本发明属于耐火浇注料技术领域。具体涉及一种保温耐磨耐火浇注料及其制备方法。
背景技术：
保温耐磨耐火材料由于具有导热系数小和耐磨性强的特点而广泛应用于高温工业窑炉的内衬，但高温工业窑炉运行条件复杂多变，且随着节能减排的推进，进而对内衬材料的服役性能提出了更为严苛的要求。
目前，保温耐磨耐火材料主要包括刚玉质、莫来石质和非氧化物系耐火材料。
刚玉质保温耐磨耐火材料具有耐高温、强度大及耐磨性强的特点，但刚玉质保温耐磨耐火材料的热膨胀率高和导热系数较大，易发生热剥落损毁，且降低了材料的保温效果。
莫来石质保温耐磨耐火材料的导热系数较小，且耐磨损和抗化学侵蚀性强，但al2o3-sio2二元系的热力学稳定性较差，可与常见杂质组分反应(如mgo、cao和fe2o3等)生成低熔点物相，降低材料的高温性能；此外，自然界几乎没有莫来石矿，主要通过人工合成，这进一步加大了保温耐磨耐火材料的开发成本。
非氧化物系耐火材料(如sic、si3n4和si2n2o及其它硼化物、碳化物、氮化物等复合材料)的耐高温性好、耐磨性强和抗侵蚀性能优良，但其抗氧化性差，高温条件下在空气或氧化性气氛中不能稳定存在，进而阻碍了其工业应用。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和成本低的保温耐磨耐火浇注料的制备方法，用该方法制备的保温耐磨耐火浇注料的热导率低、耐磨性强、流动性好和施工性能好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
第一步、按γ-al2o3微粉∶氧化铈细粉的质量比为(2.0～3.0)∶1；将所述γ-al2o3微粉和所述氧化铈细粉加入搅拌机中，混合均匀，得到混合料。
第二步、将所述混合料置于马弗炉中，在空气气氛和1500～1780℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，破碎，球磨至粒度≤60μm，得到热处理料。
第三步、按棕刚玉∶板状刚玉∶六铝酸钙∶ρ-al2o3∶所述热处理料的质量比为(3.5～4.0)∶(1.5～2.0)∶(2.0～2.5)∶(1.0～1.5)∶1，将所述棕刚玉、所述板状刚玉、所述六铝酸钙、所述ρ-al2o3和所述热处理料加入搅拌机中，混合10～15分钟，得到预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5～8wt％的二氧化钛溶胶，搅拌均匀，即得保温耐磨耐火浇注料。
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥99wt％，所述γ-al2o3微粉的粒度≤60μm。
所述氧化铈细粉的ceo2含量≥99.5wt％，所述氧化铈细粉的粒度≤60μm。
所述棕刚玉的al2o3含量≥96wt％，所述棕刚玉的粒度为3～5mm。
所述板状刚玉的al2o3含量≥99wt％，所述板状刚玉的粒度为0.1～2mm。
所述六铝酸钙的主要化学成分是：al2o3含量为92～93wt％，cao含量为6～7wt％；所述六铝酸钙的粒度≤80μm。
所述ρ-al2o3的al2o3含量≥99wt％，所述ρ-al2o3的粒度≤60μm。
所述二氧化钛溶胶的tio2含量为10～15wt％。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明仅需将γ-al2o3微粉和氧化铈细粉混合，热处理后进行配料和预混，再加入二氧化钛溶胶搅拌即可，制备工艺简单和成本低。
2、本发明选用刚玉和六铝酸钙为主要原料，结合了刚玉强度高及六铝酸钙导热系数低的特点，提高材料的耐磨性，降低材料的热导率。
3、本发明通过二氧化钛溶胶结合，利用原料组分在高温服役过程中的原位固溶反应，增强颗粒骨料与基质的结合，提升浇注料的强度和耐磨性。
4、本发明选用无水泥结合，增强浇注料的流动性，利于施工。
本发明制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.0～3.5w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为65～70％；耐磨性试验磨损量为2.5～3.0cm3；常温耐压强度为38～43mpa。
因此，本发明具有工艺简单和成本低的特点；所制备的保温耐磨耐火浇注料的热导率低、耐磨性强、流动性好和施工性能好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥99wt％，所述γ-al2o3微粉的粒度≤60μm。
所述氧化铈细粉的ceo2含量≥99.5wt％，所述氧化铈细粉的粒度≤60μm。
所述棕刚玉的al2o3含量≥96wt％，所述棕刚玉的粒度为3～5mm。
所述板状刚玉的al2o3含量≥99wt％，所述板状刚玉的粒度为0.1～2mm。
所述六铝酸钙的主要化学成分是：al2o3含量为92～93wt％，cao含量为6～7wt％；所述六铝酸钙的粒度≤80μm。
所述ρ-al2o3的al2o3含量≥99wt％，所述ρ-al2o3的粒度≤60μm。
所述二氧化钛溶胶的tio2含量为10～15wt％。
实施例1
一种保温耐磨耐火浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按γ-al2o3微粉∶氧化铈细粉的质量比为(2.0～2.4)∶1；将所述γ-al2o3微粉和所述氧化铈细粉加入搅拌机中，混合均匀，得到混合料。
第二步、将所述混合料置于马弗炉中，在空气气氛和1500～1612℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，破碎，球磨至粒度≤60μm，得到热处理料。
第三步、按棕刚玉∶板状刚玉∶六铝酸钙∶ρ-al2o3∶所述热处理料的质量比为(3.5～3.7)∶(1.5～1.7)∶(2.0～2.2)∶(1.0～1.2)∶1，将所述棕刚玉、所述板状刚玉、所述六铝酸钙、所述ρ-al2o3和所述热处理料加入搅拌机中，混合10～15分钟，得到预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5～7wt％的二氧化钛溶胶，搅拌均匀，即得保温耐磨耐火浇注料。
