一种金属结合高强度长寿命耐火材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属结合高强度长寿命耐火材料及制备方法，其特征在于所述的耐火材料质量百分组成为：刚玉或者镁砂20?30％，石英砂10?20％，蓝晶石5?10％，氧化铝微粉或氧化镁微粉20?30％，硅微粉和水泥10?20％，外加①钢纤维为总物料的30?45wt％，②添加剂为总物料的0.2?0.4％。本发明采用浇注工艺制备以提高耐火材料中钢纤维的含量。本发明提供的耐火材料中钢纤维含量高达45wt％，显示出优异的物化性能。
【专利说明】
-种金属结合高强度长寿命耐火材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明设及一种金属结合高强度长寿命耐火材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着国家政策"供给侧、去产能、补短板、降成本"的战略调整，发展高品质、高技术 含量的钢品是钢铁行业的一个必然趋势。作为与钢铁相辅相成的耐火材料，高性能的产品 也就成为其中的一个关键环节。目前为了提高耐火材料的强度、热导性、抗热震性等，主要 的方法是添加不诱钢钢纤维，关于不诱钢钢纤维应用于耐火材料的效果已有大量的报导， 也已经在实际中得到普遍使用，并取得了显著效果。添加不诱钢钢纤维的耐火材料强度增 大，烧成后钢纤维氧化成氧化铁和氧化铭，运促进了烧结和钢纤维与基体之间的结合，使耐 火材料的刚性增加，抗热震性上升和高溫抗折强度增加。并且随着钢纤维含量的增加，钢纤 维逐渐转变成主体材料，其热导性、强度、热震性、耐磨性、抗渣性都能得到很大的提升。
[0003] 国内虽有大量的钢纤维耐火材料的报导，但一般钢纤维加入量仅为%~ 6.5wt%左右。对于高含量钢纤维耐火材料，则鲜有报导。钢纤维的特性，工艺上的复杂性， 特别是成型的困难，因此至今形成产业化的很少。本发明欲提供的一种金属结合高强度长 寿命耐火材料。
[0004] CN 101734934 A公开了一种高强度钢纤维诱注料，它包含50~60wt%的侣抓±、 20~30wt%的栋刚玉、5wt%氧化侣、5~lOwt%的碳化娃、5~lOwt%的水泥、2wt%的钢纤 维。材料耐压强度1 OOMPa、抗折强度1 OMPa、线变化《0.4 %、体积密度2.85g/cm3。
[000引又如，CN 104446268 A公开了一种鱼雷罐罐口钢纤维诱注料，含有8~5mm高侣骨 料15~25%，5~3mm高侣骨料20~30%，3~0mm高侣骨料20~30%，高侣粉10~15%，白刚 玉粉5~10%，娃微粉3~8%，氧化侣粉2~5%和不诱钢纤维0.2~1%。产品耐高溫，抗破损 能力强，热稳定好，不仅提高鱼雷罐的使用寿命，降低耐材生产成本。
[0006] US 043662552公开了一种钢纤维增强诱注料，含有35目的抓±粉、侣酸巧水泥，糞 横酸甲醒高效减水剂、4%的钢纤维，通过注浆工艺成型。提高产品的体积稳定型和抗破损 能力。
[0007] 综上所述，当前诱注料采用钢纤维补强，钢纤维的含量<5%，而高钢纤维耐火材 料稀有报道。钢纤维的加入增加耐火材料刚性，提高抗热震性和高溫抗折强度，所W本申请 拟根据行业对高效耐火材料的需求，提供了一种高钢纤维含量的高性能金属结合高强度长 寿命耐火材料及其制备方法，通过预铺设钢纤维(310#、波纹型），再结合材料注浆方法制备 本产品。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于，提供一种金属结合高强度长寿命耐火材料及其制造方法，克 服现有技术中存在的缺陷，为了叙述方便起见，本发明特作W下定义:所述的金属结合高强 度长寿命耐火材料是指按本发明所述的材料组成注浆成型后得到的目标物。
[0009] 本发明设及一种金属结合高强度长寿命耐火材料的制造方法，其特征在于，所述 金属结合高强度长寿命耐火材料由包括下列步骤的制备方法制得：
[0010] (1)将包括氧化侣质、氧化儀质、氧化娃质、增强结合剂等原料分别称量；
[0011] (2)根据模具类型定时定量的加入钢纤维，震捣密实。
[0012] (3)将称量好的原料加入揽拌机中，再加入水、添加剂等揽拌均匀，加水量一般为 物料总重的14-15wt %。
[OOU] (4)将混合好后的料浆诱注至模具中，自然干燥24h.，脱模110°〇2地.，得到目标 物。
