本发明专利技术公开了一种基于新型碳源的出铁沟浇注料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。本发明专利技术所公开的基于新型碳源的出铁沟浇注料，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~60份、碳化硅12~18份、新型碳源2~5份、致密刚玉8~12份、α‑氧化铝微粉4~8份、硅微粉2~6份、铝酸钙水泥3~6份、金属硅粉0.2~0.6份、金属铝粉0.05~0.3份、分散剂0.05~0.2份。本发明专利技术制备的出铁沟浇注料有效提升了力学性能、抗渣铁侵蚀性能、防氧化性能以及热震稳定性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料，尤其涉及一种基于新型碳源的出铁沟浇注料及其制备方法。
技术介绍
1、出铁沟用耐火材料一般使用al2o3-sic-c浇注料，这是一种以氧化铝、碳化硅和碳为主要成分的浇注料。其中，碳素材料具有高热导率，可以提高材料的热震稳定性，也可以阻止熔渣向材料内部的渗透，提高材料的抗侵蚀性，进而延长高炉出铁沟的服役性能。因此，在浇注料的制备过程中，碳素材料是不可或缺的原料。传统浇注料中，球沥青由于其球状外形，具有较好的亲水性，且成本较低，常被用作出铁沟浇注料的主要碳源。但沥青在高温下容易燃烧和挥发，并产生有害气体，且残碳率较低、易氧化，影响浇注料的使用寿命，因此经常需要额外添加抗氧化剂。
2、炭黑的粒度较细(平均粒径为280 nm)，因其良好的填充性能，在出铁沟浇注料中被广泛应用以改善抗侵蚀性能。但是其较高的比表面积不利于其在浇注料中的分散，导致浇注料所需水量增加，劣化了浇注料的使用性能。
3、除此之外，出铁沟浇注料的碳源选择还有石墨，石墨具有层状结构，这是石墨具有各向异性的原因，由于石墨独特的结构，可用于提高抗热震性和抗渣侵蚀性。但是石墨的亲水性差，在浇注料中易产生漂浮、团聚现象，难以分散均匀，从而造成了需水量的增加，劣化浇注料使用性能；同时，在高温氧化气氛下，石墨易被氧化并形成气孔，使耐火材料的气孔率增大，从而降低了耐火材料的抗渣性和力学性能，而这些问题阻碍了鳞片石墨在浇注料中的应用。因此本专利技术对鳞片石墨进行改性形成新型碳源，并运用于出铁沟浇注料中，提升浇注料的使用性能和寿命。
r/>技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于，提供一种基于新型碳源的出铁沟浇注料，通过对碳源进行改性，提升浇注料的性能。
2、本专利技术的第二目的在于，提出一种基于新型碳源的出铁沟浇注料的制备方法，该方法简单，可实现规模化量产。
3、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
4、一种基于新型碳源的出铁沟浇注料，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~60份、碳化硅12~18份、新型碳源2~5份、致密刚玉8~12份、α-氧化铝微粉4~8份、硅微粉2~6份、铝酸钙水泥3~6份、金属硅粉0.2~0.6份、金属铝粉0.05~0.3份、分散剂0.05~0.2份。
5、进一步地，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~55份、碳化硅12~16份、新型碳源2~3份、致密刚玉8~11份、α-氧化铝微粉4~6份、硅微粉2~4份、铝酸钙水泥3~5份、金属硅粉0.5~0.6份、金属铝粉0.05~0.1份、分散剂0.1~0.2份。
6、进一步地，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉55份、碳化硅16份、新型碳源3份、致密刚玉11份、α-氧化铝微粉6份、硅微粉4份、铝酸钙水泥5份、金属硅粉0.5份、金属铝粉0.1份、分散剂0.1份。
7、进一步地，所述电熔棕刚玉的粒度范围为1~12mm，所述电熔棕刚玉中al2o3的含量≥96 wt.%。
8、进一步地，所述碳化硅的粒度不超过3mm，sic含量≥97wt.%。
9、进一步地，所述新型碳源的制备方法为：对鳞片石墨进行表面处理得到混合物；向混合物中加入金属硅粉与金属锆粉，通过球磨混合后，利用高温原位反应制得新型碳源。
10、进一步地，所述α-氧化铝微粉的粒径不超过0.0374mm，α-氧化铝微粉中al2o3的含量≥99 wt.%。
11、进一步地，所述结合剂为al2o3的含量≥68.5 wt.%、cao的含量≤31 wt.%的铝酸钙水泥。
12、进一步地，所述分散剂为聚羧酸盐fs20和六偏磷酸钠的混和物。
13、进一步地，上述任一所述基于新型碳源的出铁沟浇注料的制备方法，包括以下步骤：
14、（1）按配方称取各组分原料于搅拌机中，初步混合后，加入去离子水搅拌均匀；
15、（2）待搅拌均匀后，将浇注料倒入模具中，在振动台上浇注成型得到试条；
16、（3）对试样进行脱模、养护、干燥和热处理，制得含新型碳源的出铁沟浇注料。
