一種高鋁空心球輕質澆注料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于輕質澆注料技術領域。具體涉及一種高鋁空心球輕質澆注料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在傳統能源日益枯竭和新能源發展緩慢的今天，為人類可持續發展，開發輕質、高強、熱震穩定性好、使用溫度高、能滿足輕型結構超高溫窯爐所需的內襯材料是當前最迫切的任務。鋼包是煉鋼廠重要的熱工設備，隨著煉鋼技術的不斷發展，冶煉溫度提高和連鑄比增加，鋼水在鋼包中停留時間延長，尤其是爐外精煉LF、RH工藝對鋼包內襯要求越來越苛亥IJ，鋼包內襯材質、維護施工工藝也需不斷改進，努力降低耐火材料消耗和成本，提高鋼包熱狀態，符合精煉和連鑄工藝要求是鋼包用耐材的主要發展趨勢。
[0003]大型鋼包永久層由于從鋼包安全角度考慮，一般采用高鋁澆注料、高鋁磚或者臘石磚。使用蠟石磚和高鋁磚，磚縫較多，安全性難以保障;高鋁澆注料保溫性能較差，永久層的保溫效果沒有充分發揮，而且安全性較差，使得工作層用料在使用到一定殘厚時不敢繼續使用(國內鋁鎂預制磚下線殘厚一般在60?80_，而日本的殘厚控制在40mm左右)，工作層材料不能充分使用是造成鋼包消耗耐材高的重要原因。因此為了保證安全，有必要開發具有高強度、低導熱的新型澆注料來替代高鋁澆注料。
[0004]目前，不少新型的隔熱材料已被研究出來并應用于各種高溫窯爐的永久層或者工作層中，利用這些新型隔熱材料制備出的澆注料雖然具有優異的隔熱性能，但其強度卻往往達不到標準，限制了這種材料的應用范圍。張國棟等人采用氧化鋁空心球和C1-Al2O3微粉為原料制備了低水泥結合氧化鋁空心球輕質澆注料，荷重軟化溫度高達1600°C，抗折強度也達8.0MPa，但其熱導率和強度仍有待提高(低水泥結合氧化鋁空心球輕質澆注料的研究[J].耐火與石灰.2009,34(5))。“一種制備輕質高強度氧化鋁空心球陶瓷的制備方法”(CN1554616A)的專利技術，以Ct-Al2O3微粉和氧化鋁空心球為原料，以磷酸溶液為結合劑，制備的輕質隔熱磚體積密度較低，為1.2?1.4g/cm3，抗折強度和耐壓強度較大，分別為5?12MPa和10~30MPa，但該法只以氧化鋁空心球和Ct-Al2O3微粉為原料，在高溫下難以燒結，需要更高溫度燒成，成本較高，并且其導熱率較高。“一種氧化鋁空心球隔熱耐火材料的制備方法”(CN102491761A)的專利技術，所制備的氧化鋁空心球隔熱耐火材料雖抗熱震性能優良、體積密度低和熱導率低，但耐壓強度降低，僅有7?14MPa。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、生產成本低和對設備無特殊要求的高鋁空心球輕質澆注料的制備方法;用該方法制備的高鋁空心球輕質澆注料體積密度低、熱導率低、耐壓強度高、重燒線變化率低、體積穩定性好和隔熱保溫效果好，適用于鋼包永久層。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:以28?48被％的高鋁空心球、14?30wt%的焦寶石、6?30wt°/c^鞏土細粉、6?I Owt°/c^氧化招微粉、I?5wt%的二氧化娃微粉、2?I Owt°/c^鋁酸鈣水泥和I?5wt%的廣西黏土為原料，外加所述原料0.04-0.2?丨％的三聚磷酸鈉和0.Ι-Ο.5wt%的六偏磷酸鈉，干混I?3min，再外加所述原料的7?15wt%的水，混合2?5min，即得高招空心球輕質澆注料。
[0007]所述高鋁空心球的主要化學成分是:A1203為55?65wt%，Si02為25?35?七％;高鋁空心球的顆粒級配是:粒度小于8mm且大于或等于5mm的顆粒為10?20wt%，粒度小于5mm且大于或等于3mm的顆粒為30?50wt%，粒度小于3mm且大于或等于Imm的顆粒為30?60wt%。
[0008]所述焦寶石的主要化學成分是:Al2O3為40?50wt%，Si02為40?60wt%，Fe203為I?3wt%;焦寶石的顆粒級配是:粒度小于Imm且大于或等于0.5mm的顆粒為50?60wt%，粒度小于0.5mm且大于或等于0.074mm的顆粒為40?50wt%。
[0009]所述礬土細粉的Al2O3含量2 88wt%，粒度< 0.088_。
[0010]所述氧化鋁微粉的Al2O3含量2 98wt%，粒度< 3μπι。
