一种铁沟浇注料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料，具体涉及一种铁沟浇注料及其制备方法。

背景技术：

1、铁水沟位于高炉主出铁沟撇渣器后端。高炉出铁时，高温铁水和熔渣于撇渣器处上层熔渣分流至渣沟，下层铁水经撇渣器底部通道流入铁水沟，通过铁水沟流入铁水罐或鱼雷罐，再转移至炼钢。铁沟在高炉出铁时要承受1450℃左右的高温铁水的冲刷，高炉堵口后，又暴露于近常温空气中。因此，铁沟浇注料不仅要抗高温铁水冲刷，还要抗频繁的热震。

2、目前，铁水沟普遍用浇注料为al2o3-sic-c质，主要原料为高档铝矾土、莫来石、刚玉，碳化硅和碳，结合剂多采用纯铝酸钙水泥，也有少量采用溶胶结合，并添加防爆纤维和金属铝粉作为防爆剂。目前几乎所有铁沟用浇注料，材质均为al2o3-sic-c质，只是在此主材质的基础上引入一些新的添加物或外加剂或新兴结合剂等进行改进优化，从未见到有关sio2-sic-c质铁水沟轻量浇注料报道。

3、现铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料，多采用高档矾土复合一定量刚玉，体积密度高，一般都在2.5-2.7g/cm3，大型高炉铁沟浇注料采用电熔刚玉为主原料，其体密甚至一般大于2.7g/cm3。高的体积密度导致铁水沟单位用料量大，耐材消耗重量相应增加，也就意味着铁水沟单位耐材消耗成本的增加。

4、现铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料，还存在热膨胀系数较高的问题，热膨胀系数一般在（5-6）×10-6/℃，材料热膨胀系数越高热震稳定性越低；在冷热波动冲击下沟衬易产生裂纹，热膨胀系数越高所产生的裂纹会越严重。

5、现铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料， 1400℃热态抗折强度一般在3-5mpa，1450℃热态抗折强度多低于3mpa。较低的热折强度制约了铁沟浇注料抗铁水冲刷性能提升，从而导致铁水沟维修寿命低，维修频繁，吨铁耐材消耗大等一系列问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种铁沟浇注料及其制备方法和应用，用以解决现有铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料存在体积密度高、热膨胀系数高和热折强度低等问题。

2、根据本发明的第一方面，本发明提供一种铁沟浇注料，包括熔融石英、碳化硅、石英粉、含锆硅微粉、球沥青、可润湿鳞片石墨、金属硅粉、铁鳞粉、水化硅酸钙、减水剂、防爆纤维和硅溶胶。

3、针对上述现在铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料的缺陷，本发明一种铁沟浇注料，主原料采用熔融石英、碳化硅和碳，采用硅溶胶作为结合剂，并添加含锆硅微粉、石英粉、金属硅粉、铁鳞粉（矿化剂）、水化硅酸钙、减水剂及防爆纤维等添加剂，使得各原料之间能相互协同，降低铁沟浇注料的体积密度和热膨胀系数，提高热折强度，从而降低铁水沟单位耐材消耗成本，减少裂纹现象，提高抗铁水冲刷性能，更加符合铁水沟的特点，使用寿命更长。其中，熔融石英热膨胀系数（（0.5-0.6）×10-6/℃）几乎是所有耐火材料中最小的，且具有低体密2.0-2.21g/cm3，两种特性结合能够使其具有极好的热震稳定性。另熔融石英为熔融耐火原料，气孔率极低，大多数金属液对它润湿性较差，所以具有优良抗金属液侵蚀性能。本发明一种铁沟浇注料通过采用硅溶胶结合，不带入其他低熔物杂质，所添加的碳化硅和碳，均为高耐火度的非氧化物，因此具有类似纯硅质耐材特性，荷重软化温度接近耐火度，在铁水温度1450℃左右范围具有极高热折强度，这赋予本发明铁沟浇注料高抗铁水冲刷性能。

4、进一步地，按照重量份数计，包括熔融石英40-70份、碳化硅9-18份、石英粉12-26份、含锆硅微粉2-10份、球沥青1.5-3份、可润湿鳞片石墨1-3份、金属硅粉1.5-3份、铁鳞粉0.2-0.5份、水化硅酸钙0.05-0.3份、减水剂0.10-0.25份、防爆纤维0.05-0.12份和硅溶胶8.0-10.0份。通过各原料的用量限定在合理的范围值内，使得各原料之间能发挥更好的协同增效作用，更好地降低铁沟浇注料的体积密度和热膨胀系数，提高热折强度。

