钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法技术

钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法，该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体0-60%，硅酸锆微粉0-50%，高硅氧纤维5%-10%，γ-氧化铝微粉0-50%，通过在配方中加入高温抗收缩剂（α-氧化铝微粉或γ-氧化铝微粉），提高绝热材料的高温抗收缩性，使线收缩率(950℃）≤2%，减小高温收缩，将其应用于钢包设备时，提高了安全性；制得的纳米级微孔绝热材料使用温度1100℃，导热系数800℃≤0.045，线收缩950℃×4h，≤2.0%，耐压强度（压缩10%）≥0.6MPa；本发明专利技术制备的一种钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，具有使用温度高，导热系数小，耐压强度高，高温线收缩率小，适合炼钢的钢包、回转窑等有空间限制的高温设备上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米绝热材料
，尤其涉及一种钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法。
技术介绍
绝热材料又称热绝缘材料，能阻滞热流传递的材料。绝热材料种类很多，包括玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐，气凝胶毡、真空板等。纳米级微孔绝热材料采用特殊的纳米级无机耐火粉料，纳米颗粒之间的接触为极小的点接触，点接触的热阻非常大，使得材料的传热效果应变非常小，导致纳米级微孔绝热材料的传导传热系数非常小，基于以上优点，纳米微孔绝热绝热材料被广泛应用于石化、电力、建材、冶金、机械、汽车等多个领域。炼钢工业和水泥行业是我国工业能耗大户，炼钢行业的钢包表面温度高，在250℃-400℃，水泥行业回转窑表面温度300℃-350℃，散热损失大，造成能源浪费。降低钢包和回转窑的表面温度，是实现节能降耗的主要途径。在耐火材料厚度一定的条件下，常规的耐火隔热类产品满足不了降温的要求，需要采用导热系数更小的新型材料。纳米级微孔绝热材料与目前的隔热保温材料相比，隔热效果可提高2~10倍。钢包钢水温度1600℃~1700℃，现行的纳米级微孔绝热材料在此高温下，收缩率大，将其应用于此类高温设备，具有极大的风险性，安全性低，基于以上缺点，严重制约了纳米级微孔绝热材料在高温设备上的应用，因此研制一种钢包用耐高温超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料称为亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供提供一种钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料及其制备方法，该绝热材料导热系数更小、保温效果更好，减少热损失；同时提高绝热材料的高温抗收缩性，减小高温收缩，减少应用设备的高温事故风险；其制备方法简单方便，便于工业化生产。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体0%-60%硅酸锆微粉0%-50%高硅氧纤维0%-10%高温抗收缩剂0%-50%。该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体40%-60%硅酸锆微粉30%-40%高硅氧纤维4%-6%高温抗收缩剂5%-20%。所述的纳米级二氧化硅粉体为白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。所述的高温抗收缩剂为α-氧化铝微粉或γ-氧化铝微粉中的一种或任意组合。所述的钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将重量百分比为40%~60%的纳米级二氧化硅与重量百分比为4%-6%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度下进行搅拌，搅拌5-30min，使高硅氧纤维在纳米粉体中混合均匀；（2）将重量百分比为5%-20%的γ-氧化铝微粉和30%-40%硅酸锆微粉加入步骤（1）的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；（3）将（2）制得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。