CN111116215A - 一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，包括以下成分：棕刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、二氧化硅微粉、防爆纤维、红柱石、六偏磷酸钙、PVA短纤维和电熔尖晶石。该自流浇注料加入了特制的防爆纤维和高强高弹PVA短纤维，其中特制的防爆纤维为富勒烯改性聚丙烯纤维，该纤维由于富勒烯的特殊纳米级球形结构，故可以赋予浇注料良好的耐急冷急热性能；而加入高强高弹PVA短纤维可以显著赋予浇注料良好的低蠕变性能和高温耐磨性能；由于改性的均为纤维状原料，故不会影响浇注料原有的良好的自流性能。本发明的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料可以满足热风炉燃烧口、燃烧支管、热风短管的耐火材料局部维修的各项要求。

Description

一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料。
背景技术
热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分，高风温是现代高炉的重要技术特征。提高风温是增加喷煤量、降低焦比、降低生产成本的主要技术措施。近几年，随着引进卡卢金顶燃式热风炉技术，国内钢铁企业高炉的热风温度逐年升高，特别是新建设的一批大高炉(大于2000立方米)热风温度均超过1200℃，达到国际先进水平。
随着风温的提高，热风炉耐火材料内衬在高温、高压环境下的工作条件十分恶劣。特别是热风炉燃烧口、燃烧支管、热风短管的耐火材料，成了整个热风炉的薄弱环节，经过几年的高温运行，部分热风炉的燃烧口、燃烧支管出现坍塌现象，热风短管处(特别是阀门连接处)串风，造成管道钢板烧红，最后以打水降温勉强生产，但是存在巨大的安全隐患。我公司就热风炉燃烧口、管道三叉口、热风短管的串风做了大量研究工作，并形成了一套行之有效的维修技术方案。由于该维修为局部维修，要求使用耐火材料必须具备以下技术要求：
1、良好的耐急冷急热性能，既体积稳定性要好；
2、热风炉为一个长期的高温使用环境，要求具有良好的低蠕变性能；
3、由于该施工部位特殊复杂，施工条件不便，要求浇注料有良好的自流性能；
4、由于需要快速修复，要求浇注料具有良好的防爆性能；
5、由于长期接受高温气流的冲刷，要求具有高温耐磨性能。
根据以上技术要求，本发明提供了一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料。
本发明的技术方案如下：
一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，包括以下成分：棕刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、二氧化硅微粉、防爆纤维、红柱石、六偏磷酸钙、PVA短纤维和电熔尖晶石。
优选的，所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，由以下重量百分比的成分组成：棕刚玉50-60％、碳化硅1-3％、纯铝酸钙水泥5-10％、二氧化硅微粉3-8％、防爆纤维0.2-0.4％、红柱石8-15％、六偏磷酸钙0.1-0.2％、PVA短纤维0.8-1.5％和电熔尖晶石余量。
优选的，所述的棕刚玉的粒径为3-8mm和1-3mm两种。
优选的，所述的红柱石的粒径为3-5mm；电熔尖晶石的粒径为1-3mm；碳化硅的粒径为0.5-1mm；二氧化硅微粉的粒径为0.5-2μm。
优选的，所述的防爆纤维的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯和富勒烯纳米粒子充分混合，在聚丙烯熔点以上30-50℃，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到富勒烯改性聚丙烯母粒；
B、将富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂按比例混合均匀后，在聚丙烯熔点以上30-50℃，经双螺杆挤出机上熔融挤出造粒；
C、再使用常规的纺丝机在210-230℃条件下熔喷纺丝，切断成直径为3-10μm，长为3-5mm的短纤维，即可。
进一步优选的，所述的步骤A中，所述的聚丙烯和富勒烯纳米粒子的质量比为100：(0.2-1)。
进一步优选的，所述的步骤B中，所述的富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂的质量比为(2-8)：100。
优选的，所述的PVA短纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为3-6mm。
