專利名稱：一種工頻有芯熔鋅感應爐熔溝材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種工頻有芯熔鋅感應爐熔溝 材料，本發明還涉及該工頻有芯熔鋅感應爐熔溝材料的制備方法。
背景技術：
工頻有芯熔鋅感應爐具有熱效率高、金屬燒損少等優點，廣泛應用于陰 極鋅片的熔鑄、熱鍍鋅等鋅加工行業。感應體是有芯感應爐的發熱單元，由 爐殼、線圈、磁軛、風冷套及熔溝爐襯組成。烙溝爐襯與鋅液直接接觸，鋅 液中的組分及鋅渣會對爐襯產生侵蝕；熔溝爐襯還要承受爐內鋅液的靜壓 力、熔溝鋅液的沖刷力以及周期性的沖擊力；加之熔溝爐襯的最薄處僅有 70mm，內外溫差很大，爐襯內部的熱應力就很大。因此，感應體熔溝爐襯 的使用環境十分惡劣，是熔鋅感應爐的最薄弱環節，使用中經常會發生堵溝、 漏鋅等而報廢，需要拆下來更換爐襯才能繼續使用。
現有的感應體熔溝爐襯材料存在以下技術問題爐襯與鋅及鋅的氧化物 反應，在爐襯表面沉積引起結瘤、鼓包造成熔溝截面減小，或發生熔蝕造成 熔溝截面擴大；承受來自爐內鋅液靜壓力和感應體內流速達lm/s的鋅液沖 刷和磨損；熔溝至冷卻套的距離最小70mm，內外層溫差大，爐襯要承受很 大的熱應力；運行期間感應體處于工頻微幅振動狀態，熱態振動疲勞是微裂 紋生長擴展最后導致感應體損壞的主要原因。
長期以來，感應體熔溝爐襯沿用傳統的濕法搗打料、澆注料以及干式搗 打料制作熔溝爐襯，由于濕法和干式搗打料的燒結密度小，強度低，抗熱震穩定性差，經常會出現熔溝截面沖大、爐襯材料與鋅液反應結渣堵溝、熔溝 爐襯開裂漏鋅導致感應體短路等。所采用的搗打料和澆注料，主原料采用焦 寶石、紅柱石、豎窯燒成的二級礬土或特級礬土。焦寶石和特級砜土抗熱震 性差，豎窯燒成的二級礬土均勻程度很差，性能波動很大；干式搗打料采用 粘土、硼酸等高溫燒結劑，使用中無須養護烘烤，利用金屬熔溝模通電加熱 形成燒結層，止裂防漏，但滲透多，熔溝熔蝕嚴重。通常感應體熔溝的使用 壽命大致都在3到12個月之間，且很不穩定，極大的影響了正常的生產。
發明內容
本發明目的在于提供一種工頻有芯熔鋅感應爐烙溝材料，以解決感應器 爐襯在運行中存在的爐襯開裂、熔溝堵塞、鋅液滲漏等問題。
本發明的另一目的在于提供上述熔溝材料的制備方法，方法簡單，容易操作。
本發明所采用的技術方案是， 一種工頻有芯熔鋅感應爐熔溝材料，按質 量百分比由以下組分組成總質量為100°/。，
煅燒高嶺土 60 70% ， 高鋁粉10~13%，
剛玉粉5 8%， 硅微粉5 8% ，
鋁酸鹽水泥5 8%， 硅石5 8%，
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3~8mm粒度煅燒高嶺土占總質量 比的30 40%，其余為0 3mm粒度煅燒高嶺土。 本發明的熔溝材料，其特征還在于，
煅燒高嶺土選用其中的Al2(33含量為60 80%，臨界顆粒為8mm。 高鋁粉選用八1203含量>80%、細度為0.05mm的高鋁細粉。 鋁酸鹽水泥選用其中的八1203含量為60~80%。硅微粉中的Si02 >92%、粒度〈lum。
硅石中的Si02 > 99%，粒度< 0.074mm。
剛玉粉中的Ah03含量》98%、顆粒臨界粒度為3mm。
本發明所采用的另一技術方案是， 一種制備上述的感應體熔溝爐襯材料 的方法，該方法按照以下步驟實施
步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分 煅燒高嶺土 60~70% 高鋁粉10 13%
剛玉粉5 8% 硅微粉5~8%
鋁酸鹽水泥5~8°/。 硅石5~8%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的30 40%，其余為0~3mm粒度煅燒高嶺土；
步驟2、將上步稱得的煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一 起干混攪拌5 10分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料中，干 混攪拌3 5分鐘，再加水濕混攪拌5~10分鐘成膏狀，即得。
本發明的有益效果是，具有優良熱震穩定性，并兼顧體積穩定性和強度； 制作方法簡便、使用壽命長，顯著解決了爐襯開裂、熔溝堵塞、鋅液滲漏等 問題，極大地提高了感應體的使用壽命。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
本發明的爐襯材料為一種濕法澆注料，按質量百分比由以下組分組成 總質量為100%，
煅燒高嶺土 60~70%， 高鋁粉10~13%，剛玉粉5 8%， 硅微粉5~8%，
鋁酸鹽水泥5 8%， 硅石5 8%，
其中煅燒高嶺土選用A1203含量為60 80%，臨界顆粒》5mm，煅燒高 嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30~40%， 0 3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的20 30%;
高鋁粉中的八1203含量>80%、細度《0.088mm;
剛玉粉中的Al203含量^ 98%、顆粒臨界粒度為3mm;
鋁酸鹽水泥中的Al20; 含量為60~80%、粒度〈0.045mm;
硅微粉中的Si02 >92%、粒度〈lum;
硅石中的Si02 > 99%，粒度< 0.074mm。
以熱膨脹系數低、體積穩定性好的煅燒高嶺土為主料，降低了高溫度梯 度下的熱應力，提高澆注體的熱震性能；通過硅石的晶型轉變和反應所產生 的膨脹彌補了材料在高溫下的收縮，可以減少收縮產生的裂紋，增加體積穩 定性；以鋁酸鈣水泥為結合劑，能夠在常溫下成型，操作簡便，同時減少雜 質含量，提高爐襯的高溫性能；用剛玉粉和高鋁粉加強爐襯材料的基質性能。 加之硅微粉提高了爐襯的致密性，降低了氣孔率，高溫強度提高，因此爐襯 的抗鋅液沖刷和侵蝕功能提高，熔溝截面的保持穩定。
本發明的線圈絕緣安全爐襯材料的制備方法，按照以下步驟實施 步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分 煅燒高嶺土 60 70% 高鋁粉10~13%
剛玉粉5 8% 硅微粉5~8%
鋁酸鹽水泥5~8% 硅石5 8%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30 40%，其余為0 3mm粒度煅燒高嶺土；
