CN108059448A - 一种耐火自流浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐火自流浇注料，由包含以下重量份的原料配制而成：5～40份的刚玉，5～20份的氧化铝空心球，5～20份的α‑氧化铝粉，1～15份的硅微粉，1～15份的镁砂，5～10份的结合剂，所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。本发明通过上述特定组分及用量的搭配，明显改善了浇注料的流动性、耐火度和强度等性能，从而延长浇注料的使用寿命。

Description

一种耐火自流浇注料
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种耐火自流浇注料。
背景技术
耐火浇注料是由耐火集料、结合剂和外加剂等组成的混合料，加水或液体结合剂调和而成，为浇注法施工的泥料。耐火浇注料生产工艺简单、省工节能，并可根据需要现场配制，因此，耐火浇注料是筑炉工程中用量较大、适用范围广的中不定形耐火材料。由于可操作性强、资金投入少、施工方便等优势，被广泛应用于冶金等行业。
根据施工方式的不同，耐火浇注料可分为振动施工型浇注料和自流型耐火浇注料两大类。与振动施工型浇注料相比，自流浇注料具有以下优点：1.能在自重作用下流动而无需振动，2.能自动铺展开并达到振动浇注料无法达到的部位，3.可泵送施工，降低劳动强度，加快施工周期，减少施工噪音污染。相比之下，自流型浇注料更适合于壁薄及形状复杂的浇注工况中。
然而，自流浇注料的原料组成及配比与浇注料性能之间很难找到平衡，使浇注料的配方设计难度较大，通常为了改善某一方面的性能而添加相应助剂时，往往又会破坏其它方面的性能，如为了改善自流性而加入流动性助剂时，往往又会影响浇注料的强度、热稳定性等。现有自流耐火浇注料中，往往添加多种添加剂来调和浇注料性能，但仍存在着耐温性差、流动性不佳及施工固化缓慢等缺点；为了加快施工速度，往往会要求震动或加水大量水来实现，从而又会造成浇注料气孔率大、强度低，热稳定性差，降低浇注料的使用寿命。因此，研发流动性好、便于施工，耐火度高以及强度等物理机械性能高的自流行浇注料成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐火自流浇注料，本发明提供的耐火自流浇注料具有优异的自流性、强度和耐火度，有利于提高浇注料的使用寿命。
本发明提供了一种耐火自流浇注料，由包含以下重量份的原料配制而成：
所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。
优选的，所述结合剂中，硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10∶(0.08～0.12)。
优选的，所述氧化铝空心球的粒径为0.1～0.3mm。
优选的，所述α-氧化铝粉的粒径为325～800目。
优选的，所述镁砂的粒径为200～600目。
优选的，所述刚玉为烧结刚玉。
优选的，所述镁砂为电熔镁砂。
优选的，所述硅烷偶联剂包括三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述镁砂含量为5～10份。
优选的，所述原料包括以下重量份的组分：
本发明提供了一种耐火自流浇注料，由包含以下重量份的原料配制而成：5～40份的刚玉，5～20份的氧化铝空心球，5～20份的α-氧化铝粉，1～15份的硅微粉，1～15份的镁砂，5～10份的结合剂，所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。本发明提供的耐火自流浇注料，以氧化铝空心球为骨料，能够很好的使α-氧化铝粉与刚玉结合，配以硅微粉和复配结合剂，很好的填充了浇注料内固体颗粒间的间隙，使浇注料拥有良好的流动性，且不会带入各种低熔杂质，同时添加镁砂，Mg2+促进复配结合剂中硅溶胶粒子间的缩合反应而形成硅氧烷，同时形成Si-O-Mg-O-Si键，在不影响浇注料流动性的基础上使浇注料短时间内即获得高强度，并具有良好的耐火度，且不会引起抗热震性下降，具有良好的热稳定性，从而有利于提高耐火浇注料的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种耐火自流浇注料，由包含以下重量份的原料配制而成：
所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。
本发明提供的耐火自流浇注料，以氧化铝空心球为骨料，能够很好的使α-氧化铝粉与刚玉结合，配以硅微粉和复配结合剂，很好的填充了浇注料内固体颗粒间的间隙，使浇注料拥有良好的流动性，且不会带入各种低熔杂质，同时添加镁砂，Mg2+促进复配结合剂中硅溶胶粒子间的缩合反应而形成硅氧烷，同时形成Si-O-Mg-O-Si键，在不影响浇注料流动性的基础上使浇注料短时间内即获得高强度，并具有良好的耐火度，且不会引起抗热震性下降，具有良好的热稳定性，从而有利于提高耐火浇注料的使用寿命。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中包括刚玉。本发明中，所述刚玉优选为烧结刚玉，在本发明的浇注料体系中引入烧结刚玉，能够更好地与其它组分配合，产生良好的流动性，若采用其它类型刚玉如电熔刚玉则易对浇注料的流动性产生不良影响。本发明对所述刚玉的来源没有特殊限制，为一般市售品或按照本领域常规制备方式获得即可。
