本發(fā)明屬于耐火新材料，具體涉及一種al2o3-sic-c耐火澆注料制品及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、al2o3-sic-c耐火澆注料主要應(yīng)用于高爐出鐵溝，高爐出鐵溝是高溫鐵水和熔渣的通道，鐵溝澆注料是滿(mǎn)足出鐵要求的一種不定形耐火材料。隨著現(xiàn)代高爐大型化、長(zhǎng)壽化的發(fā)展，高爐鐵溝出鐵量的急劇增加，對(duì)鐵溝所使用的的耐火材料提出了更為嚴(yán)格的要求，不引入雜質(zhì)、抗氧化性能強(qiáng)、抗侵蝕性能強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)已成為鐵溝耐火材料的主要發(fā)展方向。

2、對(duì)于鐵溝耐火材料性能的影響，結(jié)合劑的種類(lèi)對(duì)鐵溝料的使用性能影響較大。該類(lèi)型的耐火澆注料需要具有良好的高溫力學(xué)性能、抗渣抗侵蝕性能、抗氧化性能以及熱震穩(wěn)定性。目前鐵溝耐火材料所使用的的結(jié)合劑主要以鋁酸鈣水泥為主，使用鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑制備耐火澆注料的強(qiáng)度高且容易成型，但是鋁酸鈣水泥會(huì)引入cao，在高溫條件下會(huì)生成低熔物，直接影響耐火材料的高溫性能和抗渣侵蝕性能。除此之外，由于使用鋁酸鈣水泥會(huì)使需水量增多，導(dǎo)致水化產(chǎn)物增多，升溫過(guò)程中水化產(chǎn)物會(huì)脫水分解，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生微孔，破壞水化網(wǎng)絡(luò)。

3、抗氧化劑對(duì)該耐火澆注料也有較大的影響，目前該體系耐火澆注料常用硅粉和碳化硼等作抗氧化劑，碳化硼在高溫條件下會(huì)生成氧化硼液相，降低高溫抗侵蝕性。硅粉在高溫下會(huì)生成二氧化硅分布于澆注料表面，使內(nèi)部的硅粉失去抗氧化的作用，致使硅粉的抗氧化性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種al2o3-sic-c耐火澆注料制品及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種al2o3-sic-c耐火澆注料制品，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述al2o3-sic-c耐火澆注料的原料組成為：骨料50％～85％、基質(zhì)6％～35％、結(jié)合劑1％～10％、抗氧化劑1％～5％、添加劑0.2％～2％，外加占上述原料總質(zhì)量0.1％～1％的外加劑；所述結(jié)合劑為輕燒氧化鎂粉。

4、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述抗氧化劑為鈍化金屬鋁粉。

5、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述鈍化金屬鋁粉的制備方法是：將金屬鋁粉在500～620℃下煅燒1～20h，冷卻后得到鈍化金屬鋁粉。更加優(yōu)選地，所述鈍化金屬鋁粉的制備方法是：將金屬鋁粉在500～620℃下煅燒5～20h，冷卻后得到鈍化金屬鋁粉。最優(yōu)選地，所述鈍化金屬鋁粉的制備方法是：將金屬鋁粉在580℃下煅燒15h，冷卻后得到鈍化金屬鋁粉。

6、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述骨料為剛玉顆粒、碳化硅顆粒中的至少一種。更加優(yōu)選地，所述骨料為剛玉顆粒和碳化硅顆粒。

7、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述基質(zhì)為剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、碳素材料中的至少一種。更加優(yōu)選地，所述基質(zhì)為剛玉細(xì)粉、碳化硅細(xì)粉、活性氧化鋁微粉和碳素材料中的至少一種。

8、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述添加劑為乳酸鹽；更加優(yōu)選地，所述乳酸鹽為乳酸鋁、乳酸鎂、乳酸鋅、乳酸鎳中的至少一種；最優(yōu)選地，所述乳酸鹽為乳酸鋁。

9、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述碳素材料的粒徑為1～2mm，所述碳素材料為瀝青、石墨或炭黑。更加優(yōu)選地，所述碳素材料為炭黑。

10、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述外加劑為減水劑；所述減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑。更加優(yōu)選地，所述減水劑為聚羧酸減水劑。