[0014] 其中，W所用原料的总重量为100%计，48目~120目刚玉或者儀砂占20~30wt%， 100目~320目石英砂占10~20wt%，80目~120目蓝晶石占5~lOwt%，氧化侣微粉或者氧 化儀微分占20~30wt%，娃微粉和东台70水泥占10~20wt%。外加的添加剂为总物料重量 的0.2~0.4wt%;外加的钢纤维为总物料重量的35~45wt%。添加剂为Ξ聚憐酸钢、六偏憐 酸钢、Fs-20、巧樣酸、小苏打或聚径酸高效减水剂的一种、二种或Ξ种。
[001引所述刚玉的标准为Al203>98%，Fe203《0.4%。
[0016] 所述儀砂的标准为MgO>97%，Fe2〇3《0.8%。
[0017] 所述石英砂的标准为Si〇2>97%，Fe2〇3《0.5%。
[001引所述氧化侣微粉的标准为Al203>98.5%，Fe203《0.3%。
[0019] 所述氧化儀微粉的标准为Mg0>97%，Fe2〇3《0.8%。
[0020] 所述娃微粉的标准为Si化>97%。
[0021] 所述水泥的标准为Al2〇3>69%。
[0022] 所述钢纤维的标准为型号301拇皮浪型，长度25~30mm>90%，18~22根/克。
[0023] 本发明的优点在于耐压强度高、抗折强度高、抗热震稳定性好，热导性能好、在高 溫下具有微膨胀的性能、耐磨性能优良等优点。随着诱注料中无机材料含量减少和钢纤维 含量的增加，钢纤维逐渐转变成主体材料，其热导性、强度、热震性、耐磨性、抗渣性、使用寿 命都能得到很大的提升。（见表1)
[0024] 表1本发明提供的耐火材料与现有技术对比
[0025]
【具体实施方式】
[0026] 在本发明一个优选的技术方案中，耐材部分可W选择侣-儀-娃中单种组或者复合 组成；
[0027] 在本发明又一个优选的技术方案中，本发明采用的注浆的制备工艺，W提高耐火 材料中钢纤维的含量；
[0028] 在本发明另一个优选的技术方案中，所用钢纤维为圆柱形钢纤维，减少料浆灌入 阻力；
[0029] W下通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。 因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
[0030] 实施例1
[0031] 将27wt% (48目~320目）的刚玉、20wt% (100目~320目）的石英砂，8wt% (80目~ 120目）的蓝晶石，25wt %的氧化侣微粉，1 Owt %娃微粉、1 Owt %的东台70水泥，总物料重量 的添加剂(Fs-20、巧樣酸或小苏打中一种、二种或Ξ种)0.2~0.4wt%精确称量后预揽拌均 匀。
[0032] 在40*40*160mm的模具中加入钢纤维(总物料重量的35wt% )振捣密实。
[0033] 本发明耐火材料的施工加水量为15wt%，其他使用方法按照一般注浆料的施工方 法进行，无需经过特殊养护。
[0034] 目标物的体积密度3.2g/cm3、抗折强度>45MPa(1200°C )、耐压强度> 120M化 (1200 °C)、线变化率0.86 % (1200 °C )、高溫抗折> 8M化、热震性能好（1100 °C/0.5h. 10次水 冷强度损失6% )和耐磨性能优良（1200°C/5h.体积仅减少4.1 % )。
[0035] 实施例2
[0036] 将20wt %的（40目~320目）97电烙儀砂，5wt %电烙儀砂微粉，20wt% (100目~320 目）石英砂，25wt %氧化侣微粉，1 Owt %娃灰，lOwt %东台70水泥，lOwt % (80目~120目）蓝 晶石，总物料重量的添加剂(六偏、巧樣酸或小苏打中任一种或二种、Ξ种)0.2~0.4wt %精 确称量后预揽拌均匀。
[0037] 在40*40*160mm的模具中加入钢纤维(总物料重量的45wt% )振捣密实。
[0038] 本项发明耐火材料的施工加水量为14~15wt %，其他使用方法按照一般注浆料的 施工方法进行，无需经过特殊养护。
[0039] 目标物的体积密度3.1 g/cm3、1200°C抗折强度>45MPa、1200°C的耐压强度> 115MPa、线变化0.93%(1300°C)、高溫抗折> 8MPa、热震性能好（1100 °C /0.5h. 10次水冷强 度损失5% )和耐磨性能优良（1200°C/5h.体积减少3.5% )。
[0040] 所述刚玉的标准为412〇3>98%^62〇3《0.4%;粒径为48目~320目；