5、在一些具体实施例中，按照重量份数计，包括熔融石英55-62份、碳化硅14-18份、石英粉12-17份、含锆硅微粉4.5-6.5份、球沥青1.5-2.5份、可润湿鳞片石墨1-1.5份、金属硅粉1.5-2份、铁鳞粉0.2-0.5份、水化硅酸钙0.05-0.15份、减水剂0.14-0.18份、防爆纤维0.05-0.08份和硅溶胶8.0-9.5份。

6、进一步地，所述熔融石英包括粒度为0-1mm的熔融石英15-25份、粒度为1-3mm的熔融石英15-25份和粒度为3-5mm的熔融石英10-20份。通过选定不同粒度范围的熔融石英进行配合使用，更有利于提高铁沟浇注料的热震稳定性，不同粒径的熔融石英配合使用可以改善浇注料的物理性能，如强度、密度和气孔率，这对于提高浇注料的整体性能至关重要。合适的粒径分布有助于提高浇注料的流动性，确保浇注料能够均匀填充模具，减少气孔和裂纹的产生。细粒度的熔融石英可以更好地填充其他原料之间的空隙，提高浇注料的致密度，从而提高其热稳定性和强度。

7、进一步地，所述熔融石英中sio2的含量≥99％。通过限定熔融石英中sio2的含量，有利于保持其化学稳定性，提高铁沟浇注料的质量。

8、进一步地，所述碳化硅包括粒度为0-1mm的碳化硅4-8份和粒度为0.04-0.05mm的碳化硅4-8份；和/或，所述碳化硅为98碳化硅。通过限定碳化硅的性能的特征，能进一步提高铁沟浇注料的质量。

9、进一步地，所述石英粉包括粒度为0.07-0.08mm的熔融石英粉8-18份和粒度为0.085-0.09mm的高纯石英粉8-18份。通过限定石英粉的性能的特征，能进一步提高铁沟浇注料的质量。

10、进一步地，所述含锆硅微粉中sio2和zro2的含量之和≥95％，粒度≤1um。

11、进一步地，所述球沥青的粒度为0-0.5mm；和/或，所述可润湿鳞片石墨的粒度为0-0.5mm；和/或，所述铁鳞粉的粒度为0.04-0.05mm；和/或，所述水化硅酸钙的粒度为0.07-0.08mm。通过限定球沥青、可润湿鳞片石墨、铁鳞粉和水化硅酸钙的粒度在合理范围内，能进一步提高铁沟浇注料的整体性能。

12、进一步地，所述防爆纤维为空心防爆纤维。空心防爆纤维具有低密度、高强度、隔热和保温、电绝缘等特征，能进一步提高铁沟浇注料的整体性能。

13、进一步地，所述铁沟浇注料至少满足以下特征（1）-（5）中的一种：

14、（1）体积密度为1.85-2.1g/cm3；

15、（2）热膨胀系数为1.5-2.5×10-6/k；

16、（3）在110℃下处理24h的耐压强度为30-35mpa；在1000℃下处理3h的耐压强度为25-40mpa；在1500℃下处理3h的耐压强度为50-60mpa；

17、（4）在1500℃下处理3h的烧后线变化率为+（0.1-0.15）%；

18、（5）在1450℃下处理1h的热态抗折强度为5-8mpa。

19、根据本发明的第二方面，本发明还提供上述的铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：

20、将熔融石英、碳化硅、石英粉、含锆硅微粉、球沥青、可润湿鳞片石墨、金属硅粉、铁鳞粉、水化硅酸钙、减水剂和防爆纤维混匀后得到混合料；将得到的混合料与硅溶胶搅拌均匀。

21、本发明的铁沟浇注料的制备方法简单，适用于广泛推广。

22、本发明的有益效果：

23、与现在铁水沟用al2o3-sic-c质铁沟浇注料相比，本发明提供的一种铁沟浇注料具有以下优点：

24、（1）体积密度更轻，在1.85-2.1t/m3左右，单位用料可降低20～25%。

25、（2）热膨胀系数低，具有更高的抗热震性能。

26、（3）在1450℃左右铁水温度范围内，热态抗折强度更高（为al2o3-sic-c质铁沟浇注料的2倍以上），具有更好的抗铁水冲刷性能。

27、（4）采用溶胶结合具有更好的防爆性能。