11、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述al2o3-sic-c耐火澆注料的原料組成為：剛玉顆粒50％～70％、碳化硅顆粒1％～15％、剛玉細(xì)粉1％～10％、碳化硅細(xì)粉1％～10％、活性氧化鋁細(xì)粉3％～5％、碳素材料1％～10％、結(jié)合劑1％～10％、抗氧化劑1％～5％、添加劑0.2％～2％，外加占上述原料總質(zhì)量0.1％～1％的外加劑；所述結(jié)合劑為輕燒氧化鎂粉。

12、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述al2o3-sic-c耐火澆注料的原料組成為：剛玉顆粒50％～70％、碳化硅顆粒1％～15％、剛玉細(xì)粉1％～10％、碳化硅細(xì)粉1％～10％、活性氧化鋁細(xì)粉3％～5％、碳素材料1％～5％、結(jié)合劑1％～7％、抗氧化劑2％～5％、添加劑0.2％～2％，外加占上述原料總質(zhì)量0.1％～1％的外加劑；所述結(jié)合劑為輕燒氧化鎂粉。

13、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述al2o3-sic-c耐火澆注料的原料組成為：剛玉顆粒64.5％、碳化硅顆粒8％、剛玉細(xì)粉4.4％、碳化硅細(xì)粉8％、活性氧化鋁細(xì)粉5％、碳素材料3％、結(jié)合劑3％、抗氧化劑3.5％、添加劑0.6％，外加占上述原料總質(zhì)量0.15％的外加劑；所述結(jié)合劑為輕燒氧化鎂粉。

14、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述剛玉顆粒由粒度5～8mm的剛玉顆粒、粒度3～5mm的剛玉顆粒、粒度1～3mm的剛玉顆粒、粒度0.1～1mm的剛玉顆粒按質(zhì)量比5:5:5:2混合而成。

15、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述碳化硅顆粒的粒度為0.1～1mm。

16、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述剛玉細(xì)粉的粒度≤0.045mm；所述碳化硅細(xì)粉的粒度≤0.075mm；所述活性氧化鋁細(xì)粉的粒度為2～4μm；所述結(jié)合劑的粒度為4～5μm；所述鈍化金屬鋁粉的粒度為0.048～0.11mm；所述添加劑的粒度≤0.075mm；所述碳素材料的粒度為1～2mm。

17、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述剛玉為棕剛玉(棕剛玉中al2o3≥95.7％)、白剛玉(白剛玉中al2o3≥97.5％)、板狀剛玉(板狀剛玉中al2o3≥99％)中的一種。更加優(yōu)選地，所述剛玉為棕剛玉。

18、根據(jù)上述的al2o3-sic-c耐火澆注料制品，優(yōu)選地，所述碳化硅的純度≥98.5％。

19、本發(fā)明第二方面提供了一種上述第一方面所述al2o3-sic-c耐火澆注料制品的制備方法，包括以下步驟：

20、(1)將骨料、基質(zhì)、結(jié)合劑、抗氧化劑、添加劑和外加劑混合均勻，得到混合料；

21、(2)向步驟(1)制備的混合料中加水，攪拌混合均勻，得到濕混料；

22、(3)將所述濕混料經(jīng)澆筑、養(yǎng)護(hù)、干燥，得到坯料；將所述坯料在埋碳?xì)夥障掠?150℃～1450℃煅燒1～10h，得到耐火澆注料制品。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的積極有益效果如下：

24、(1)現(xiàn)有的耐火澆注料制品多采用硅粉、碳化硼等作為抗氧化劑，采用硅粉作為抗氧化劑時(shí)，較高含量小粒徑單質(zhì)硅粉的加入，導(dǎo)致低熔點(diǎn)復(fù)合硅酸鹽形成量增加，進(jìn)而降低澆注料的抗熔渣侵蝕與滲透能力；采用碳化硼作為抗氧化劑時(shí)，較高含量碳化硼的添加，會(huì)導(dǎo)致澆注料中低黏度含硼液相的生成量增多，這會(huì)降低澆注料的抗熔渣侵蝕與滲透能力；本發(fā)明al2o3-sic-c耐火澆注料制品采用鈍化金屬鋁粉作為抗氧化劑，一方面鈍化金屬鋁粉表面的鈍化層可以有效避免金屬鋁粉與澆注料中的自由水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，另一方面，金屬鋁粉與輕燒氧化鎂的水化產(chǎn)物產(chǎn)生協(xié)同作用，生成致密的鎂鋁水滑石，進(jìn)一步阻止了鋁粉的水化，避免坯體產(chǎn)生膨脹，提高了澆注料的致密度，從而提高了澆注料的使用性能。