步驟2、將上步稱得的煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一 起干混攪拌5 10分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料中，干 混攪拌3 5分鐘，再加水濕混攪拌5 10分鐘成膏狀，即得。
本發明的線圈絕緣安全爐襯材料儲存時，可將預混料與鋁酸鹽水泥單獨 密封包裝，裝入雙層防潮編織袋，用戶使用時，按上述比例倒入攪拌機，先 干混攪拌，再加水濕混攪拌成膏狀，倒入爐襯胎模，用插入式振動器振動成 型，自然養護3天左右，按烘烤制度烘烤后即可使用。 實施例1:
本實施例的制備方法，按照以下步驟實施-步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分 煅燒高嶺土 70% 高鋁粉10%
剛玉粉5% 硅微粉5%
鋁酸鹽水泥5% 硅石5%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3~8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的40%， 0~3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30%;
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 5分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的5%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌3分鐘，再加水濕混攪拌5分鐘成膏狀即得。 本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為 抗折強度110。Cx2h 11.5Mpa， 850。Cx2h 10.8Mpa;抗壓強度ll(TCx2h 69.3Mpa , 850°Cx 2h 65. 5 Mpa;體積密度2.67g/cm3;顯氣孔率13.8 %;熱震次數(20 80(TC水冷)〉50次。 實施例2:
本實施例的制備方法，按照以下步驟實施
步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分
煅燒高嶺土 65% 高鋁粉13%
剛玉粉5% 硅微粉6%
鋁酸鹽水泥5% 硅石6%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的40%， 0 3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的25%;
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 6分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的5%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌4分鐘，再加水濕混攪拌8分鐘成膏狀即得。 本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為 抗折強度ll(TCx 2h 11.4M pa， 850。Cx2h 10.85Mpa;抗壓強度110 。Cx 2h 69.5Mpa , S50。Cx 2h 65. 56Mpa;體積密度2.66g/cm3;顯氣孔率 13.85%;熱震次數(20 800。C水冷)〉50次。
實施例3:
本實施例的制備方法，按照以下步驟實施
步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分 煅燒高嶺土 60% 高鋁粉10%
剛玉粉8°/。 硅微粉7°/。鋁酸鹽水泥8% 硅石7%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的30%， 0 3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30°/。；
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 IO分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的8%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌5分鐘，再加水濕混攪拌10分鐘成膏狀即得。
本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為
抗折強度110。Cx2h 11.45Mpa， 850。Cx2h 10.68Mpa;抗壓強度110 。Cx2h69.13Mpa，850。Cx2h65.35 Mpa;體積密度2.57g/cm3;顯氣孔率 13.85%;熱震次數(20 800。C水冷)〉50次。 實施例4:
本發明的線圈絕緣安全爐襯材料的制備方法，按照以下步驟實施
步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分-煅燒高嶺土 64% 高鋁粉12%
剛玉粉6% 硅微粉6%
鋁酸鹽水泥6% 硅石6%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的37%, 0 3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的27%;
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 5分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的6%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌5分鐘，再加水濕混攪拌8分鐘成膏狀即得。本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為
抗折強度H0。Cx2h 11.65Mpa， 850°Cx2h 10.88Mpa;抗壓強度110 。Cx2h69.35Mpa,850。Cx2h65.45 Mpa;體積密度2.77g/cm3;顯氣孔率 13.68%;熱震次數(20 800"C水冷)〉50次。
實施例5:
本發明的線圈絕緣安全爐襯材料的制備方法，按照以下步驟實施 步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分
煅燒高嶺土 61% 高鋁粉11%
剛玉粉7% 硅微粉7%
鋁酸鹽水泥7% 硅石7%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的35%, 0~3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的26%;
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 IO分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的7%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌5分鐘，再加水濕混攪拌IO分鐘成膏狀即得。
本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為
抗折強度110。Cx2h 11.52Mpa， 850。Cx2h 10.82Mpa;抗壓強度110 。Cx2h69.4Mpa, 850。Cx2h65. 65 Mpa;體積密度2.57g/cm3;顯氣孔率 13.9%;熱震次數(20 800。C水冷)〉50次。
實施例6:
本實施例的制備方法，按照以下步驟實施
步驟l、按照總質量為100%，分別按照下述比例稱量各組分-煅燒高嶺土 62% 高鋁粉12% 剛玉粉5% 硅微粉8%
鋁酸鹽水泥5% 硅石8%
其中煅燒高嶺土的質量級配比為3~8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的40%, 0~3mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的22%;
步驟2、將煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌 6分鐘，得到預混料；
步驟3、將步驟1稱量好的5%的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料 中，干混攪拌4分鐘，再加水濕混攪拌8分鐘成膏狀即得。
本實施例所得材料用在感應體熔溝后測得的理化指標為-
抗折強度:110。Cx2h 11.45Mpa， 850。Cx2h 10.78Mpa;抗壓強度110 。Cx2h69.13Mpa,850。Cx2h65.45 Mpa;體積密度2.70g/cm3;顯氣孔率 13.85%;熱震次數(20 80(TC水冷)〉50次。
本發明提出的感應體熔溝爐襯材料能夠在有芯熔鋅感應爐150 350KW 的感應體上連續運行5 10年，在有芯鋅合金感應爐感應體上連續運行2~5 年，極大地提高了感應體的使用壽命，具有較高的社會和經濟效益。
權利要求
1. 一種工頻有芯熔鋅感應爐熔溝材料，其特征在于，按質量百分比由以下組分組成總質量為100％，煅燒高嶺土60～70％，高鋁粉10～13％，剛玉粉5～8％， 硅微粉5～8％，鋁酸鹽水泥5～8％， 硅石5～8％，其中煅燒高嶺土的質量級配比為3～8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30～40％，其余為0～3mm粒度煅燒高嶺土。
2、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的煅 燒高嶺土選用其中的A1203含量為60~80%，臨界顆粒為8mm。
3、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的高 鋁粉選用八1203含量>80%、細度為0.05mm的高鋁細粉。
4、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的鋁 酸鹽水泥選用其中的八1203含量為60 80%。
5、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的硅 微粉中的Si02》92°/。、粒度〈lPm。
6、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的硅 石中的Si02 > 99%，粒度< 0.074mm。
7、 如權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料，其特征在于，所述的剛 玉粉中的Al203含量》98%、顆粒臨界粒度為3mm。
8、 一種制備權利要求1所述的感應體熔溝爐襯材料的方法，其特征在 于，該方法按照以下步驟實施步驟l、按照總質量為100°/。，分別按照下述比例稱量各組分煅燒高嶺土 60 70% 高鋁粉10 13%剛玉粉5 8% 硅微粉5~8%鋁酸鹽水泥5~8% 硅石5~8%其中煅燒高嶺土的質量級配比為3 8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比 的30 40%，其余為0 3mm粒度煅燒高嶺土；步驟2、將上步稱得的煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一 起干混攪拌5 10分鐘，得到預混料；步驟3、將步驟1稱量好的鋁酸鹽水泥加入步驟2所得的預混料中，干 混攪拌3 5分鐘，再加水濕混攪拌5~10分鐘成膏狀，即得。
全文摘要
本發明公開了一種熔鋅感應爐熔溝耐火材料，按質量百分比由以下組分組成總質量為100％，其中煅燒高嶺土60～70％，高鋁粉10～13％，剛玉粉5～8％，硅微粉5～8％，鋁酸鹽水泥5～8％，硅石5～8％，其中煅燒高嶺土的質量級配比為3～8mm粒度煅燒高嶺土占總質量比的30～40％，其余為0～3mm粒度煅燒高嶺土。本發明還公開了該種感應體熔溝爐襯材料的制備方法，首先按照上述比例分別稱量各組分；然后將上步稱得的煅燒高嶺土與高鋁粉、剛玉粉、硅微粉、硅石一起干混攪拌，得到預混料；最后將已稱量好的鋁酸鹽水泥加入上步所得的預混料中，干混攪拌，再加水濕混攪拌成膏狀即得。本發明的材料兼顧體積穩定性和強度；制作方法簡便、使用壽命長，極大地提高了感應體的使用壽命。
文檔編號C04B35/66GK101279853SQ200810018219
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月16日 優先權日2008年5月16日
發明者陽 初, 康 趙, 趙敬忠, 敏 郭 申請人:西安理工大學