本专利技术的有益效果为：1）通过在配方中加入高温抗收缩剂，通过实验，选用的α-氧化铝微粉或γ-氧化铝微粉，提高绝热材料的高温抗收缩性，使线收缩率(950℃）≤2%，减小高温收缩，将其应用于钢包设备时，大大提高了安全性；2）由于钢包本身的应用温度比较高，普通的材料在此高温下已然不具有阻燃效果，经过多次试验，本专利技术通过在配方中加入硅酸锆微粉，由于硅酸锆熔点高（2500摄氏度），价格低廉，将其加入到此配方中，硅酸锆微粉与纳米级二氧化硅粉体配合，提高了该产品的阻燃效果，同时大大降低了生产成本，具有巨大的市场竞争力；3）同时绝热材料导热系数更小、保温效果更好，减少热损失；其制备方法简单方便，便于工业化生产，具有广阔的应用前景；4）本专利技术制备的钢包用耐高温超低导热率低收缩率纳米级微孔绝热材料，导热系数（热面800℃）≤0.045w/m.k，耐压强度≥0.6MPa，线收缩率(950℃）≤2%，密度为400~450kg/m3，最高使用温度1100℃。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，兹例举一下实施例详细说明如下：实施例1钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体40%；硅酸锆微粉40%；高硅氧纤维：4%；γ-氧化铝微粉16%。（1）将重量百分比为40%的纳米级二氧化硅与重量百分比为4%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度下进行搅拌，搅拌5-30min，使高硅氧纤维在纳米粉体中混合均匀；（2）将重量百分比为16%的γ-氧化铝微粉和40%硅酸锆微粉加入步骤（1）的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；（3）将步骤（2）制得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。按照上述配方和工艺制得的绝热材料的性能参数导热系数（热面800℃）=0.045w/m.k，耐压强度=0.6MPa，线收缩率(950℃）=1.0%，密度为420kg/m3，最高使用温度1100℃。实施例2钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体60%；硅酸锆微粉30%；高硅氧纤维：5%；γ-氧化铝微粉5%。（1）将重量百分比为60%的纳米级二氧化硅与重量百分比为5%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度下进行搅拌，搅拌5-30min，使高硅氧纤维在纳米粉体中混合均匀；（2）将重量百分比为5%的γ-氧化铝微粉和30%硅酸锆微粉加入步骤（1）的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；（3）将步骤（2）制得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。按照上述配方和工艺制得的绝热材料的性能参数导热系数（热面800℃）=0.040w/m.k，耐压强度=0.6MPa，线收缩率(950℃）=1.8%，密度为440kg/m3，最高使用温度1100℃。实施例3钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体50%；硅酸锆微粉30%；高硅氧纤维：5%；γ-氧化铝微粉6%；α-氧化铝微粉9%。（1）将重量百分比为50%的纳米级二氧化硅与重量百分比为5%的高硅氧纤维进行混合，在封闭搅拌机中以1000-1500r/min的搅拌速度下进行搅拌，搅拌5-30min，使高硅氧纤维在纳米粉体中混合均匀；（2）将重量百分比为6%的γ-氧化铝微粉、9%α-氧化铝微粉和30%硅酸锆微粉加入步骤（1）的混合材料中，搅拌混合，获得混合材料；（3）将步骤（2）制得的混合材料导入一定形状的模具中，干压成型，即得到高温超低导热率纳米级微孔绝热材料。按照上述配方和工艺制得的绝热材料的性能参数导热系数（热面800℃）=0本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：纳米级二氧化硅粉体    0%‑60%硅酸锆微粉            0%‑50%高硅氧纤维            0%‑10%高温抗收缩剂          0%‑50%。

【技术特征摘要】
1.钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：
纳米级二氧化硅粉体0%-60%
硅酸锆微粉0%-50%
高硅氧纤维0%-10%
高温抗收缩剂0%-50%。
2.根据权利要求1所述的钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于该绝热材料由以下重量百分数的原料制成为：
纳米级二氧化硅粉体40%-60%
硅酸锆微粉30%-40%
高硅氧纤维4%-6%
高温抗收缩剂5%-20%。
3.根据权利要求1或2所述的钢包用耐高温低收缩率纳米级微孔绝热材料，其特征在于所述的纳米级二氧化硅粉体为白炭黑、气相二氧化硅或二氧化硅气凝胶。
4.根据权利要求1或2所述的钢包用耐高温低收缩率纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙广颖，赵瑞林，王怀绪，祁洪军，钱广华，彭乾冰，
申请(专利权)人：天津固特节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12