本发明中，刚玉含量为5～40重量份，优选为15～30重量份。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中还包括氧化铝空心球。本发明的浇注料体系中引入氧化铝空心球，其比表面积高、内部空心，能够很好地使α-氧化铝粉与刚玉结合，有利于改善浇注料的耐火度和保温性。本发明中，所述氧化铝空心球的粒径优选为0.1～0.3mm；采用所述粒径范围内的氧化铝空心球有助于改善浇注料的流动性和强度性能，若粒径超出0.3mm，则易导致浇注料强度变差，若粒径低于0.1mm，则易影响浇注料的流动性和耐火度。本发明对所述氧化铝空心球的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，氧化铝空心球的含量为5～20重量份，优选为15～20重量份。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中还包括α-氧化铝粉。本发明引入氧化铝粉，并采用特定的α-氧化铝粉，相比于其它类型粉体或其它晶型的氧化铝粉(如γ-氧化铝粉等)，更能够与氧化铝空心球及刚玉较好的结合，并与硅粉、镁砂、结合剂协同作用，改善浇注料的强度、耐火度及流动性性能。本发明对所述α-氧化铝粉的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述α-氧化铝粉的粒径优选为325～800目；若粒径高于800目，则易导致浇注料流动性变差，若粒径低于325目，需要大量使用结合剂，且还易出现沉降及空鼓等现象，影响浇注料的强度、耐火度、热稳定性等各方面性能。
本发明中，所述α-氧化铝粉的含量为5～20重量份，优选为15～20重量份。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中还包括硅微粉。本发明的浇注料体系中引入硅微粉，能够很好的填充浇注料内颗粒间的缝隙，有助于改善浇注料的流动性。本发明对所述硅微粉的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述硅微粉的含量为1～15重量份，优选为5～10重量份。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中还包括镁砂。本发明中，所述镁砂优选为电熔镁砂，所述电熔镁砂是指镁砂经电弧炉熔融而成的一类镁砂；在本发明的浇注料体系中，相比于其它类型镁砂如烧结镁砂，采用电熔镁砂能够更好的与氧化铝类组分结合，在高温下不会与氧化铝产生低熔晶相，同时，其中的Mg2+能够促进结合剂中硅溶胶粒子间的缩合反应而形成硅氧烷，同时形成Si-O-Mg-O-Si键，在不影响浇注料流动性的基础上使浇注料短时间内即获得高强度，且不会引起抗热震性能的下降，表现出优异的耐火度和热稳定性。
本发明中，镁砂的粒径优选为200～600目。若粒径高于600目，则易导致浇注料流动性变差，若粒径低于200目，则达不到改善强度的效果，浇注料固化后强度还易受到影响。
本发明中，镁砂的含量为1～15重量份，优选为5～10重量份。控制镁砂用量在所述范围内是影响浇注料性能的关键之一，若镁砂含量低于1重量份，则难以改善浇注料的强度性能，若镁砂含量高于15重量份，则会明显破坏浇注料的流动性。
本发明提供的耐火自流浇注料所用原料中还包括结合剂，所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂的复配结合剂。相比于现有技术中其它类型的结合剂(如铝酸钙水泥结合剂等)，本发明采用上述特定的复配结合剂，能够明显改善浇注料的强度和耐火度，且施工流动性、可操作性更强，这是本发明的另一关键改进。
本发明中，所述结合剂中，硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比优选为10∶(0.08～0.12)，在所述配比下，能够更好的改善浇注料性能，若比例高于该范围，则浇注料易成泥巴状，流动性变差，无法实现自流，若比例低于该范围，则硅烷偶联剂增多，易影响浇注料强度和耐火度。
本发明中，所述硅烷偶联剂优选包括三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明提供了一种耐火自流浇注料，由包含以下重量份的原料配制而成：5～40份的刚玉，5～20份的氧化铝空心球，5～20份的α-氧化铝粉，1～15份的硅微粉，1～15份的镁砂，5～10份的结合剂，所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。本发明通过上述特定组分及用量的搭配，明显改善了浇注料的流动性、耐火度和强度等性能，从而延长浇注料的使用寿命。
本发明对耐火自流浇注料的配制方法没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的配制方式配制即可，在一些实施例中，可通过如下方式配制：将刚玉、氧化铝空心球、α-氧化铝粉、硅微粉和镁砂混合均匀后，再加入结合剂，拌匀，得到浇注料。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
1.1样品配制
原料：
烧结刚玉25份，氧化铝空心球18份(粒径0.2mm)，α-氧化铝粉18份(粒径500目)，硅微粉8份，电熔镁砂8份(粒径400目)，结合剂6份(硅溶胶：三甲氧基硅烷的质量比为10:0.1)。
配制：
将烧结刚玉、氧化铝空心球、α-氧化铝粉、硅微粉、电熔镁砂称重后拌和，倒入搅拌机，再加入结合剂，搅拌均匀，得到耐火自流浇注料。
1.2性能测试
在20℃下测试所得耐火浇注料的自流值(按照国标GB/T 3003-2006中规定的自流法进行测试)，测试结果参见表1，表1为本发明实实例和对比例所得浇注料的性能测试结果。
将耐火浇注料经浇灌、脱模和养护(养护条件按照GB/T 17911-2006执行)后得到试体。将所得试体经不同温度处理后，分别测试其耐压强度和抗折强度，测试结果参见表1。
实施例2
烧结刚玉15份，氧化铝空心球15份(粒径0.1mm)，α-氧化铝粉15份(粒径325目)，硅微粉5份，电熔镁砂5份(粒径200目)，结合剂5份(硅溶胶：三乙氧基硅烷的质量比为10:0.08)。