25、(2)本發(fā)明通過(guò)將金屬鋁粉在500～620℃煅燒1～20h，其表面被氧化形成致密氧化鋁層，待冷卻后得到鈍化金屬鋁粉，該鈍化金屬鋁粉具有制備工藝簡(jiǎn)單，包覆層較均勻，可大批量生產(chǎn)，而且能避免采用鋁溶膠包覆制備鈍化金屬鋁粉時(shí)鈍化金屬鋁粉易結(jié)塊，造成混料時(shí)不易均勻分散，降低耐火制品性能的問(wèn)題，同時(shí)也避免了因鋁溶膠包覆制備鈍化金屬鋁粉易結(jié)塊，使用時(shí)需要進(jìn)行破碎處理，而破碎處理易造成鈍化層剝落，從而影響鈍化效果的問(wèn)題。

26、(3)本發(fā)明耐火制品中含有添加劑，添加劑優(yōu)選為乳酸鹽，乳酸鹽能夠限制mg(oh)2的形成，幫助控制耐火制品初始加工階段輕燒氧化鎂的水合反應(yīng)速率，延長(zhǎng)澆注成型的可施工時(shí)間。

27、(4)本發(fā)明采用輕燒氧化鎂粉作為結(jié)合劑來(lái)制備耐火澆注料制品，輕燒氧化鎂粉在高溫下可與基質(zhì)中的活性氧化鋁微粉反應(yīng)原位生成鎂鋁尖晶石，促使材料燒結(jié)致密化，阻斷了氧氣的進(jìn)一步滲入；同時(shí)，鎂鋁尖晶石還可以吸收鋼渣中的feo和fe2o3，形成致密層，阻止?jié)B透的繼續(xù)發(fā)生，極大地提升了耐火制品的抗渣侵蝕和滲透的能力。另外，采用輕燒氧化鎂粉作為結(jié)合劑，在煅燒過(guò)程中，可以避免生成cao-al2o3-sio2低共熔相，同時(shí)輕燒氧化鎂在高溫條件下能夠產(chǎn)生熔點(diǎn)更高且具有更高的粘度的mgo-al2o3-sio2相，使耐火澆注料的抗氧化性、抗侵蝕性和抗?jié)B透性更好，極大提高了耐火澆注料的使用壽命。而且，與澆注料常用的結(jié)合劑鋁酸鈣水泥相比，本發(fā)明以輕燒氧化鎂粉作為結(jié)合劑可避免向澆注料中引入cao，解決了以鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑時(shí)會(huì)向澆注料中引入cao降低耐火制品抗渣侵蝕和滲透性能的技術(shù)難題。

28、(5)本發(fā)明al2o3-sic-c耐火澆注料制品中添加有粒徑為1～2mm的碳素材料，該碳素材料具有不易被鋼水和熔渣潤(rùn)濕、熱膨脹系數(shù)小及熱導(dǎo)率高的特點(diǎn)，能顯著增加耐火材料制品的抗熱震性和抗侵蝕能力。

29、(6)本發(fā)明al2o3-sic-c耐火澆注料制品的體積密度為3.3～3.6g/cm3，常溫抗折強(qiáng)度達(dá)到了3.1～26mpa，常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到了69.1～145.2mpa，高溫抗折強(qiáng)度達(dá)到了1.1～12mpa，侵蝕指數(shù)達(dá)到了3～24.1％；因此，本發(fā)明的al2o3-sic-c耐火澆注料制品強(qiáng)度高，抗熔渣侵蝕和滲透性能好，同時(shí)還具備施工便捷、澆注時(shí)可施工時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)。