耐高温耐火可塑材料制作方法

秦永东

1991年3月27日

1990年1月24日

1990年1月24日

秦永东, 秦斌

C04B35/66GK1050176SQ90105760

可塑 耐高温 耐火 材料

1.一种耐高温耐火可塑材料，由高铝矾土骨料、高铝矾土粉料、粘土质耐火泥配制，其特征在于以硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O作为化学结合剂2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于以高铝矾土骨料、粉料及粘土质耐火泥的总量为100%计算，添加10～13%的硫酸铝3.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于硫酸铝的比重为1.20～1.404.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于该材料系自然挥发干燥成型，可制作各种异型预制件5.根据权利要求3所述的材料，其特征在于该材料系自然挥发干燥成型，可制作各种异型预制件6.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于该材料于冷热态都可修补7.根据权利要求3所述的材料，其特征在于该材料于冷热态都可修补8.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于添加硫酸铝可使久置的该材料恢复可塑性9.根据权利要求3所述的材料，其特征在于添加硫酸铝可使久置的该材料恢复可塑性

本发明涉及一种耐高温耐火可塑材料的组成及其配制方法，其产品用于各种高温炉(如锻造炉、炼钢炉等)的内衬该可塑材料由高铝矾土骨料、高铝矾土粉料、粘土质耐火泥配制，特别是以铝盐作为化学结合剂，具体是以硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O作为化学结合剂，从而使该材料的常温或高温耐压、抗折强度、热震、耐火度及荷重软化温度等理化性能指标优于国内外同类型材料常用的耐火砖的耐火度较低(如矾土水泥耐火砖为125℃，水玻璃耐火砖为900℃，磷酸盐耐火砖为1400℃，硅砖或粘土砖在1600℃左右)，而且耐压强度较低，使用寿命短，修补频繁，污染严重;与本发明相应的高铝砖虽说理化指标较好，但必须在1500℃以上烘烤成型，且要保温24～48小时，能耗太大，生产成本亦高此外国外已有的耐火可塑料，也存在常温强度低、施工进度慢，需要经过高压挤泥机成型坯、劳动强度大等缺点本发明的目的在于寻找一种方法，以制取一种新型耐高温耐火可塑材料，既要有优于现有耐火材料的理化指标，又要能耗低、生产成本低、可任意造型、施工进度快、使用寿命长本发明是通过采用适当粒度的高铝矾土骨料及粉料、粘土质耐火泥，以硫酸铝作为化学结合剂使之有机地结合为硬泥膏状的可塑材料，用机械或手工捣固成各种异形预制件或筑成整体炉型的内衬，系自然挥发干燥成型，也可以烘烤干燥高铝矶土骨料及粉料的含量按YB2215-78标准采用，粘土质耐火泥按YB396-63标准采用，硫酸铝按HG1-32-77标准采用上述原料严禁混入石灰石、镁质、硅质等杂质，由高铝矶土及粘土质耐火泥所得到总的AL2O3含量应≥65%，杂质含量不能超过标准范围，这样，所制成的可塑材料的耐火度和高温强度才会与AL2O3的含量成正比由于粘土质耐火泥主要由AL2O3和SIO2组成，两者的熔点分别为2045℃，1670～1710℃，从而提高了可塑材料的耐火度和高温强度，另外还有增强各原料之间的粘合作用，特别是在加热到900℃以上后能生成二次莫来石，故获得较好的高温性能以高铝矶土骨料、粉料及粘土质耐火泥总量为100%计算，添加10～13%的化学结合剂硫酸铝，不仅可塑性好，尤其能获得常温或高温耐压高、抗折、热震稳定性好等效果，为使固体硫酸铝很快溶解为规定比重1.2～1.4范围内的溶液，可采用加温法，必须经常搅拌同时测量溶液的比重，在规定比重范围内，硫酸铝溶液呈胶体状本发明的工艺规程如下1.首先按前述标准验收原材料，并检测各原材料的化学成份、粒度、耐火度和吸水率;高铝矶土骨料及粉料的化学成份按YB365-75检测，粒度按GB1345-75检测，杂质量按YB2215-78检测，粘土质耐火泥的化学成份和粒度按YB396-63检测耐火度都按YB368-75检测，吸水率按YB842-75检测硫酸铝AL2(SO4)3.18H2O的检验以HG1-32-77标准为准进行2.