重要的作用。该添加剂既能替代常规浇注料中的水泥，同时也具有减水剂的效果，其在浇注料中的引入会解决浇注料在快速烘烤时出现爆裂、坍塌等问题，实现耐材快速烘烤。

在一些实施例中，电熔锆莫来石微粉中Al

在一些实施例中，所述煅烧级α-Al

本发明采用的电熔锆莫来石是在Al

而选用的煅烧级α-Al

在一些实施例中，所述工业级99wt％乳酸铝粉末中有效成分≥99％，熔点＞300℃，pH(100g/l,25℃)＝3.0～4.0。

在一些实施例中，防爆纤维为聚丙烯材质，长度＝5～6mm，直径＝4～6um，熔融温度＝100℃。

本发明采用的工业级99wt％乳酸铝粉末是一种新型碱式乳剂防爆剂，由羟化铝离子聚合的多核络合物组成，分子式为Al(OH)

而选用的防爆纤维在浇注料中是解决防爆裂的常用方法。纤维防爆原理是在浇注料中添加一定量的低熔点有机纤维，浇注料受热后纤维迅速收缩、熔融或碳化，在耐火材料中形成细长的气孔，有利于浇注料内因加热产生的水蒸气迅速排出去。浇注料内的水蒸气迅速排出，而不是聚集在浇注体内形成较大的蒸汽压力，提高了浇注料的抗爆裂性。该有机纤维的加入不发生化学反应，施工过程的影响因素较小，容易控制，没有危险性，但加入过多会影响浇注料的流动性和结构稳定性，本发明中引入0.10％有机防爆纤维。

第一方面，本发明提供一种可快速烘烤耐火浇注料的制备方法，具有同样的作用。

本发明提供的快速烘烤浇注料的制备方法，包括如下操作步骤：

(1)按照质量百分数计算，总量为100％，将97wt％规格的硅微粉45％～55％、99wt％规格的镁砂微粉35％～45％、高纯低钠活性α-Al

(2)将铝矾土熟料、电熔锆莫来石微粉、煅烧级α-Al

(3)按照配方比例将功能添加剂A、预混料B放入强制混料机中混合均匀，得到可快速烘烤耐火浇注料。

上述制得的一种可快速烘烤耐火浇注料，按照质量百分数计算，包括如下化学组分：Al

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过自主研发的功能添加剂具有很高的活性。在浇注料体系中，硅微粉颗粒表面水化后所形成硅胶，脱水后聚合而形成牢固的微粉网状链结构来提供结合强度。同时具有一定活性镁砂的细粉，依靠SiO

2.本发明选用的乳酸铝可以大大改善快速烘烤浇注料的防爆裂性，因为乳酸铝脱水胶化后会在基质中产生网状微裂纹从而增大材料的透气率，可防止浇注料的爆裂。同时该发明中也引入了一定量的防爆纤维可以解决耐火材料快速烘烤引起的爆裂问题。

3.本发明中，自主研发的功能添加剂及乳酸铝的引入使得该快速烘烤浇注料具有施工简单，不存在溶液运输问题，施工后生坯强度高，可立即进行快速烘烤，大大缩短烘烤周期，节省烘烤费用，而且还可以快速投入生产，快速产生价值和经济效益。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。本申请中，若无特别说明，％是指质量百分比。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有陈述，否则所有表达量、百分数或比例的数字及本说明书和所附权利要求书中所用的其它数值被理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。此外，本文公开的所有范围都包括端点在内且可独立组合。

实施例1：一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法

(1)将45g的97wt％规格的硅微粉、45g的99wt％规格的镁砂微粉、6g高纯低钠活性α-Al

(2)将72g铝矾土熟料、8g电熔锆莫来石微粉、2g工业级99％乳酸铝粉末和0.1g防爆纤维放入混料机中，预混5min，得到预混料A；

(3)将6g煅烧级α-Al

(4)称取步骤(1)得到的功能添加剂9.9g、步骤(2)得到的预混料A和步骤(3)得到的预混料B放入强制混料机中，混合15min，待所有原料混合均匀后，出料，即得到可快速烘烤耐火浇注料。