本发明制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.0～3.2w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为65～67％；耐磨性试验磨损量为2.5～2.7cm3；常温耐压强度为38～40mpa。
实施例2
一种保温耐磨耐火浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按γ-al2o3微粉∶氧化铈细粉的质量比为(2.2～2.6)∶1；将所述γ-al2o3微粉和所述氧化铈细粉加入搅拌机中，混合均匀，得到混合料。
第二步、将所述混合料置于马弗炉中，在空气气氛和1556～1668℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，破碎，球磨至粒度≤60μm，得到热处理料。
第三步、按棕刚玉∶板状刚玉∶六铝酸钙∶ρ-al2o3∶所述热处理料的质量比为(3.6～3.8)∶(1.6～1.8)∶(2.1～2.3)∶(1.1～1.3)∶1，将所述棕刚玉、所述板状刚玉、所述六铝酸钙、所述ρ-al2o3和所述热处理料加入搅拌机中，混合10～15分钟，得到预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料5～7wt％的二氧化钛溶胶，搅拌均匀，即得保温耐磨耐火浇注料。
本发明制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.1～3.3w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为66～68％；耐磨性试验磨损量为2.6～2.8cm3；常温耐压强度为39～41mpa。
实施例3
一种保温耐磨耐火浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按γ-al2o3微粉∶氧化铈细粉的质量比为(2.4～2.8)∶1；将所述γ-al2o3微粉和所述氧化铈细粉加入搅拌机中，混合均匀，得到混合料。
第二步、将所述混合料置于马弗炉中，在空气气氛和1612～1724℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，破碎，球磨至粒度≤60μm，得到热处理料。
第三步、按棕刚玉∶板状刚玉∶六铝酸钙∶ρ-al2o3∶所述热处理料的质量比为(3.7～3.9)∶(1.7～1.9)∶(2.2～2.4)∶(1.2～1.4)∶1，将所述棕刚玉、所述板状刚玉、所述六铝酸钙、所述ρ-al2o3和所述热处理料加入搅拌机中，混合10～15分钟，得到预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料6～8wt％的二氧化钛溶胶，搅拌均匀，即得保温耐磨耐火浇注料。
本发明制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.2～3.4w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为67～69％；耐磨性试验磨损量为2.7～2.9cm3；常温耐压强度为40～42mpa。
实施例4
一种保温耐磨耐火浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、按γ-al2o3微粉∶氧化铈细粉的质量比为(2.6～3.0)∶1；将所述γ-al2o3微粉和所述氧化铈细粉加入搅拌机中，混合均匀，得到混合料。
第二步、将所述混合料置于马弗炉中，在空气气氛和1668～1780℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，破碎，球磨至粒度≤60μm，得到热处理料。
第三步、按棕刚玉∶板状刚玉∶六铝酸钙∶ρ-al2o3∶所述热处理料的质量比为(3.8～4.0)∶(1.8～2.0)∶(2.3～2.5)∶(1.3～1.5)∶1，将所述棕刚玉、所述板状刚玉、所述六铝酸钙、所述ρ-al2o3和所述热处理料加入搅拌机中，混合10～15分钟，得到预混料。
第四步、向所述预混料中加入占所述预混料6～8wt％的二氧化钛溶胶，搅拌均匀，即得保温耐磨耐火浇注料。
本发明制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.3～3.5w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为68～70％；耐磨性试验磨损量为2.8～3.0cm3；常温耐压强度为41～43mpa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式仅需将γ-al2o3微粉和氧化铈细粉混合，热处理后进行配料和预混，再加入二氧化钛溶胶搅拌即可，制备工艺简单和成本低。
2、本具体实施方式选用刚玉和六铝酸钙为主要原料，结合了刚玉强度高及六铝酸钙导热系数低的特点，提高材料的耐磨性，降低材料的热导率。
3、本具体实施方式通过二氧化钛溶胶结合，利用原料组分在高温服役过程中的原位固溶反应，增强颗粒骨料与基质的结合，提升浇注料的强度和耐磨性。
4、本具体实施方式选用无水泥结合，增强浇注料的流动性，利于施工。
本具体实施方式制备的保温耐磨耐火浇注料经测定：导热系数为3.0～3.5w·m-1·k-1；30～35℃振动流动值为65～70％；耐磨性试验磨损量为2.5～3.0cm3；常温耐压强度为38～43mpa。
因此，本具体实施方式具有工艺简单和成本低的特点；所制备的保温耐磨耐火浇注料的热导率低、耐磨性强、流动性好和施工性能好。