专利名称：高炉主流道用硅溶胶喷浆用料的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种耐火喷衆用料,特别是一种以喷覆(gunning)成型方式修补炼铁的高炉主流道用硅溶胶喷浆用料。
背景技术：
一般，以喷覆成型方式修补炼铁的高炉主流道的喷浆用料，多是以铝酸钙水泥(CAC)作为结合剂，并配合加入使其迅速固化的急结剂；其中，铝酸钙水泥中的氧化钙(CaO)与氧化硅(SiO2)在高温中易形成氧化铝-氧化钙-氧化硅三元化合物(Al2O3-CaO-SiO2)而成为材料中的低熔相，进而导致喷浆用料物理性质的下降。此外，以铝酸钙水泥(CAC)作为结合剂时，一定需要水才能达到水合凝聚固化的效果，而添加的水在喷浆用料中以结晶水的型态存在，必须使用较高的温度并耗费较长的烘干时间才能移除，进而避免喷浆用料在干燥过程或出铣使用时发生爆裂的问题。再者，目前结合喷浆用料使用的急结剂都含有镁、钙、钾或钠，以上种类的元素对喷浆用料整体的耐火度都有一定程度的负面影响。由于目前的喷浆用料的缺点大体来自于作为结合剂的水泥，以及必须搭配使用的急结剂的用量，因此，若能开发无水泥结合剂的喷浆用料，同时降低配合使用的急结剂的用量而减少镁、钙、钾或钠的存在含量，以减少低熔物产生的负面效果，当是解决目前的喷浆用料上述缺点的唯一方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的不以水泥作为结合剂的高炉主流道用硅溶胶喷浆用料。本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料，以所述的硅溶胶喷浆用料为100wt%计算，包括7. 2wt% 18wt%的娃溶胶溶液、O. Olwt % 3wt%的由聚碳酸酯类高分子构成的分散剂，及剩余组分的干料，其中，以所述硅溶胶溶液为100wt%计算，所述的硅溶胶溶液中的二氧化娃的固含量是20wt% 40wt%,以所述的娃溶胶喷衆用料为100wt%计算,所述的干料的化学组成至少包括45wt% 75wt%的三氧化二招、7wt% 20wt%的碳化娃和碳的组合、微量的非结晶二氧化硅、微量的硅、微量的铝，和微量的碳化硼。较佳地，本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料的干料的化学组成的三氧化二铝的来源是电融三氧化二铝，及/或煅烧三氧化二铝，且所述的电融三氧化二铝为棕刚玉、白刚玉、致密刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述材料的组合。较佳地，本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料的干料的化学组成中，碳化硅和碳的组合的是为纯度不小于96. 5%且粒径不大于1_的碳化硅粉，和碳黑及/或石墨的组合。较佳地，本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料的干料的化学组成中，以所述的硅溶胶喷浆用料为IOOwt %计算，非结晶二氧化硅为O. 05wt % 3wt %，硅为O. 5wt % 2wt%,招为 O. 05wt% Iwt %,碳化硼为 O. Iwt % Iwt %。
本发明的功效在于提供一种以硅溶胶溶液作为结合剂的硅溶胶喷浆用料，以缩合聚合反应达到硬化目的，且在施作过程中水是以物理水(即自由水)的形态存在，而可以快速充分干燥，缩短高炉主流道的养护、修复时间，同时，在反应过程中无水合反应的产物，而可在高温使用环境中保持硅溶胶喷浆用料物理性质的稳定，减少高炉主流道的养护、修复次数。