将上述三种原材料按以下比例称量配料，高铝矶土骨料45～50%，粉料35～45%，粘土质耐火泥10～15%3.将配好的料进行干混均匀，人工或机械都可，一般翻混3～4次以上4.干混均匀后倒入比重为1.2～1.4的硫酸钻溶液，加入量为上述配料总量的8～15%，也翻混3～4次以上5.将混合均匀的耐火可塑材料倒入能密封的容器中封严进行困料，气温20℃以上时困料24小时，气温15℃以下时困料48小时6.困料时间到后可取样检验，看是否混合均匀，一般凭经验用手握该可塑材料，握力约4公斤，捏成团离地面1米高度松手让其自由落地，仍基本成团则证明合格，若呈松散状则证明不合格若不合格则需要重新混合均匀及困料至合格为止7.困料合格后即可开封筑炉，即将散料捣固或振捣成各种异型砖或筑成整体炉型的内衬;如不马上使用则将散料称量(25～50kg)装入密封袋立即封严，再装入编织袋等外袋，注明防潮及有效使用期等指标散料储存期一般为3个月，若超过储期开包用手握成团(握力约4公斤)，离地1米落下后仍基本成团，证明该料仍可使用，若呈松散状则不能用，须加入适量硫酸铝溶液混合均匀困料24小时以上即可恢复其可塑性该材料烘烤(烧结)后不再具有可塑性，烧结前后的理化性能指标也有差异用本发明的材料筑炉，在生产使用过程中如产生破裂、磨损或碰撞损坏等，无论冷热态皆可修补裂损，但冷补与热补的化学结合剂含量不同，且须将待修补部分剃除炉衬表面熔瘤并用压缩风管吹净表面本发明的可塑材料的主要理化性能指标均达到或超过已有的同类型耐火材料，且不需烧结即可使用，该材料干燥成型后即有很高的强度为11.8～16.1MPa，烧结后强度更高其主要指标如下1.耐火度＞1790℃2.常温耐压强度(1350℃×2 烧后)32.6～36.8MPa3.高温耐压强度(1350℃×1h)2.02～3.09MPa4.高温抗折强度(1400℃×1h)0.83～6.99MPa5.热震(1100℃水冷)＞50次6.体积密度2.22t/m37.热膨胀率(100～1300℃)-0.46～+0.17%与目前常用耐火砖相比，使用寿命提高4倍以上可制作各种异形耐火砖及烧嘴砖等，不需要加热烘烤成形，只靠常温自然干燥即可，比相应的高铝砖大大节省热能，由于该材料含AL2O3量≥65%，与高铝砖AL2O3含量(70～90%)相近，所以具有与高铝砖相近的性能指标，而生产成本又低于高铝砖另外，该材料与镁砖比较具有相近或者优于镁砖的性能指标，而生产成本也低于镁砖以该材料加工各种异形耐火砖或制作整体炉衬的工艺简单，制成预制件或采取积模式砌筑炉衬，成品率百分之百，施工进度快，结合牢固可靠，具有抗渣性好，抗氧化气氛好和热态耐压、抗折强度高等特性，修补方便，劳动强度低本发明的最佳实施例如下高铝矾土骨料(粒度≤5mm)48kg高铝矾土粉料(粒度0.074～0.297mm)40kg粘土质耐火泥(粒度0.074～0.297mm)12kg将上述三种原料于23±15℃称量配制，翻混均匀，投入搅拌机搅拌10分钟，干混均匀为止添加12kg硫酸铝溶液(比重1.31)，又搅拌10分钟，然后倒入容器密封困料30小时，困料完成后，开封检视，合格即倒入预先准备好的乳胶袋中，立即封严，装入编织袋中即为耐高温耐火可塑材料散料本发明可塑材料可用于锻造炉、炼钢炉(钢水温度1700℃)等高温炉的内衬，常用的耐火砖用一个月或一季度就坏了，而本发明的材料用了一年仍未坏，比常用的耐火砖如硅砖等寿命提高4～10倍此外，本发明的可塑材料筑炉和修炉时间皆短，用本材料捣固成小块砖立即就可脱模，一天即干燥可筑炉，筑炉时间约两天;常用耐火材料预制件需四天以上用本材料修炉时间只需1～2小时，制作成炉三天可脱模，烘炉时间四到六天，与常用耐火材料大致相当本发明的可塑材料其原材料来源广、价廉，生产成本约为500元/吨，市场售价可达1000～1200元/吨，其成本相当于常用耐火材料如硅砖的成本，而售价高于常用耐火材料，以每吨获利500元计算，年产5000吨，可获利250万元，以代替进口砖计算，进口日本热风炉用H-24每吨1500～2000美元，折合人民币约7500～10000元/吨，用本材料代替，每吨节省人民币九千元以上，同时节约了外汇综上所述，本发明的耐高温耐火可塑材料是一种低能耗、高温性能指标好的新型耐火材料，具有优异的理化性能指标，不需烘烧(烧结)即可成型，可塑性好，可捣固成各种异形砖或整体炉衬，制造简易，劳动强度低，施工进度快，使用寿命长，不需大量投资，既可大规模生产，也宜于中小企业生产