17、相比于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
18、（1）本专利技术采用的新型碳源是一种环保碳源，具有较高的残碳率，相较于传统碳源，比如球沥青、石墨等，能避免在烘烤过程中产生的有害气体，改善了炉前作业环境。
19、（2）本专利技术的新型碳源克服了普通鳞片石墨具有亲水性能与分散性能差的缺陷，在使用过程中，能够减少浇注料加水量的同时，也可以均匀的分散在基质中。
20、（3）本专利技术制备的含新型碳源的出铁沟浇注料试样试样在1500℃处理3h后，常温抗折强度和常温耐压强度至少提高15%以上；经过5次热震（△t≈1100℃，水冷）后的试样抗折强度保持率至少提升了20%。经过1500℃处理3h后，试样的抗熔渣侵蚀性能和防氧化性能也显著提升。
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【技术保护点】
1.一种基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~60份、碳化硅12~18份、新型碳源2~5份、致密刚玉8~12份、α-氧化铝微粉4~8份、硅微粉2~6份、铝酸钙水泥3~6份、金属硅粉0.2~0.6份、金属铝粉0.05~0.3份、分散剂0.05~0.2份。
2.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~55份、碳化硅12~16份、新型碳源2~3份、致密刚玉8~11份、α-氧化铝微粉4~6份、硅微粉2~4份、铝酸钙水泥3~5份、金属硅粉0.5~0.6份、金属铝粉0.05~0.1份、分散剂0.1~0.2份。
3.根据权利要求2所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉55份、碳化硅16份、新型碳源3份、致密刚玉11份、α-氧化铝微粉6份、硅微粉4份、铝酸钙水泥5份、金属硅粉0.5份、金属铝粉0.1份、分散剂0.1份。
4.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述电熔棕刚玉的粒度范围为1~12mm，所述电熔棕刚玉中Al2O3的含量≥96 wt.%。
5.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述碳化硅的粒度不超过3mm，SiC含量≥97wt.%。
6.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述新型碳源的制备方法为：对鳞片石墨进行表面处理得到混合物；向混合物中加入金属硅粉与金属锆粉，通过球磨混合后，利用高温原位反应制得新型碳源。
7.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述α-氧化铝微粉的粒径不超过0.0374mm，α-氧化铝微粉中Al2O3的含量≥99 wt.%。
8.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述结合剂为Al2O3的含量≥68.5 wt.%、CaO的含量≤31 wt.%的铝酸钙水泥。
9.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸盐FS20和六偏磷酸钠的混和物。
10.一种如权利要求1~9任一所述基于新型碳源的出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~60份、碳化硅12~18份、新型碳源2~5份、致密刚玉8~12份、α-氧化铝微粉4~8份、硅微粉2~6份、铝酸钙水泥3~6份、金属硅粉0.2~0.6份、金属铝粉0.05~0.3份、分散剂0.05~0.2份。
2.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉45~55份、碳化硅12~16份、新型碳源2~3份、致密刚玉8~11份、α-氧化铝微粉4~6份、硅微粉2~4份、铝酸钙水泥3~5份、金属硅粉0.5~0.6份、金属铝粉0.05~0.1份、分散剂0.1~0.2份。
3.根据权利要求2所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，按重量份数计，各组分组成如下：电熔棕刚玉55份、碳化硅16份、新型碳源3份、致密刚玉11份、α-氧化铝微粉6份、硅微粉4份、铝酸钙水泥5份、金属硅粉0.5份、金属铝粉0.1份、分散剂0.1份。
4.根据权利要求1所述基于新型碳源的出铁沟浇注料，其特征在于，所述电熔棕刚玉的粒度范围...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡新堂，李明晖，牛顺伟，赵伟强，潘广成，
申请(专利权)人：江苏宝宜瑞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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