具体实施例方式下面结合较佳实施例对本发明进行详细说明本发明高 炉主流道用硅溶胶喷浆用料的一较佳实施例包含7. 2wt% 18被％的娃溶胶溶液、O. 01wt% 3 1:%的由聚碳酸酯类高分子构成的分散剂,及剩余组分的干料。硅溶胶溶液用于与干料、分散剂等混合搅拌而成泥浆状态，适用于以喷覆方式并配合使其急速固化的急结剂施作修补高炉主流道，当使用量小于7. 2wt%时，混合搅拌后无法呈现泥浆状态，无解胶效果而无法施作，当使用量大于18wt%时，施作后易受熔渣侵蚀并不利铁水冲刷；此外，以所述的硅溶胶溶液为100wt%计算，所述硅溶胶溶液中的二氧化硅的固含量是20wt% 40wt%，当二氧化硅的固含量小于20被％时，整体硬化时间过长，坯体强度差，碰撞易损坏，当二氧化硅固含量大于40wt%时，则施作后易受熔渣侵蚀，造成基质劣化，较佳的二氧化硅固含量是30wt% ;更佳地，硅溶胶溶液中的二氧化硅的粒径尺寸为纳米量级，而可提高了新旧材料之间的接触面积，有助于增加新旧材料之间的烧结性与提升结合性。含聚碳酸酯类高分子的分散剂主要使干料与硅溶胶溶液混合搅拌后，能以较少的硅溶胶溶液使用量达到泥浆的型态，当加入量低于O. Olwt^时，干料与硅溶胶溶液混合搅拌后无法呈现泥浆状态，也就是无解胶效果，而当添加量大于3wt%时，施作固化后的坯体气孔率高，易受熔渣侵蚀、不利铁水冲刷。以娃溶胶喷衆用料为100wt%计算,干料的化学组成中至少包括45wt% 75wt%的三氧化二铝、7wt % 20wt %的碳化硅和碳的组合，和微量的非结晶二氧化硅、硅、铝，和碳化硼。其中，三氧化二铝的来源是电融三氧化二铝，及煅烧三氧化二铝，且所述的电融三氧化二铝为棕刚玉、白刚玉、致密刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述材料的组合，当三氧化二铝的含量低于45wt%时，坯体在1500°C以上的温度时会产生劣化或熔损的情形，而当含量高于75wt %时，坯体的烧结性差而容易受物理冲刷破坏。碳化硅和碳的组合则是选自纯度不小于96. 5%且粒径不大于Imm的碳化硅粉，和碳黑及/或石墨的组合，含量低于7wt%时，易受熔渣侵蚀，造成坯体材料劣化，而当含量超过2(^1:%时,不利铁水冲刷而易流失。较佳地，干料的化学组成中非结晶二氧化硅的组分是O. 05wt% 3wt%，硅的组分是O. 5wt% 2wt%,招的组分是O. 05wt% Iwt碳化硼的组分是O. Iwt% Iwt其中，非结晶二氧化硅小于O. 05wt%时，干料与硅溶胶溶液混合经搅拌后呈泥浆状态时的流动性差，大于3wt%，则易受熔渣侵蚀，造成坯体材料基质劣化；硅小于O. 5wt%时抗氧化性差，易受熔渣侵蚀，造成坯体材料基质劣化，大于2wt %，坯体在高温下的强度差、不利铁水冲刷而易流失；铝的组分小于O. 05wt%时，坯体的抗氧化性、透气性较差，不利铁水冲刷而易崩裂，大于lwt%时，坯体易受熔渣侵蚀、不利铁水冲刷；碳化硼的组分小于O. Iwt %时，坯体的抗氧化性差，易受熔渣侵蚀，造成坯体材料基质劣化，大于Iwt %时，坯体在高温下的强度变差，不利铁水冲刷、易流失。此外要补充说明的是，本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料搭配使用的急结剂是包括镁离子，钾离子，钠离子，及/或钙离子的离子型加速剂-当喷浆用料喷射至修补衬体时经由导管加入喷嘴处使其与泥浆型态的喷浆用料充分混合，使呈现短暂的胶化状态，其后迅速产生化学交联反应，而由胶化态转变为固化态，进而达到附着修补的目的；根据实验，由于本发明的喷浆用料搭配的急结剂使用量仅为现有技术使用量的一半，减少了对耐火度的负面影响，因此固化后的胚体的耐火度会有一定程度的正面提升。上述本发明高炉主流道用硅溶胶喷浆用料以如下表所列的2个实验样品，分别进行施工性、常温物性、结合性、喷浆测试；其中