本发明的有益之处在于：本发明的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，包括以下成分：棕刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、二氧化硅微粉、防爆纤维、红柱石、六偏磷酸钙、PVA短纤维和电熔尖晶石。该高温陶瓷耐磨自流浇注料在传统的自流浇注料的基础上加入了特制的防爆纤维和高强高弹PVA短纤维，其中特制的防爆纤维为富勒烯改性聚丙烯纤维，该纤维与传统的防爆纤维相比，由于富勒烯的特殊纳米级球形结构，故可以赋予浇注料良好的耐急冷急热性能；而加入高强高弹PVA短纤维可以显著赋予浇注料良好的低蠕变性能和高温耐磨性能；由于改性的均为纤维状原料，故不会影响浇注料原有的良好的自流性能。本发明的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料可以满足热风炉燃烧口、燃烧支管、热风短管的耐火材料局部维修的各项要求。
具体实施方式
实施例1
一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，由以下重量百分比的成分组成：棕刚玉52％、碳化硅2％、纯铝酸钙水泥8％、二氧化硅微粉6％、防爆纤维0.3％、红柱石12％、六偏磷酸钙0.15％、PVA短纤维1.2％和电熔尖晶石余量。
所述的棕刚玉的粒径为3-8mm和1-3mm两种，其中粒径为3-8mm的棕刚玉的重量比含量为30％，粒径为1-3mm的棕刚玉的重量比含量为22％。
所述的红柱石的粒径为3-5mm；电熔尖晶石的粒径为1-3mm；碳化硅的粒径为0.5-1mm；二氧化硅微粉的粒径为0.5-2μm。
所述的防爆纤维的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯和富勒烯纳米粒子充分混合，在聚丙烯熔点以上35℃，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到富勒烯改性聚丙烯母粒；
B、将富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂按比例混合均匀后，在聚丙烯熔点以上45℃，经双螺杆挤出机上熔融挤出造粒；
C、再使用常规的纺丝机在225℃条件下熔喷纺丝，切断成直径为3-10μm，长为3-5mm的短纤维，即可。
所述的步骤A中，所述的聚丙烯和富勒烯纳米粒子的质量比为100：0.8。
所述的步骤B中，所述的富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂的质量比为3：100。
所述的PVA短纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为3-6mm。
实施例2
一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，由以下重量百分比的成分组成：棕刚玉60％、碳化硅1％、纯铝酸钙水泥10％、二氧化硅微粉3％、防爆纤维0.4％、红柱石8％、六偏磷酸钙0.1％、PVA短纤维0.8％和电熔尖晶石余量。
所述的棕刚玉的粒径为3-8mm和1-3mm两种，其中粒径为3-8mm的棕刚玉的重量比含量为40％，粒径为1-3mm的棕刚玉的重量比含量为20％。
所述的红柱石的粒径为3-5mm；电熔尖晶石的粒径为1-3mm；碳化硅的粒径为0.5-1mm；二氧化硅微粉的粒径为0.5-2μm。
所述的防爆纤维的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯和富勒烯纳米粒子充分混合，在聚丙烯熔点以上50℃，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到富勒烯改性聚丙烯母粒；
B、将富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂按比例混合均匀后，在聚丙烯熔点以上50℃，经双螺杆挤出机上熔融挤出造粒；
C、再使用常规的纺丝机在210-230℃条件下熔喷纺丝，切断成直径为3-10μm，长为3-5mm的短纤维，即可。
所述的步骤A中，所述的聚丙烯和富勒烯纳米粒子的质量比为100：1。
所述的步骤B中，所述的富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂的质量比为2：100。
所述的PVA短纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为3-6mm。
实施例3
一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，由以下重量百分比的成分组成：棕刚玉50％、碳化硅3％、纯铝酸钙水泥5％、二氧化硅微粉8％、防爆纤维0.2％、红柱石15％、六偏磷酸钙0.2％、PVA短纤维1.5％和电熔尖晶石余量。
所述的棕刚玉的粒径为3-8mm和1-3mm两种，其中粒径为3-8mm的棕刚玉的重量比含量为35％，粒径为1-3mm的棕刚玉的重量比含量为15％。
所述的红柱石的粒径为3-5mm；电熔尖晶石的粒径为1-3mm；碳化硅的粒径为0.5-1mm；二氧化硅微粉的粒径为0.5-2μm。