[0011 ] 所述二氧化硅微粉的S12含量2 95wt%，粒度< 3μπι。
[0012]所述鋁酸鈣水泥的Al2O3含量I 71wt%，CaO含量< 30wt%，粒度< 3μπι。
[0013]所述廣西黏土的S12含量2 40wt%，Al2O3 < 40wt%，粒度為 < 3μπι。
[0014]所述三聚磷酸鈉的Na5P3O1Q含量I 98wt%，粒度< 1mm。
[0015]所述六偏磷酸鈉的Na6P6O18含量2 98wt%，粒度< 1mm。
[0016]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明采用的高鋁空心球具有中空結構，體積密度低、強度較高和經熱處理后的體積變化小;經過高溫處理的高鋁空心球球殼中有大量的莫來石生成，進一步提高了材料的強度。使用高鋁空心球作為骨料制備的輕質澆注料具有較低的體積密度和較高的顯氣孔率，保證了高鋁空心球輕質澆注料具有優異的隔熱保溫性能；由于適當的骨料與細粉的配比和高溫下的燒結作用，高鋁空心球輕質澆注料也具有較高的常溫抗折強度和常溫耐壓強度，永久線變化率小。
[0017]本發明所制備的高鋁空心球輕質澆注料，在110°C X24h和1300°C X3h條件下熱處理后經檢測:體積密度為1.82-2.0Og/cm3和1.81?1.98g/cm3 ；顯氣孔率為33?37%和35?39%；常溫抗折強度為2?6MPa和9?12MPa;常溫耐壓強度為17?29MPa和36?51MPa。所制備的高鋁空心球輕質澆注料，在1300°CX3h條件下熱處理后的永久線變化率為-0.13—0.18，1300°CX3h熱處理后在500°C條件下的導熱系數為0.51~0.60W.(m.K)—1。
[0018]因此，本發明有工藝簡單、生產成本低和對設備無特殊要求的特點;所制備的高鋁空心球輕質澆注料體積密度低、熱導率低、耐壓強度高、重燒線變化率低、體積穩定性好和隔熱保溫效果好，適用于鋼包永久層。
【具體實施方式】
[0019]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0020]為避免重復，先將本【具體實施方式】中所涉及的原料統一描述如下，實施例中不再贅述:
所述高鋁空心球的主要化學成分是= Al2O3為55?65wt%，S12為25?35wt%;高鋁空心球的顆粒級配是:粒度小于8mm且大于或等于5mm的顆粒為10?20wt%，粒度小于5mm且大于或等于3mm的顆粒為30?50wt%，粒度小于3mm且大于或等于Imm的顆粒為30?60wt%。
[0021]所述焦寶石的主要化學成分是:Al2O3為40?50wt%，Si02為40?60wt%，Fe203為I?3wt%;焦寶石的顆粒級配是:粒度小于Imm且大于或等于0.5mm的顆粒為50?60wt%，粒度小于0.5mm且大于或等于0.074mm的顆粒為40?50wt%。
[0022]所述礬土細粉的Al2O3含量2 88wt%，粒度< 0.088_。
[0023]所述氧化鋁微粉的Al2O3含量2 98wt%，粒度< 3μπι。
[0024]所述二氧化硅微粉的S12含量2 95wt%，粒度< 3μπι。
[0025]所述鋁酸鈣水泥的Al2O3含量I 71wt%，Ca0含量< 30wt%，粒度< 3μπι。
[0026]所述廣西黏土的S12含量2 40wt%,Al2O3 < 40wt%，粒度為 < 3μπι。
[0027]所述三聚磷酸鈉的Na5P3O1Q含量I 98wt%，粒度< 1mm。
[0028]所述六偏磷酸鈉的Na6P6O18含量2 98wt%，粒度< 1mm。
[0029]實施例1
一種高鋁空心球輕質澆注料及其制備方法。以28?33的％的高鋁空心球、18?22wt%的焦寶石、24?30wt%的鞏土細粉、8?9wt%的氧化招微粉、4?5wt%的二氧化娃微粉、2?4wt%的招酸鈣水泥和2?3wt%的廣西黏土為原料，外加所述原料0.04-0.08?丨％的三聚磷酸鈉和0.Ι-Ο.2wt%的六偏磷酸鈉，干混I?3min，再外加所述原料的7?9wt%的水，混合2?5min，即得高招空心球輕質澆注料。
[0030]本實施例所制備的高鋁空心球輕質澆注料，在110°C X24h和1300°C X3h條件下熱處理后經檢測:體積密度為1.90-2.0Og/cm3和1.90-1.98g/cm3 ；顯氣孔率為33?34%和35?37%;