[0041 ] 所述儀砂的标准为1邑0>97%，尸62〇3《0.8%;粒径为48目~320目；
[0042] 所述石英砂的标准为Si化>97%，Fe2化《0.5%;粒径为100目~320目；
[0043] 所述蓝晶石的粒径为80目~120目；
[0044] 所述氧化侣微粉的标准为Al2〇3>98.5%，Fe2〇3《0.3%;
[0045] 所述氧化儀微粉的标准为Mg0>97%，Fe2〇3《0.8% ;
[0046] 所述娃微粉的标准为Si化>97%;
[0047] 所述水泥的标准为Al2〇3>69% ;牌号为东台70;
[004引所述的钢纤维的标准型号为301拇皮浪型，长度25-30mn>90% ;
[0049]外加添加剂为Ξ聚、六偏、Fs-20、巧樣酸、小苏打或聚径酸高效减水剂的一种、二 种或Ξ种。
【主权项】
1. 一种金属结合高强度长寿命耐火材料，其特征在于所述的耐火材料质量百分组成 为： 刚玉或者儀砂 20-30% 石英砂 10-20% 蓝晶石 5-10% 氧化铅微粉或氧化镇微粉 20-30% 娃微粉和水泥 10-20% 外加①钢纤维为总物料的 30-45wt% (D添加剂为总物料的 0.2-0.4%。2. 按权利要求所述的耐火材料，其特征在于： 所述刚玉的标准为412〇3>98%，尸62〇3《0.4%;粒径为48目~320目； 所述儀砂的标准为Mg0>97%，Fe2〇3《0.8% ;粒径为48目~320目； 所述石英砂的标准为Si化>97%，Fe2化《0.5% ;粒径为100目~320目； 所述蓝晶石的粒径为80目~120目； 所述氧化侣微粉的标准为Al2〇3>98.5%，Fe2〇3《0.3%; 所述氧化儀微粉的标准为Mg0>97%，Fe2化《0.8% ; 所述娃微粉的标准为Si化>97% ; 所述水泥的标准为Al2〇3 >69 %;牌号为东台70; 所述的钢纤维的标准型号为301拇皮浪型，长度25-30皿>90 %; 外加添加剂为Ξ聚憐酸钢、六偏憐酸钢、Fs-20、巧樣酸、小苏打或聚径酸减水剂的一 种、二种或Ξ种。3. 按权利要求1所述的耐火材料，其特征在于所述的耐火材料质量百分组成为： 剛玉 27% 巧英砂 20% 避轟石 S% 氧化铅微粉 25% 珪微粉 10% 东台70水泥 10% 外加钢纤维为总物料质量的35wt% W及0.2~0.4wt%的添加剂。4. 按权利要求1所述的耐火材料，其特征在于所述的耐火材料质量百分组成为： 电烙儀砂 20% 电烙儀砂微粉 5% 石英砂 20% 氧化铅微粉 25% 藍晶石 10% 娃微粉 10% 东合70水游 10% 外加总物料质量45wt %的波浪型钢纤维和总物料重量的添加剂0.2~0.4wt %。5. 按权利要求1、3或4所述的耐火材料，其特征在于所述的外加钢纤维型号为301拇皮浪 型、446#钢纤维或圆柱型钢纤维。6. 按权利要求5所述的耐火材料，其特征在于301#波浪型钢纤维的长度为25~30mm> 90%，18~22根/克。7. 按权利要求3所述的耐火材料，其特征在于体积密度为3.2g/cm3，1200°C时的抗折强 度> 45MPa，1200 °C耐压强度> 120MPa，1200 °C时的线变化率0.86 %，高溫抗折> 8MPa，1100 °C0.化10次水冷强度随时6%，1200°C经化研磨后体积仅减少4.1 %。8. 按权利要求4所述的耐火材料，其特征在于体积密度为3. Ig/cm3，1200°C时的抗折强 度> 45MPa，1200 °C耐压强度> 115MPa，1300 °C时的线变化率0.93 %，高溫抗折> 8MPa，1100 °C0.化10次水冷强度损失5%，1200°C经化研磨后体积减少3.5%。9. 制备如权利要求1-6中任一项所述的耐火材料的方法，其特征在于采用注浆制备工 艺，W提高耐火材料中钢纤维含量。10. 按权利要求9所述的方法，其特征在于制备步骤为： (1) 将包括氧化侣质、氧化儀质、氧化娃质、添加剂原料分别称量； (2) 根据模具类型在模具中加入钢纤维，震捣密实； (3) 将称量好的原料加入揽拌机中，再加入水、添加剂揽拌均匀； (4) 将混合好后的料浆诱注至模具中，自然干燥2地，再经110°〇2地烘干脱模后，得到 目标物。
【文档编号】C04B35/66GK106083079SQ201610403831
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】吴朝齐, 蓝振华, 王礼玮, 赵玲娣
【申请人】上海柯瑞冶金炉料有限公司, 上海彭浦特种耐火材料厂有限公司