CN105272308A - 一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料 - Google Patents
一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，包括以下各组分及各组分的重量份数为：矾土颗粒：10～20份，矾土细粉10～15份：棕刚玉颗粒15～20，棕刚玉细粉：10～20份，碳化硅：5～10份，氧化铝微粉：3～8份，氧化硅微粉：3～5份，金属硅微粉：1～3份,TiO2碳纤维：5～10份，纯铝酸钙水泥：2～5份，钛酸锶粉3-8份，分散剂：0.2～0.8份，防爆纤维：0.2～0.4份，所述分散剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按一定比例配置的混合物，所述防爆纤维是聚氨酯类纤维。本发明通过将用溶胶凝胶制成的TiO2碳纤维作为高炉主沟铁浇注料的碳晶，该碳晶具有耐腐蚀、高模量、无蠕变、抗氧化性好、非氧化环境下耐超高温和耐疲劳的特性使得高炉主沟铁浇注料的高温力学强度高、耐化学侵蚀性能强。
Description
【技术领域】
本发明涉及浇注料的技术领域，特别是一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料的技术领域。
【背景技术】
高炉出铁沟是引导高温铁水熔渣的通道，高炉出铁沟内衬在使用过程中直接受到铁水和渣的高温冲刷、机械磨损、化学侵蚀和急冷急热的频繁交替。因此，高炉出铁沟用耐火材料应具有良好的高温力学强度、耐化学侵蚀性和热震稳定性。目前，高炉出铁沟耐火材料普遍采用Al2O3-SiC-C质浇注料，Al2O3-SiC-C质浇注料质量的好坏主要表现在其使用寿命的长短。随着高炉冶炼技术的不断发展，高炉向大型化、高效化、自动化和长寿命方向发展，这对高炉出铁沟用耐火材料贴出了更加苛刻的要求，但是普通的Al2O3-SiC-C质主铁沟浇注料在高炉上使用，一次性通铁量在10万吨左右。随着强化冶炼，提高铁水产量的需求日益突出，主铁沟要求一次性通铁量大的需求也越来越迫切，但是目前主铁沟因为抗热震性差，出现热剥落和结构剥落，导致不抗侵蚀，是主铁沟寿命短的重要原因。“一种Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料及其制备方法”公开了一种添加催化剂的铁沟浇注料的制备方法，此方法利用高温下催化剂的作用原位生成碳晶须从而提高铁沟料的高温使用性能，碳晶须具有强度和弹性模量高、耐高温、耐腐蚀等优点，能够提高铁沟浇注料的使用性能以及延长使用寿命，但其主要缺陷在于碳晶须的生成量有限，催化剂的价格昂贵，不利于实现工业化生产。“一种环保型高性能比长寿型出铁沟浇注料及其制造方法”公开了一种以回收刚玉颗粒为主要原料制备出铁沟浇注料的方法，虽性价比高和环保，但其使用的是回收的刚玉颗粒，无法保证制品的稳定性，添加金属铝粉亦会影响浇注料的高温性能。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，能够使主铁沟浇注料的高温力学强度高、耐化学侵蚀性能强、热震稳定性好和使用寿命长，生产成本低廉，环保无污染。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，包括以下各组分及各组分的重量份数为：矾土颗粒：10～20份，矾土细粉10～15份：棕刚玉颗粒15～20，棕刚玉细粉：10～20份，碳化硅：5～10份，氧化铝微粉：3～8份，氧化硅微粉：3～5份，金属硅微粉：1～3份,TiO2碳纤维：5～10份，纯铝酸钙水泥：2～5份，钛酸锶粉3-8份，分散剂：0.2～0.8份，防爆纤维：0.2～0.4份，所述分散剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按一定比例配置的混合物，所述防爆纤维是聚氨酯类纤维。
作为优选，所述矾土颗粒的粒度为5-8mm，矾土细粉的粒度为0-45μm，矾土中Al2O3>90wt％，所述棕刚玉颗粒的粒度为3-5mm，棕刚玉细粉的粒度为0-45μm，棕刚玉中Al2O3>94.73wt％，所述碳化硅的粒度为1-3mm，碳化硅中SiC>97.2wt％，所述氧化铝微粉的粒度为0-10μm，氧化铝微粉中Al2O3>99.12wt％，所述纯铝酸钙水泥的粒度为0-45μm,铝酸钙水泥中Al2O3>70.35wt％、CaO>28.45wt％，所述氧化硅微粉的粒度为0-10μm，氧化硅微粉中SiO2>99.15wt％。
作为优选，所述分散剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按6:4比例混合而成。
作为优选，所述TiO2碳纤维是用溶胶－凝胶法在碳纤维上涂覆TiO2氧化物陶瓷的连续工艺制得的碳纤维，TiO2碳纤维中C>95wt％。
作为优选，所述金属硅微粉是抗氧化剂，金属硅微粉的粒度为0-45μm，金属硅微粉中Si>99wt％。
作为优选，各组分的重量份数为矾土颗粒15份，矾土细粉15份，棕刚玉颗粒15，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉8份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉3份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份。