按照实施例1的配方方式进行配制，得到耐火自流浇注料。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例3
烧结刚玉30份，氧化铝空心球20份(粒径0.3mm)，α-氧化铝粉20份(粒径800目)，硅微粉10份，电熔镁砂10份(粒径600目)，结合剂10份(硅溶胶：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:0.12)。
按照实施例1的配方方式进行配制，得到耐火自流浇注料。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例4
按照实施例1的原料和配制过程配制，不同的是，结合剂中硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10:0.01。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例5
按照实施例2的原料和配制过程配制，不同的是，结合剂中硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10:0.5。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例6
按照实施例1的原料和配制过程配制，不同的是，氧化铝空心球的粒径为1mm。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例7
按照实施例2的原料和配制过程配制，不同的是，α-氧化铝粉的粒径为50目。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
实施例8
按照实施例3的原料和配制过程配制，不同的是，电熔镁砂的粒径为900目。
按照实施例1的性能测试方法对所得耐火自流浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
对比例1
按照实施例1的原料和配制过程配制，不同的是，将结合剂替换为铝酸钙水泥(由丰润冶金材料有限公司提供，CA80)。
按照实施例1的性能测试方法对所得浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
对比例2
按照实施例2的原料和配制过程配制，不同的是，将结合剂中的硅溶胶省去。
按照实施例1的性能测试方法对所得浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
对比例3
按照实施例2的原料和配制过程配制，不同的是，将结合剂中的硅烷偶联剂省去。
按照实施例1的性能测试方法对所得浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
对比例4
按照实施例3的原料和配制过程配制，不同的是，镁砂用量调整为30份。
按照实施例1的性能测试方法对所得浇注料进行性能测试，测试结果参见表1。
表1本发明实施例和对比例所得浇注料的性能测试结果
由以上测试结果可知，本发明提供的耐火自流浇注料具有优异的流动性、耐火度和强度性能；其中，通过比较实施例1～8与对比例1～3的效果可知，采用其它类型结合剂(即对比例1)，或者打破本发明中复配结合剂的特定组合时(即对比例2～3)，则会严重降低浇注料的流动性、强度和耐火度；通过对比例4可知，打破镁砂的用量范围，同样会影响浇注料的流动性、强度和耐火度。
通过比较实施例1～8的效果可知，控制结合剂中硅溶胶与硅烷偶联剂在特定配比10∶(0.08～0.12)下(即实施例1～3)，相比于其它的配比方案(即实施例4～5)，能够进一步提升浇注料的流动性、强度和耐火度性能。
通过比较实施例1～8的效果可知，分别控制氧化铝空心球、α-氧化铝粉、电熔镁砂在特定的粒径范围内(即实施例1～3)，相比于其它粒径选择(即实施例6～8)，能够取得更好的流动性、强度和耐火度性能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种耐火自流浇注料，其特征在于，由包含以下重量份的原料配制而成：
所述结合剂为硅溶胶与硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述结合剂中，硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10∶(0.08～0.12)。
3.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述氧化铝空心球的粒径为0.1～0.3mm。
4.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述α-氧化铝粉的粒径为325～800目。
5.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述镁砂的粒径为200～600目。
6.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述刚玉为烧结刚玉。
7.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述镁砂为电熔镁砂。
8.根据权利要求2所述的浇注料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述镁砂含量为5～10份。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的浇注料，其特征在于，所述原料包括以下重量份的组分：
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