一种铝硅碳-叶蜡石复合梯度功能耐火材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种铝硅碳

【技术实现步骤摘要】
一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，具体涉及一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]鱼雷罐车(TPC)是盛装和运送铁水的设备，它的主要功能是将高炉铁水直接运输至转炉。TPC罐体至少包含工作层、永久层和钢壳及填充其中的耐火浇注料。工作层与铁水直接接触，经受铁水的强烈的热冲击、炉渣的化学侵蚀，要求具备抗侵蚀、抗热震、高强度；永久层包覆在工作层外侧，主要起到保温隔热作用；钢壳包覆在永久层外侧，主要是骨架支撑作用；耐火浇注料用于填充砖缝起到连接和缓解热膨胀应力作用。部分TPC永久层与钢壳还贴附有绝热保温板或喷涂绝热涂层等。
[0003]中国专利CN102603314A公开了一种鱼雷罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法，该铝碳化硅碳砖中特级矾土、1～3mm亚白刚玉、碳化硅、红柱石、鳞片石墨、325目亚白刚玉、氮化物、金属铝粉、酚醛树脂经混配后成型与干燥，通过调整原料组成及添加氮化物，使得成品在使用过程中形成刚玉莫来石相及氮化物结合，从而提高砖的耐蚀性、耐冲刷性和高温体积稳定性，较普通ASC砖可提高炉龄15％左右。
[0004]中国专利CN109987950A公开了一种免烧复合铝碳化硅碳砖，包括高铝料、棕刚玉、致密刚玉、碳化硅、石墨、广西白泥、炭黑粉、添加剂以及结合剂。通过合理的粒度级配，并添加了炭黑原料，大大提高了成品砖体的荷重软化温度、高温强度和抗渣侵蚀性，热震稳定性好。将其作为铁水罐及鱼雷罐内衬砖，能提高其使用寿命，降低了工人维护的劳动强度，节约了能源，减少了废弃物的排放。
[0005]中国专利CN102261845A公开了一种刚玉莫来石质结构隔热一体化复合砖及制备方法，包括刚玉莫来石质重质工作层，和以轻质骨料和粉料为原料制备的轻质隔热层，重质工作层和轻质隔热层复合制成复合砖，重质工作层和轻质隔热层的长度尺寸比例为(1～5):(3～1)。该方案制备的复合砖耐磨性良好、结构强度较高，保温隔热性能良好。
[0006]中国专利CN104725058A公开了一种方镁石
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镁铁铁铝尖晶石/镁橄榄石复合砖，由工作层和隔热层复合而成，工作层以镁铁砂、铁铝尖晶石砂、电熔镁砂为主要原料，隔热层以中重质合成橄榄石砂、中轻质合成镁橄榄石砂、菱镁石颗粒、镁砂细粉、稻壳灰为主要原料，经过配料、混炼、成型、干燥、烧成等步骤而制得。该复合砖的工作层耐侵蚀能力强、热震稳定性好、易于粘挂窑皮、导热系数低，隔热层具有良好的高温体积稳定性、较高的机械强度和较低的导热系数。
[0007]现有主流TPC采用铝硅碳砖作为工作层，叶蜡石砖作为永久层，采用分层砌筑的方式，存在砌筑周期长、工序繁琐的问题。统计数据表明，TPC到达使用寿命更换工作层的时候，工作层耐火砖仍残留有60～100mm的厚度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料通过梯度设计的分层结构，使得耐火材料在提高使用寿命、抗热震抗侵蚀的同时，兼具优越的隔热保温性能，可一次砌筑成型，简化工序，缩短砌筑周期。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，包括依次层叠设置的铝硅碳砖工作层和叶蜡石质隔热层；
[0011]以重量份数计，所述铝硅碳砖工作层的制备原料包括：第一Al2O3源68～82份，第一SiC源4～15份，碳源10～20份，第一结合剂3～8份，工作助剂0～10份；所述铝硅碳砖工作层的制备原料采用三级粒度级配；
[0012]以重量份数计，所述叶蜡石质隔热层的制备原料包括：第二Al2O3源18～36份，SiO2源30～55份，第二SiC源0～4份，第二结合剂3～10份，隔热助剂3～7份；所述叶蜡石质隔热层的制备原料采用三级以上粒度级配。
[0013]优选地，所述铝硅碳砖工作层和叶蜡石质隔热层的厚度比为4～2.5：1。
[0014]优选地，所述第一Al2O3源包括高铝矾土、棕刚玉、电熔刚玉和致密刚玉中的一种或几种；
[0015]所述第一SiC源为碳化硅原料；
[0016]所述碳源包括石墨和炭黑中的一种或几种；
[0017]所述第一结合剂为热固性酚醛树脂；