实施例2：一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法

(1)将50g的97wt％规格的硅微粉、40g的99wt％规格的镁砂微粉、8g高纯低钠活性α-Al

(2)将75g铝矾土熟料、7g电熔锆莫来石微粉、1.5g工业级99％乳酸铝粉末和0.1g防爆纤维放入混料机中，预混5min，得到预混料A；

(3)将5.5g煅烧级α-Al

(4)称取步骤(1)得到的功能添加剂7.9g、步骤(2)得到的预混料A和步骤(3)得到的预混料B放入强制混料机中，混合15min，待所有原料混合均匀后，出料，即得到可快速烘烤耐火浇注料。

实施例3：一种可快速烘烤耐火浇注料及其制备方法

(1)将55g的97wt％规格的硅微粉、35g的99wt％规格的镁砂微粉、5g高纯低钠活性α-Al

(2)将77g铝矾土熟料、9g电熔锆莫来石微粉、1.0g工业级99％乳酸铝粉末和0.1g防爆纤维放入混料机中，预混5min，得到预混料A；

(3)将5g煅烧级α-Al

(4)称取步骤(1)得到的功能添加剂5.9g、步骤(2)得到的预混料A和步骤(3)得到的预混料B放入强制混料机中，混合15min，待所有原料混合均匀后，出料，即得到可快速烘烤耐火浇注料。

对比例1

一种无水泥耐火浇注料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将72g铝矾土熟料、8g电熔锆莫来石微粉、2g工业级99％乳酸铝粉末和0.1g防爆纤维放入混料机中，预混5min，得到预混料A；

(2)将6g煅烧级α-Al

(3)称取8.9g可水合氧化铝ρ-Al2O3、0.5g的三聚磷酸钠和0.5g的六偏磷酸钠、步骤(1)得到的预混料A和步骤(2)得到的预混料B放入强制混料机中，混合15min，待所有原料混合均匀后，出料，即得到无水泥耐火浇注料。

对比例2

一种无水泥耐火浇注料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将45g的97wt％规格的硅微粉、45g的99wt％规格的镁砂微粉、6g高纯低钠活性α-Al

(2)将72g铝矾土熟料、8g电熔锆莫来石微粉和0.1g防爆纤维放入混料机中，预混5min，得到预混料A；

(3)将6g煅烧级α-Al

(4)称取步骤(1)得到的功能添加剂9.9g、步骤(2)得到的预混料A和步骤(3)得到的预混料B放入强制混料机中，混合15min，待所有原料混合均匀后，出料，即得到无水泥耐火浇注料。

将实施例1-3和对比例1-2所制备的耐火浇注料测定同加水量下浇注性能，包括润湿时间、振动流动值、凝固时间；用三联模将浇注料分别浇注成40×40×160mm尺寸标准试块，并测试24小时养护强度、1000℃和1550℃烧后强度与体积变化；并测试样块在相应温度下的抗折和耐压强度。同时将每组浇注料做成100×100×100mm的样块测试抗爆裂性能，将浇注好的样块脱模后放入重烧炉中，以7℃/min的升温速度从室温升温至1000℃，在此过程中记录浇注料爆裂的温度作为评判材料是否可以快速烘烤的依据。

测试结果如下表所示：

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抗爆裂试验结果如下表所示：

备注：v-代表该浇注料通过该温度的抗爆裂试验，x-代表该浇注料在该温度下发生爆裂；烧后体积变化率中“+”代表体积膨胀，“-”代表体积收缩。

浇注料抗爆裂性能评价：

1.未达到550℃：抗爆裂性能低的耐火浇注料；

2.550℃-750℃：抗爆裂性能普通的耐火浇注料，施工后不能快速烘烤；

3.750℃-1000℃：抗爆裂性能非常优异的耐火浇注料，施工后可进行快速烘烤；

同样加水量下润湿时间越短、振动流动值越高和凝固时间不超过120min，代表着浇注料在现场的施工性能越优异；烧后体积变化率代表着材料在使用时的体积稳定性，其数值越小代表着体积越稳定；高温烧损率意味着材料在经历高温后的重量损失，损失越大代表材料高温性能越差；抗爆裂试验结果可以表征材料经过快速升温超越该温度是否爆裂的特性，通过测试的温度越高，其抗爆裂性能越优异。从上述表中可以看出，本发明实施例所制备的可快速烘烤耐火浇注料具有优异的浇注性能，且生坯强度以及中高温性能非常优异，非常适合快速烘烤而不爆裂，可满足铸造和铝工业现场施工后快速烘烤的工况需求。

最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。