CN102476953A

CN102476953A - 一种石英质干式料及其制备方法

Info

Publication number: CN102476953A
Application number: CN2010105559860A
Authority: CN
Inventors: 孔祥魁; 金春燕; 丰文祥; 郭春; 谢保卫; 毛晓刚; 李有奇; 李洪波; 寇志奇; 张伊民
Original assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LIRR REFRACTORY CO Ltd; Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd; Luoyang Lier Refractory Materials Co Ltd
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明涉及一种石英质干式料及其制备方法，用于制备所述干式料原料组成的重量百分数为：相变石英砂颗粒65～80％，相变石英砂细粉35～20％，复合烧结剂(外加)0.5～5％。其制备方法包括如下步骤：制备相变石英砂；制备相变石英砂原料；按配比配料并混和均匀；防潮袋包装；干燥处储运。本发明干式料所用石英砂原料经过相变预处理，并通过添加复合结合剂，可有效控制产品使用过程中因相变化而带来的体积效应，可缩短烤炉时间，节约能源，有效提高炉衬寿命，提高了用户生产效率，降低了用户成本。

Description

一种石英质干式料及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及一种干法振动施工的以石英砂为主要原材料的石英质干式料，属于耐火材料领域。

背景技术

干式振动料是一种不需加水或液体结合剂，采用振动法成型的不定形耐火材料，简称干式料。干式料在外力振动作用下，可形成致密而均匀的整体，加热时靠热固性结合剂或烧结剂使其产生强度，广泛用于铸造行业中频炉等高温炉衬。

干式料的主要特点和要求为：(1)材料在振动力作用下易于流动，其中粉料在很小的振动力作用下即可充分填充颗粒堆积间的孔隙，获得具有较高充填密度的施工体；(2)使用前通过烘烤加热形成一层具有一定强度的工作面，而工作面的背面仍呈松散的粉料状态，即形成三层结构：第一层为强度较高、烧结良好的工作面；第三层为呈松散粉料状态的背面；第二层位于工作面与背面之间，呈半烧结状态；(3)在使用过程中，旧的工作面不断损毁，新的工作面不断形成，但始终保持三层结构。干式料的优点表现为：(1)这种材料用振动法现场施工，施工简便快捷、施工周期短；(2)三层结构有助于减少由于膨胀或收缩而产生的应力；有助于阻碍裂纹的扩散与延伸；有助于阻止金属熔体的侵入；便于残余炉衬拆解清理；(3)背面未烧结层导热率低，保温效果好；(4)由于不含水或液体结合剂，能耗较低。

干式料由耐火骨料、粉料、烧结剂、结合剂组成，根据主要原料材质分为酸性、中性和碱性干式料，石英质干式振动料是一种酸性振动料。

石英质干式料以石英砂为主要原料，其主要化学成分为SiO₂。众所周知，石英砂在不同温度下有α相、β相等七种变体，各变体之间转变时伴随有体积变化，这些性质直接关系到石英质干式振动料烘烤制度及其使用寿命。

传统石英质干式振动料制造过程分两步进行：第一步是生产厂家直接把石英砂矿石破碎加工成所需粒径的原料；第二步把不同粒度的石英砂，按照一定的配比与结合剂在搅拌机内混匀，包装制得成品。这种干式料所用石英砂没有做相变预处理，添加的烧结剂一般采用硼酸，这样生产出来的石英质干式振动料会带来了以下缺点：

(1)烤炉时间较长，耗能大，成本高。

众所周知，石英砂在升温过程中由β-石英相逐步转化为α-石英相、α-方石英相等，这种晶型转变伴有较大的体积变化。天然石英砂若直接用来生产干式振动料，在烘烤时不但要求温度必须缓慢，并且在石英晶型转变温度区间要长时间保温，总的升温时间一般需要20个小时以上，有些厂家烘炉时间长达60个小时。这样就会消耗大量的能量。

(2)生产效率低。

由于炉衬在烤炉时需要较长的时间，因此炉子的周转速度就降低，这就会造成生产效率低。

(3)石英质炉衬在烤炉时，或者在使用过程中，如果升温速度温度控制不好，可能造成石英砂剧烈相变，破坏了炉衬的整体结构，炉衬烧结不好，势必影响炉衬寿命。

(4)传统的石英砂干式振动料大都是采用硼酸来做烧结剂，硼酸的化学分子式为H₃BO₃。将硼酸加热致100℃，由于不断地失去水分，它首先变成偏硼酸，再继续加热，水被脱净生成氧化硼。烘炉时硼酸结合水的析出，产生的大量水汽会在中频炉感应线圈上凝结成水，严重时会导致炉子无法开炉。

假如将石英砂在破碎前进行相变预处理，并选用合适的复合烧结剂，可减小石英砂因相变而产生的体积急剧膨胀，将能较好的解决以上问题。

发明内容

本发明提出了一种经相变预处理的石英砂干式振动料及其制造方法。

本发明是通过以下两个技术手段来实现的：

(1)将天然石英砂进行焙烧处理，完成相变化。

天然石英砂中SiO₂的结晶形态是β-石英相，在加热到573℃时转变α-石英相，并伴有0.82％的体积膨胀；在870℃左右时α-石英相向α-鳞石英相转变，体积膨胀10％左右。通过将天然石英砂进行焙烧处理，完成了石英砂因相变化而产生的体积变化。