作为优选，各组分的重量份数为矾土颗粒12份，矾土细粉13份，棕刚玉颗粒20，棕刚玉细粉20份，碳化硅10份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维9份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉4份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份。
作为优选，各组分的重量份数为矾土颗粒20份，矾土细粉12份，棕刚玉颗粒17，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉3份，金属硅微粉2份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥3份，钛酸锶粉5份，分散剂0.7份，防爆纤维0.3份。
本发明的有益效果：本发明通过将用溶胶凝胶制成的TiO2碳纤维作为高炉主沟铁浇注料的碳晶，该碳晶具有耐腐蚀、高模量、无蠕变、抗氧化性好、非氧化环境下耐超高温和耐疲劳的特性使得高炉主沟铁浇注料的高温力学强度高、耐化学侵蚀性能强和热震稳定性好；在高炉主沟铁浇注料中加入金属硅粉，使得其抗氧化性能增强；在在高炉主沟铁浇注料中加入三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按6:4比例混合而成的分散剂，使得各个组分之间可以高效充分均匀的混合在一起；在高炉主沟铁浇注料中加入棕刚玉细粉，棕刚玉细粉具有结晶好、流动性强、线膨胀系数低、耐腐蚀、不开裂的特点，使得主沟铁浇注料具有了良好的物理化学性能以及提高了抗腐蚀性能和安全性能；在高炉主沟铁浇注料中加有碳化硅，增加了它的抗渣侵蚀、铁冲刷性能；在高炉主沟铁浇注料中加氧化铝微粉使得高炉主沟铁浇注料具有优异的耐火性能；该高炉主沟铁浇注料各个成分含量比例合理，使用寿命长，生产成本低廉，环保无污染。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
本发明一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，包括以下各组分及各组分的重量份数为：矾土颗粒：10～20份，矾土细粉10～15份：棕刚玉颗粒15～20，棕刚玉细粉：10～20份，碳化硅：5～10份，氧化铝微粉：3～8份，氧化硅微粉：3～5份，金属硅微粉：1～3份,TiO2碳纤维：5～10份，纯铝酸钙水泥：2～5份，钛酸锶粉3-8份，分散剂：0.2～0.8份，防爆纤维：0.2～0.4份，所述分散剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按一定比例配置的混合物，所述防爆纤维是聚氨酯类纤维，所述矾土颗粒的粒度为5-8mm，矾土细粉的粒度为0-45μm，矾土中Al2O3>90wt％，所述棕刚玉颗粒的粒度为3-5mm，棕刚玉细粉的粒度为0-45μm，棕刚玉中Al2O3>94.73wt％，所述碳化硅的粒度为1-3mm，碳化硅中SiC>97.2wt％，所述氧化铝微粉的粒度为0-10μm，氧化铝微粉中Al2O3>99.12wt％，所述纯铝酸钙水泥的粒度为0-45μm,铝酸钙水泥中Al2O3>70.35wt％、CaO>28.45wt％，所述氧化硅微粉占主铁沟浇注料的百分含量为3％，氧化硅微粉的粒度为0-10μm，氧化硅微粉中SiO2>99.15wt％，所述分散剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按6:4比例混合而成，所述TiO2碳纤维是用溶胶－凝胶法在碳纤维上涂覆TiO2氧化物陶瓷的连续工艺制得的碳纤维，TiO2碳纤维中C>95wt％，所述金属硅微粉是抗氧化剂，金属硅微粉的粒度为0-45μm，金属硅微粉中Si>99wt％。
实施例1：矾土颗粒15份，矾土细粉15份，棕刚玉颗粒15，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉8份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉3份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份，将各种原料放在搅拌机中混合均匀，搅拌时间为10～15min，在搅拌机搅拌为浇注料后，向铁水流经的主铁沟内安装的模具中，加入浇注料，自然养护1小时脱模得高炉主铁沟。
实施例2：浇注料各组分的重量份数为矾土颗粒12份，矾土细粉13份，棕刚玉颗粒20，棕刚玉细粉20份，碳化硅10份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维9份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉4份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份，将各种原料放在搅拌机中混合均匀，搅拌时间为10～15min，在搅拌机搅拌为浇注料后，向铁水流经的主铁沟内安装的模具中，加入浇注料，自然养护1小时脱模得高炉主铁沟。