施工性将固定固体量的喷浆用料先于搅拌器中进行干混I分钟，再依一定比例添加溶液，再进行搅拌3分钟，将充分混和后的喷浆用料放置于扩散测试机中，以每秒跳动一次的频率，测试评估材料的扩散值。常温物性依循JIS R 2553测试标准，取40mmX40mmX160mm的长方体试样经24h常温养生(硬化反应)与110°c 24小时干燥处理后，在埋碳与大气(还原气氛)条件下，烧成温度1450°C、持温3h后炉冷，测定显气孔率、体积密度、抗折强度、耐压强度、加热线变化率。结合性依循JIS R2553测试标准，取40mmX 40mmX 160mm的长方体试样经24h常温养生(硬化反应)在埋碳与大气(还原气氛)条件下，烧成温度1450°C持温3h后炉冷，进行冷间抗折实验，将折断后试样在进行喷浆成型，再经24h常温养生与110°C 24小时干燥处理后，在埋碳与大气条件下烧成温度1450°C，分别进行抗折实验。喷浆测试将固定固体量的喷浆用料先于搅拌器中进行干混I分钟，再依一定比例添加溶液，再进行搅拌3分钟，取出浆料加入急结剂，以材料失去塑性判断为其终点。实验样品I
重量百分比(wt%) 组成成分一"· 重量百分比(Wt%)
硅溶胶落^ 8.6574 — SiO230
分散剂0.0451 一聚碳酸酯390
Al2O3__^95_
SiC+C__^96_
干料Θ1. 2975 -^---
_Si__= 95_
Al^ 95
__ B4C^ 95 —其中，干料的组成、来源如下
权利要求
1.一种高炉主流道用硅溶胶喷浆用料；其特征在于以所述的硅溶胶喷浆用料为IOOwt %计算，所述的娃溶胶喷衆用料包括7. 2wt% 18wt%的娃溶胶溶液、O. Olwt % 3wt%的由聚碳酸酯类高分子构成的分散剂，及剩余组分的干料，其中，以所述的硅溶胶溶液为100wt%计算,所述的娃溶胶溶液中的二氧化娃的固含量是20wt% 40wt%,以所述的娃溶胶喷衆用料为100wt%计算,所述的干料的化学组成至少包括45wt% 75wt%的三氧化二铝、7wt % 20wt %的碳化硅和碳的组合、微量的非结晶二氧化硅、微量的硅、微量的铝，和微量的碳化硼。
2.根据权利要求I所述的高炉主流道用硅溶胶喷浆用料，其特征在于所述干料的化学组成的三氧化二铝的来源是电融三氧化二铝，及/或煅烧三氧化二铝，且所述的电融三氧化二铝为棕刚玉、白刚玉、致密刚玉、亚白刚玉、板状刚玉，或上述材料的组合。
3.根据权利要求2所述的高炉主流道用硅溶胶喷浆用料，其特征在于所述的干料化学组成的碳化硅和碳的组合为纯度不小于96. 5%且粒径不大于1_的碳化硅粉，和碳黑及/或石墨的组合。
4.根据权利要求3所述的高炉主流道用硅溶胶喷浆用料，其特征在于以所述的硅溶胶喷衆用料为IOOwt%计算,所述干料化学组成中的非结晶二氧化娃为O. 05wt% 3wt%,娃为 O. 5wt% 2wt%,招为 O. 05wt% Iwt %,碳化硼为 O. Iwt % Iwt %。
全文摘要
一种高炉主流道用硅溶胶喷浆用料，包含7.2wt％～18wt％的硅溶胶溶液、0.01wt％～3wt％的由聚碳酸酯类高分子构成的分散剂，及剩余组分的干料，其中，以所述的硅溶胶溶液为100wt％计算，所述的硅溶胶溶液中的二氧化硅的固含量是20wt％～40wt％，以所述的硅溶胶喷浆用料为100wt％计算，所述的干料的化学组成至少包括45wt％～75wt％的三氧化二铝、7wt％～20wt％的碳化硅和碳的组合、微量的二氧化硅、微量的硅、微量的铝，和微量的碳化硼，本发明用硅溶胶溶液作为结合剂而以缩合聚合反应达到硬化目的，反应过程中无水合反应的产物，且水以非结晶水的形态存在而可以快速充分干燥，缩短高炉主流道的养护、修复时间。
文档编号C04B35/66GK102633506SQ201110038110
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者潘燕岑, 陈嘉鸿, 陈宝财, 黄玉振 申请人:三和耐火工业股份有限公司