一种溶胶结合炉缸自流浇注料的制作方法

本发明属于耐火材料，具体涉及一种溶胶结合炉缸自流浇注料。

背景技术：

1、高炉炼铁技术是目前生产铁的主要方法。高炉通常采用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬，高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。其中，高炉炉缸是高炉炼铁过程中的关键部位，其性能决定了高炉的服役寿命。由于高炉炉缸在工作过程中长期受到铁水物理旋流、涡流和化学侵蚀，造成炉缸炉衬的熔损和破坏，因此，需要对高炉炉缸的炉衬材料进行改进，以延长高炉的使用寿命。

2、高炉炉缸的炉衬材料通常采用浇注料制备，为了使浇注料中不同粒度的原料更好的结合，需要加入结合剂。水泥由于其早期强度提升快，且强度高，是目前结合性能最好的结合剂。但是由于水泥中含有的氧化钙在高温下会与浇注料或渣中的氧化铝、氧化硅生成低熔点的钙长石或钙黄长石，其熔点大约在1300℃左右，在使用温度下形成液相，导致浇注料的高温性能下降。硅溶胶具有较好的粘结性，可以替代铝酸盐水泥作为浇注料的结合剂进行使用，将硅溶胶作为浇注料的结合剂，不仅不会引入氧化钙，还可以改善浇注料的中高温强度，提高浇注料的体积稳定性。但是，为了使硅溶胶结合浇注料能够快速烘干，通常需要向浇注料中加入铝粉，铝粉与硅溶胶中的水反应，生成氢气，达到快速排水的效果，但是产生的氢气会在材料基质中形成通孔，使材料致密度下降，强度降低，高温性能下降。因此，目前已有的硅溶胶结合浇注料的高温性能仍需提高。

技术实现思路

1、本发明为解决目前为使溶胶结合浇注料能快速烘干而加入铝粉后，铝粉与硅溶胶中的水反应生成的氢气在材料基质中形成通孔，使材料致密度下降，高温性能下降的技术问题，而提供了一种溶胶结合炉缸自流浇注料，通过加入碳化铬、金属铝粉、金属钛粉，三者在使用过程中高温下原位生成具有高熔点、高硬度、高热稳定性、高抗氧化性且致密性高的钛铝碳三元层状陶瓷，填充通孔，使浇注料具有显著更高的高温性能。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种溶胶结合炉缸自流浇注料，包括以下质量百分比的组分：

3、白刚玉70%-80%、碳化硅8%-14%、α-氧化铝4%-9%、锆硅灰2%-8%、碳化铬0.05%-0.3%、金属铝粉0.05%-0.3%、金属钛粉0.05%-0.3%、有机纤维0.01%-0.1%、促凝剂0.3%-1.2%；上述组分的质量百分比的总和为100%；

4、还包括占上述组分总质量6%-15%的硅溶胶。

5、优选地，包括以下质量百分比的组分：

6、白刚玉73.4%-77%、碳化硅10.45%-12.95%、α-氧化铝5%-8%、锆硅灰4%-6%、碳化铬0.1%-0.2%、金属铝粉0.1%-0.2%、金属钛粉0.1%-0.2%、有机纤维0.01%-0.05%、促凝剂0.5%-1%；上述组分的质量百分比的总和为100%；

7、还包括占上述组分总质量6%-10%的硅溶胶。

8、优选地，还包括质量百分比为0.5%-1%的固体结合剂，所述固体结合剂为磷酸盐类固体结合剂。

9、优选地，碳化铬：金属铝粉：金属钛粉的质量比为1：0.5-2：0.5-2。

10、优选地，所述白刚玉包括粒度为8-5mm的颗粒、粒度为5-3mm的颗粒、粒度为3-1mm的颗粒、粒度为1-0mm的颗粒和粒度为325目的细粉；

11、且粒度为8-5mm的颗粒：粒度为5-3mm的颗粒：粒度为3-1mm的颗粒：粒度为1-0mm的颗粒：粒度为325目的细粉的质量比为1.4-2：1.4-2：1.4-2：1.4-2：1。

12、优选地，所述白刚玉中，al2o3≥99wt%、fe2o3≤0.05wt%；所述白刚玉颗粒的体积密度≥3.5g/cm3。

13、优选地，所述促凝剂为水泥。

14、优选地，所述水泥中，al2o3≥79wt%、fe2o3≤0.2wt%、sio2≤0.5wt%。

15、优选地，所述锆硅灰中，sio2＞96wt%，zro2＜3wt%，灼减＜0.05wt%。

16、优选地，所述碳化硅包括粒度为1~0mm的颗粒和粒度为325目的细粉；

17、且粒度为1~0mm的颗粒：粒度为325目的细粉的质量比为1-1.5：1。

18、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

19、本发明的溶胶结合炉缸自流浇注料，其中，金属铝粉为浇注料的防爆剂，金属铝粉可与硅溶胶结合剂中的水反应，生成氢气，在材料内部形成细小通孔，可快速排除材料内部多余的水分，防止材料高温爆裂，并且使浇注料可快速烘干；而形成的细小通孔使材料致密性下降，影响浇注料的高温性能，为此，本发明实施例的溶胶结合炉缸自流浇注料通过加入碳化铬、金属钛粉，碳化铬、金属铝粉、金属钛粉三者在使用过程中高温下（约1500℃）可原位生成主要成分为ti3alc2、ti2alc的钛铝碳三元层状陶瓷，钛铝碳三元层状陶瓷既具有类似金属的高导电、导热性、高温塑性和可机械加工性，同时具有陶瓷的致密性、高熔点、高硬度、高耐磨性、高热稳定性和良好的抗氧化性能，该具有高熔点、高硬度、高热稳定性、高抗氧化性且致密性高的陶瓷结构分散在基质中，填充氢气产生的通孔，可使浇注料的高温性能显著提高。

技术特征：

1.一种溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：

3.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的溶胶结合炉缸自流浇注料，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种溶胶结合炉缸自流浇注料，包括以下质量百分比的组分：白刚玉70%‑80%、碳化硅8%‑14%、α‑氧化铝4%‑9%、锆硅灰2%‑8%、碳化铬0.05%‑0.3%、金属铝粉0.05%‑0.3%、金属钛粉0.05%‑0.3%、有机纤维0.01%‑0.1%、促凝剂0.3%‑1.2%；上述组分的质量百分比的总和为100%；还包括占上述组分总质量6%‑15%的硅溶胶。该溶胶结合炉缸自流浇注料通过加入碳化铬、金属铝粉、金属钛粉，三者在使用过程中高温下原位生成具有高熔点、高硬度、高热稳定性、高抗氧化性且致密性高的钛铝碳三元层状陶瓷，填充通孔，使浇注料具有显著更高的高温性能。

技术研发人员：王佳宁,刘琳琳,王皓,邵俊宁,张晗,刘东,颜浩,赵伟,刘美荣,高梅
受保护的技术使用者：北京利尔高温材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11