实施例3：浇注料各组分的重量份数为矾土颗粒20份，矾土细粉12份，棕刚玉颗粒17，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉3份，金属硅微粉2份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥3份，钛酸锶粉5份，分散剂0.7份，防爆纤维0.3份，将各种原料放在搅拌机中混合均匀，搅拌时间为10～15min，在搅拌机搅拌为浇注料后，向铁水流经的主铁沟内安装的模具中，加入浇注料，自然养护1小时脱模得高炉主铁沟。
本发明将用溶胶凝胶制成的TiO2碳纤维作为高炉主沟铁浇注料的碳晶，该碳晶具有耐腐蚀、高模量、无蠕变、抗氧化性好、非氧化环境下耐超高温和耐疲劳的特性使得高炉主沟铁浇注料的高温力学强度高、耐化学侵蚀性能强和热震稳定性好；在高炉主沟铁浇注料中加入金属硅粉，使得其抗氧化性能增强；在在高炉主沟铁浇注料中加入三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按6:4比例混合而成的分散剂，使得各个组分之间可以高效充分均匀的混合在一起；在高炉主沟铁浇注料中加入棕刚玉细粉，棕刚玉细粉具有结晶好、流动性强、线膨胀系数低、耐腐蚀、不开裂的特点，使得主沟铁浇注料具有了良好的物理化学性能以及提高了抗腐蚀性能和安全性能；在高炉主沟铁浇注料中加有碳化硅，增加了它的抗渣侵蚀、铁冲刷性能；在高炉主沟铁浇注料中加氧化铝微粉使得高炉主沟铁浇注料具有优异的耐火性能；该高炉主沟铁浇注料各个成分含量比例合理，使用寿命长，生产成本低廉，环保无污染。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：包括以下各组分及各组分的重量份数为：矾土颗粒：10～20份，矾土细粉10～15份：棕刚玉颗粒15～20，棕刚玉细粉：10～20份，碳化硅：5～10份，氧化铝微粉：3～8份，氧化硅微粉：3～5份，金属硅微粉：1～3份,TiO2碳纤维：5～10份，纯铝酸钙水泥：2～5份，钛酸锶粉3-8份，分散剂：0.2～0.8份，防爆纤维：0.2～0.4份，所述分散剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按一定比例配置的混合物，所述防爆纤维是聚氨酯类纤维。
2.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：所述矾土颗粒的粒度为5-8mm，矾土细粉的粒度为0-45μm，矾土中Al2O3>90wt％，所述棕刚玉颗粒的粒度为3-5mm，棕刚玉细粉的粒度为0-45μm，棕刚玉中Al2O3>94.73wt％，所述碳化硅的粒度为1-3mm，碳化硅中SiC>97.2wt％，所述氧化铝微粉的粒度为0-10μm，氧化铝微粉中Al2O3>99.12wt％，所述纯铝酸钙水泥的粒度为0-45μm,铝酸钙水泥中Al2O3>70.35wt％、CaO>28.45wt％，所述氧化硅微粉的粒度为0-10μm，氧化硅微粉中SiO2>99.15wt％。
3.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：所述分散剂是由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按6:4比例混合而成。
4.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：所述TiO2碳纤维是用溶胶－凝胶法在碳纤维上涂覆TiO2氧化物陶瓷的连续工艺制得的碳纤维，TiO2碳纤维中C>95wt％。
5.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：所述金属硅微粉是抗氧化剂，金属硅微粉的粒度为0-45μm，金属硅微粉中Si>99wt％。
6.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：各组分的重量份数为矾土颗粒15份，矾土细粉15份，棕刚玉颗粒15，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉8份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉3份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份。
7.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：各组分的重量份数为矾土颗粒12份，矾土细粉13份，棕刚玉颗粒20，棕刚玉细粉20份，碳化硅10份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉4份，金属硅微粉3份,TiO2碳纤维9份，纯铝酸钙水泥2份，钛酸锶粉4份，分散剂0.8份，防爆纤维0.2份。
8.如权利要求1所述的一种基于溶胶-凝胶法TiO2碳纤维的高炉主铁沟浇注料，其特征在于：各组分的重量份数为矾土颗粒20份，矾土细粉12份，棕刚玉颗粒17，棕刚玉细粉20份，碳化硅8份，氧化铝微粉6份，氧化硅微粉3份，金属硅微粉2份,TiO2碳纤维8份，纯铝酸钙水泥3份，钛酸锶粉5份，分散剂0.7份，防爆纤维0.3份。
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