[发明专利]一种含碳纤维的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于浇注料技术领域。具体涉及一种含碳纤维的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。

技术背景

高炉出铁沟是引导高温铁水和熔渣的通道。高炉出铁沟内衬在使用过程中直接受到铁水和渣的高温冲刷、机械磨损、化学侵蚀和急冷急热的频繁交替。因此，高炉出铁钩用耐火材料应具有良好的高温力学强度、耐化学侵蚀性和热震稳定性。

目前，高炉出铁沟耐火材料普遍采用Al₂O₃-SiC-C质浇注料，Al₂O₃-SiC-C质浇注料质量的好坏主要表现在其使用寿命的长短。随着高炉冶炼技术的不断发展，高炉向大型化、高效化、自动化和长寿命方向发展，这对高炉出铁沟用耐火材料提出了更加苛刻的要求，传统的Al₂O₃-SiC-C质浇注料已经很难满足其要求。

“一种Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料及其制备方法”(CN103011868A)专利技术公开了一种添加催化剂的铁沟浇注料的制备方法，此方法利用高温下催化剂的作用原位生成碳晶须从而提高铁沟料的高温使用性能，碳晶须具有强度和弹性模量高、耐高温、耐腐蚀等优点，能够提高铁沟浇注料的使用性能以及延长使用寿命，但其主要缺陷在于碳晶须的生成量有限，催化剂的价格昂贵，不利于实现工业化生产。“一种大于2500m³高炉主铁沟浇注料”(ZL201210281186.3)专利技术公开了一种以板状刚玉、氧化锆空心球和硅酸锆为主要原料制备铁沟浇注料的方法，提高了浇注料的热震稳定性，但其原料价格过高且添加锌铝尖晶石粉和金属铝粉会影响浇注料的高温性能。“一种环保型高性价比长寿型出铁沟浇注料及其制造方法”(ZL201210160793.4)专利技术公开了一种以回收刚玉颗粒为主要原料制备出铁沟浇注料的方法，虽性价比高和环保，但其使用的是回收的刚玉颗粒，无法保证制品的稳定性，添加金属铝粉亦会影响浇注料的高温性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种使用过程中高温力学强度好、耐化学侵蚀、热震稳定性好和使用寿命长的含碳纤维的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先以55～76wt％的刚玉、12～35wt％的碳化硅、4～10wt％的α-氧化铝微粉、2～5wt％的硅微粉、1～5wt％的单质硅粉、1～4wt％的球状沥青和2～4wt％的铝酸钙水泥为原料，混合，再外加所述原料0.1～0.3wt％的减水剂和0.2～0.6wt％的碳纤维，搅拌均匀，即得含碳纤维的高炉出铁沟用浇注料。

所述刚玉为致密刚玉、棕刚玉和白刚玉中的一种，所述刚玉的Al₂O₃含量≥94wt％；所述刚玉的颗粒级配为：小于8mm且大于等于5mm为25～45wt％，小于5mm且大于等于3mm为10～15wt％，小于3mm且大于等于1mm为10～15wt％，小于1mm且大于等于0.088mm为25～30wt％，小于0.088mm为10～15wt％。

所述碳化硅的SiC含量≥97wt％；碳化硅的颗粒级配是：1～0.088mm为30～50wt％，小于0.088mm为50～70wt％。

所述α-氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt％；α-氧化铝微粉的粒径≤2μm。

所述单质硅粉的Si含量≥97wt％；单质硅粉的粒径≤0.075mm。

所述球状沥青的C含量≥50wt％；球状沥青的粒径为0.2～1mm。

所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠和三聚氰胺中的一种或两种。

所述所述碳纤维是经纤维开纤工艺制成碳纤维单丝，碳纤维单丝在惰性气氛下经TiO₂溶胶浸渍，得到碳纤维；碳纤维的C含量≥95wt％，碳纤维的长度≤10mm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：