[发明专利]一种含塑性相的耐火浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种不定形耐火材料，具体地说是一种含塑性相的耐火浇注料及其制备方法。

背景技术

与定性耐火制品相比，以耐火浇注料为代表的不定形耐火材料具有工艺流程短、生产能耗及成本低、使用方便、适用范围广、整体性及使用效果好等优势，因而在世界范围内得到了迅速发展，其在整个耐火材料中所占的比重越来越高。在一些耐火材料技术先进的国家中，不定形耐火材料的产量已经接近甚至超过了定形制品的产量。例如，目前日本不定形耐火材料产量占整个耐火材料的比例达到了60%左右；美国的为 50% 左右；英、德、法等国为 40% ~50%。如今，耐火浇注料已经被广泛地应用于冶金、建材、电力、化工等工业领域的高温设备中，例如，在水泥窑系统中，现已大量应用了各种材质的耐火浇注料。

耐火浇注料的力学强度、耐磨性、抗侵蚀性、抗热震性等性能，对提高高温设备的运转率、降低能源消耗和生产成本有着极其重要的影响。然而，目前用于一些严苛工况条件下的耐火浇注料的性能还不能满足使用要求。例如，用于大型干法水泥窑前窑口部位的浇注料，目前普遍存在的问题是因快速旋转的高温窑体产生巨大的热机械应力破坏及热震损伤，以及大产量的高温熟料磨损，导致窑口浇注料易发生开裂、剥落及磨蚀损毁。用于水泥窑喷煤管部位的浇注料，普遍存在的问题也是因高温热震及大量高温高速固体颗粒的冲刷，造成浇注料发生剥落及磨蚀，使用寿命短。

众所周知，材料的力学强度、弹性模量与耐磨性及抗热震性之间是有关系的。通常，提高材料的强度和弹性模量，可以改善其耐磨性，但会使其抗热震性变差。另外，作为一种无机非金属材料，耐火浇注料（也包括所有耐火材料）都表现出很大的脆性、很小的韧性，而大多数金属材料则相反。因此，可以说脆性是耐火材料的一个重要特征，也是它的一个弱点。脆性大的材料，其抗机械应力冲击和抗热震性（即抗热应力冲击）的能力均较差，直观地表现为一旦受到临界应力作用，材料容易产生突发性的断裂或开裂破坏。

近年来，科技工作者对金属增韧耐火材料的研究虽然已开展了一些工作，但都不是针对耐火浇注料进行的，而且都还处于实验室研究阶段。例如，薛文东等人研究了在刚玉—氮化硅质透气砖中引入质量分数为5％和l0％的单质硅对材料结构和性能的影响。洪彦若、涂军波等人研究了在通氮气条件下引入单质硅、单质铝对刚玉—氮化硅材料的结构和性能的影响。卜景龙等人研究了在刚玉材料中引入金属铝粉的作用。李改叶、李楠等人的研究了适量添加硅粉对A1₂0₃-SiC材料抗氧化性的影响。

发明内容

为解决现有耐火浇注料脆性较大、抗机械应力冲击和抗热震性较差、使用时间短的问题，本发明提供了一种含塑性相的耐火浇注料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种含塑性相的耐火浇注料，由耐火骨料、耐火细粉、氧化物微粉、结合剂和外加剂组成，耐火骨料的粒度为1-8mm，耐火细粉的粒度为0.044-1mm，氧化物微粉的粒度小于5μm，结合剂的粒度小于0.088mm，各成分按重量比的加入量为：耐火骨料45-60份、耐火细粉33-43份、氧化物微粉4-7份、结合剂3-5份、外加剂0.15-0.2份；

所述的外加剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠组成，且三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量比为0.8-1:1；

所述的耐火细粉中包括3-10份的塑性相细粉，该塑性相细粉由1-3份的金属铝粉和2-8份的单质硅粉组成；

本发明中，所述的耐火细粉中包括3-5份的蓝晶石粉；

所述的氧化物微粉由2-6份的氧化硅微粉和1-4份的氧化铝微粉组成；

所述的氧化硅微粉中氧化硅含量为97.5%，所述氧化铝微粉中氧化铝的含量为98.7%；

所述的结合剂为含氧化铝70%的铝酸钙水泥；

该种含塑性相的耐火浇注料的制备方法为，包含以下步骤：

1）物料的选取

分别选取上述适当粒径的原料：主体耐火原料选取粒径为1-8mm的耐火骨料和粒径为0.044-1mm的耐火细粉两类，蓝晶石粉、金属铝粉和单质硅粉的粒径为0.044-0.15mm，氧化铝微粉和氧化硅微粉小于5μm，铝酸钙水泥小于0.088mm，各物料选取完成后备用；

2）耐火细粉的配制

塑性相细粉的配制

按照重量比，取金属铝粉和单质硅粉混合均匀配制成总重为3-10份的塑性相细粉，其中金属铝粉为1-3份，单质硅粉为2-8份；