[0018]所述工作助剂包括金属铝粉、硅超细粉、红柱石、硅线石和蓝晶石超细粉中的一种或几种。
[0019]优选地，所述铝硅碳砖工作层的制备原料的粒度级配为：大于1mm且小于等于5mm的制备原料为40～55wt％，大于0.1mm且小于等于1mm的制备原料为15～30wt％，0.1mm以下的制备原料为20～30wt％。
[0020]优选地，所述第二Al2O3源包括叶蜡石、棕刚玉和高铝矾土中的一种或几种；
[0021]所述SiO2源包括叶蜡石和硅超细粉中的一种或几种；
[0022]所述第二SiC源为碳化硅原料；
[0023]所述第二结合剂为热固性酚醛树脂；
[0024]所述隔热助剂包括氧化铝空心球、矿渣棉和硅酸铝保温棉中的一种或几种。
[0025]优选地，所述叶蜡石质隔热层的制备原料的粒度级配为：大于5mm且小于等于8mm的制备原料为20～25wt％，大于1mm且小于等于5mm的制备原料为25～35wt％，大于0.1mm且小于等于1mm的制备原料为20～25wt％，0.1mm以下的制备原料为12～17wt％。
[0026]优选地，所述铝硅碳砖工作层和叶蜡石质隔热层的结合面包括锯齿形契合方式或凹凸形契合方式。
[0027]本专利技术提供了上述技术方案所述铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]将所述铝硅碳砖工作层的制备原料混合，得到混合料A；
[0029]将所述叶蜡石质隔热层的制备原料混合，得到混合料B；
[0030]将所述混合料A和混合料B依次层叠铺放，进行压制成型，得到坯体；
[0031]将所述坯体依次进行养护和干燥，得到铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料。
[0032]本专利技术提供了上述技术方案所述铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料在鱼雷罐车中的应用。
[0033]优选地，所述铝硅碳砖工作层设置在靠近铁水的一侧。
[0034]本专利技术提供了一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，本专利技术通过合理调整铝硅碳砖工作层、叶蜡石质隔热层的颗粒料、粉料和结合剂的配比比例以及粒度级配，使得耐火材料在成分上、功能上形成梯度分级结构。本专利技术提供的耐火材料表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，包括依次层叠设置的铝硅碳砖工作层和叶蜡石质隔热层；以重量份数计，所述铝硅碳砖工作层的制备原料包括：第一Al2O3源68～82份，第一SiC源4～15份，碳源10～20份，第一结合剂3～8份，工作助剂0～10份；所述铝硅碳砖工作层的制备原料采用三级粒度级配；以重量份数计，所述叶蜡石质隔热层的制备原料包括：第二Al2O3源18～36份，SiO2源30～55份，第二SiC源0～4份，第二结合剂3～10份，隔热助剂3～7份；所述叶蜡石质隔热层的制备原料采用三级以上粒度级配。2.根据权利要求1所述的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，其特征在于，所述铝硅碳砖工作层和叶蜡石质隔热层的厚度比为4～2.5：1。3.根据权利要求1所述的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，其特征在于，所述第一Al2O3源包括高铝矾土、棕刚玉、电熔刚玉和致密刚玉中的一种或几种；所述第一SiC源为碳化硅原料；所述碳源包括石墨和炭黑中的一种或几种；所述第一结合剂为热固性酚醛树脂；所述工作助剂包括金属铝粉、硅超细粉、红柱石、硅线石和蓝晶石超细粉中的一种或几种。4.根据权利要求1或3所述的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，其特征在于，所述铝硅碳砖工作层的制备原料的粒度级配为：大于1mm且小于等于5mm的制备原料为40～55wt％，大于0.1mm且小于等于1mm的制备原料为15～30wt％，0.1mm以下的制备原料为20～30wt％。5.根据权利要求1所述的铝硅碳
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叶蜡石复合梯度功能耐火材料，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，韩冬，张兴华，赖卿锐，
申请(专利权)人：鹰纳绿炭上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：