(2)添加合适的复合烧结剂，保证石英砂相变是在有液相的环境下进行，可以缓冲体积变化引起的结构应力。

具体而言，本发明提供的一种干式振动料通过如下技术方案来实现：

第一步：将天然石英砂进行相变预处理，在900℃以上焙烧制得相变石英砂；

第二步：将相变石英砂破碎成合适粒径的相变石英砂颗粒和细粉；

第三步：生产石英质干式振动料：

用于制备所述石英质干式料原料组成的重量百分数为：

相变石英砂颗粒65～80％

相变石英砂细粉35～20％

复合烧结剂(外加)0.5～5％

将各原料按配比要求加入到搅拌机中充分混和，制得石英质干式振动料。

说明：

(1)相变石英砂是将天然石英砂在温度≥900℃条件下焙烧制得。

(2)相变石英砂颗粒由相变石英砂破碎制得，粒径一般要求≤30mm，通常筛分成30～20mm、20～15mm、15～10mm、10～5mm、5～3mm、3～0mm等几种粒级，配料包含这些粒级的几种或全部，根据中频炉大小来选用临界粒度。

(3)相变石英砂细粉由相变石英砂磨粉制得，是指粒径≤0.1mm的细颗粒料，通常包括-180目、-200目、-320目、-325目等几种粒级，配料包含这些粒级的的几种或全部；

(4)颗粒料和细粉的重量百分数总和为100％，比例根据使用要求调节。

(5)所述复合烧结剂外加，重量为相变石英砂颗粒料和细粉总重量的0.5～5％。

(6)复合烧结剂选用硼矸、硼玻璃粉、锂辉石等的一种或几种混合而成。

二、本发明所述石英质干式料的制备方法是：

(1)制备相变石英砂：将天然石英砂在900℃以上焙烧，进行相变预处理，制得相变石英砂。

(2)制备相变石英砂颗粒料和细粉：相变砂经过破碎、筛分、除铁工序制得所需的颗粒；其中再将一部分颗粒料磨制成所需细粉。

(3)混和：按配方要求把各种粒度的相变石英砂颗粒、细粉、复合烧结剂，在强制搅拌机中搅拌均匀制得成品。

(4)包装：混练均匀的料装入防潮编制袋，一般25～50Kg/袋，以25Kg/袋为佳；

(5)储运：将袋装干式料存放于阴凉干燥处储藏和运输，保质期在6个月以上；

(6)使用：在现场直接打开使用，不需要二次加工。

本发明的主要原料为经过相变预处理的石英砂，消除了炉料在烘烤或使用过程中的体积变化，可缩短烘烤时间，加速中频炉周转速度，提高了生产效率；烧结剂选用硼矸、硼玻璃粉、锂辉石等不同熔点的氧化物或化合物混合而成，可以缓解不同温度阶段石英剧烈相变而产生的体积效应；不同熔点烧结剂可使炉衬整体烧结性能好，提高炉衬使用寿命，进而提高生产效率。

具体实施方式

以下非限定性实施例用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

盛钢量为10吨的中频炉用石英质干式料：

(1)将天然石英砂在950℃焙烧6小时，制得相变石英砂；

(2)相变石英砂经过破碎、筛分、除铁，制得8～5、5～3、3～1、1～0mm颗粒；其中再将一部分1～0的颗粒磨制成-200目细粉；

(3)制备复合烧结剂：硼矸和硼玻璃粉按重量比30％∶70％配料，然后混和均匀；

(4)用于制备干式料原料的重量百分数为：相变石英砂8～5mm 15％，5～3mm 7％，3～1mm 18％，1～0mm 40％，-200目20％，复合烧结剂1.2％。将以上原料按配比配制后在强制搅拌机内混合均匀，制成成品；

(5)按25Kg/袋将干式料装入防潮编织袋包装。

取样检测性能指标为：最大堆积密度2.13g/cm³，1200℃保温3个小时的线变化0.1％，1500℃保温3个小时的线变化3.2％。将此种石英砂在国内某厂10吨中频炉上使用，烤炉时间为8小时，完全能够满足现场使用要求。

实施例2：

盛钢量为20～30吨中频炉用石英质干式料：

(1)将天然石英砂在950℃焙烧6小时，制得相变石英砂；

(2)相变石英砂经过破碎、筛分、除铁，制得20～10、10～5、5～3、3～0、1～0mm颗粒；其中再将一部分1～0的颗粒磨制成-200目细粉；

(3)制备复合烧结剂：硼矸和硼玻璃粉按重量比40％∶60％配料，然后混和均匀；

(4)用于制备干式料原料的重量百分数为：石英砂20～10 22％，10～5mm 15％，5～3mm 12％，3～0mm 18％，200目33％，复合烧结剂(外加)2.5％。以上原料按配比配制后在强制搅拌机内混合均匀，制成成品；

(5)按40Kg/袋将干式料装入防潮编织袋包装。

取样检测性能指标为：最大堆积密度2.17g/cm³，1200℃保温3个小时的线变化0.2％，1500℃保温3个小时的线变化3.8％。将此种石英砂在国外某钢厂25吨中频炉上使用，烤炉时间为6小时，完全能够满足现场使用要求。

Claims

1.一种石英质干式料，其特征在于制备所述干式料原料组成的重量百分数为：相变石英砂颗粒65～80％，相变石英砂细粉35～20％，复合烧结剂(外加)0.5～5％。

2.根据权利要求1所述的一种石英质干式料，其特征在于石英砂经过相变预处理。

3.根据权利要求1所述的一种石英质干式料，其特征在于复合烧结剂为硼矸、硼玻璃粉、锂辉石的一种或几种混合而成。

4.一种石英质干式料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

将天然石英砂原料经过相变处理制得相变石英砂；

相变石英砂加工成所需粒度；

将相变石英砂原料、复合烧结剂按配方要求配料，在强制搅拌机中搅拌均匀；

将混合料装入防潮袋包装；

石英质干式振动料在阴凉、干燥处储藏和运输。