所述的防爆纤维的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯和富勒烯纳米粒子充分混合，在聚丙烯熔点以上30℃，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到富勒烯改性聚丙烯母粒；
B、将富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂按比例混合均匀后，在聚丙烯熔点以上30℃，经双螺杆挤出机上熔融挤出造粒；
C、再使用常规的纺丝机在210-230℃条件下熔喷纺丝，切断成直径为3-10μm，长为3-5mm的短纤维，即可。
所述的步骤A中，所述的聚丙烯和富勒烯纳米粒子的质量比为100：0.2。
所述的步骤B中，所述的富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂的质量比为8：100。
所述的PVA短纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为3-6mm。
对比例1
将实施例1中的防爆纤维替换为常规的3-10μm，长为3-5mm的聚丙烯短纤维，其余配比不变。
对比例2
将实施例1中的高强高弹PVA短纤维替换为耐热钢纤维，长为3-5mm的聚丙烯短纤维，其余配比不变(所述的耐热钢纤维的成分参考中国发明专利CN107344858A的权利要求5)。
本发明的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料的使用方法，包括以下步骤:
步骤一、将原料倒入搅拌装置内并加入4％水，室温搅拌混合均匀；
步骤二、将搅拌好的物料注入模具内；
步骤三、24h后开始脱模，然后自然养护24h；
步骤四、以8℃/min升温至550℃保温6h，以6℃/min升温至1350℃保温4h，自然冷却，即可。
以下对实施例1-3和对比例1-2制备的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料进行物性测试，得到如下测试数据，具体数据见表1。
表1：实施例1-3和对比例1-2制备的自流浇注料物性测试结果；
Figure BDA0002362513220000081
Figure BDA0002362513220000091
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，包括以下成分：棕刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、二氧化硅微粉、防爆纤维、红柱石、六偏磷酸钙、PVA短纤维和电熔尖晶石。
2.如权利要求1所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：棕刚玉 50-60%、碳化硅 1-3%、纯铝酸钙水泥 5-10%、二氧化硅微粉 3-8%、防爆纤维 0.2-0.4%、红柱石 8-15%、六偏磷酸钙 0.1-0.2%、PVA短纤维 0.8-1.5%和电熔尖晶石 余量。
3.如权利要求1或2所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的棕刚玉的粒径为3-8mm和1-3mm两种。
4.如权利要求1或2所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的红柱石的粒径为3-5mm；电熔尖晶石的粒径为1-3mm；碳化硅的粒径为0.5-1mm；二氧化硅微粉的粒径为0.5-2μm。
5.如权利要求1或2所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的防爆纤维的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯和富勒烯纳米粒子充分混合，在聚丙烯熔点以上30-50℃，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到富勒烯改性聚丙烯母粒；
B、将富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂按比例混合均匀后，在聚丙烯熔点以上30-50℃，经双螺杆挤出机上熔融挤出造粒；
C、再使用常规的纺丝机在210-230℃条件下熔喷纺丝，切断成直径为3-10μm，长为3-5mm的短纤维，即可。
6.如权利要求5所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的步骤A中，所述的聚丙烯和富勒烯纳米粒子的质量比为100：（0.2-1）。
7.如权利要求1或2所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的步骤B中，所述的富勒烯改性聚丙烯母粒与聚丙烯树脂的质量比为（2-8）：100。
8.如权利要求1或2所述的热风炉用高温陶瓷耐磨自流浇注料，其特征在于，所述的PVA短纤维为高强高弹PVA短纤维，其抗拉强度为1200Mpa以上，弹性模量为35Gpa以上，直径为12-15μm，长度为3-6mm。
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