用于生产致密浇注耐火材料的可浇注耐火材料组合物及其湿式喷射法制造技术

按本发明专利技术用于生产致密浇注耐火材料的无水泥、可浇注的耐火材料组合物，含有７０－９８％（重量）粒径控制在１０ｍｍ或以下的耐火集料，２－３０％（重量）粒径为１０μｍ或以下的超细耐火材料粉末，和基于耐火集料＋超细耐火材料粉末为１００％（重量）的０．０１－１．０％（重量）的分散剂。将用水或其它调和液体调和以得到可浇注流动性的、可浇注耐火材料组合物或工厂预混合型的、无水泥、可浇注耐火材料组合物并用泵送至喷射喷嘴，并在喷嘴中的调和耐火材料中与压缩空气一起加入混凝剂以实施喷射成形。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于生产致密浇注耐火材料的无水泥的、可浇注耐火材料组合物及其湿式喷射成形法，所述浇注耐火材料可用于熔化金属用的如铸勺、中间流槽、受料槽等容器的内衬。用于熔化金属的容器内衬的耐火材料，近来已从砖变成易于使用的可浇注材料，因为浇注耐火材料已具有越来越多的改进耐久性。然而，浇注法就置换浇注模型所需的时间和劳动而言仍然是有缺点的。另一方面，喷射成形法有助于减少时间和劳动的消耗并且具有修理的多方面适应性，因为这些方法不需要置换模型且能很快地进行局部修复。因此，喷射成形法找到了越来越多的用途。尽管目前使用最广泛的是干式喷射成形法，但这类方法生产的耐火层的耐久性很差且产生回弹性和尘埃，导致工作环境恶劣。为了克服干式喷射成形法的这些问题，近来已进行大量的研制工作，以提供各种喷射成形方法如半干式喷射成形法、湿式喷射成形法等及其耐火材料。在半干式喷射成形法中，喷射成型耐火材料借助于混料机先与部分必要的水预混，再通过干式喷射成形机气动式地输送至喷射喷嘴，再于喷射喷嘴处(或达到喷射喷嘴前)与剩余的水、或与含硬化剂的溶液或悬浮液混合，然后经该喷嘴喷射成形。半干式喷射成形法可列举日本专利公开61-111973和日本专利公告2-27308、6-17273、5-63437和5-21866等。日本专利公开61-111973公开了将硬化促进剂和硅酸钠混合物作为粘合剂，而日本专利公告2-27308、6-17273公开了低水泥可浇注材料作喷射成形的材料。另外，属于同一申请人的日本专利公告5-63437和5-21866，公开了含有超细粉末和分散剂的可浇注耐火材料，但这种材料在室温下不硬化。具体地，在前一篇文献中把耐火粘土作为必不可少的成分使用且通过在喷嘴处引入Ca(OH)2、硅酸钠或铝酸钠进行硬化，用于改进耐干爆裂性剥落。在后一篇文献中，加入了保水剂的耐火材料组合物与水预混，其水量为提供湿混合物的工厂一般所需量的1/5-3/4，再通过在喷嘴处引入的硅酸钠、铝酸钠或胶体二氧化硅而使其硬化。尽管所取得的改进在某些程度上能使这些喷射方法降低尘埃的产生和回弹的消失，但这些喷射成形方法仍然产生具有粘附性、均匀性和密度都差的耐火材料层，因为耐火材料在喷嘴处与水或水溶液是瞬时混合的，所以导致以不稳定的水比例的不良混合。另一方面，湿式喷射成形法是一种使喷射成形的耐火材料与喷射所需全部水预混的方法，或者是一种以预混形式输送的工厂预混型耐火材料进行喷射的方法。在湿式喷射成形方法中，可以在喷嘴中的喷射成形耐火材料中添加少量的硬化剂或硬化调节剂的水溶液。湿式喷射成形法是依据如何输送喷射成形的材料而可分为用喷射成型机的气动输送法和泵输送法。在泵输送法中，把压缩空气引至喷嘴处以喷射耐火材料。本专利技术属于后一种类型。根据所加入水量，可提供具有从塑性态到泥浆态的各种可加工性的喷射成型材料。这些湿式喷射成形法可列举日本专利公告57-7350、62-21753、2-33665、2-1795等。因为在日本专利公告57-7350中公开的喷射成形材料是以水含量为10-20％的浆料形式存在的，所以不能期待放入适用于熔化金属用容器内衬的致密性耐火材料层。在后者的三种方法中，喷射成形耐火材料是以与水或溶液的湿预混合料形式输送，使其有可能按本专利技术在工厂内生产和储存。这些湿式喷射成形法有助于减轻劳动和改善工作环境，因为不需要在喷射成形现场上进行调合。然而，这种常规方法并未利用超细耐火材料粉末的分散作用以减少加水量。在组成上它们也不同于先前生产的耐火材料，例如，由于在喷射成形材料中所含颗粒粒径最大为4mm或以下。另外，他们使用喷射成形机作为耐火材料的输送设备。因此，喷射的耐火材料层在致密度上是不够的，与用可浇注耐火材料，特别是致密可浇注材料生产的耐火材料层相比，耐用性显著地差。因此，本专利技术的目的在于提供一种能产生在低水含量下具有高密度、强度和耐腐蚀性的致密性浇注耐火材料的无水泥的、可浇注耐火材料组合物，以及用于这种无水泥的、可浇注耐火材料组合物的喷射成形的方法。当把超细耐火材料的粉末分散在水中时，在悬浮粒子中间存在着两种力，一种吸引力和另一种排斥力，而且这两种力的合力作用在粒子上。吸引力是范德瓦耳斯力，而排斥力是粒子表面上电双层间的静电力。当排斥力由于分散剂的作用超过吸引力时，悬浮的粒子保持悬浮态。在这种状态下，使保持在聚集粒子中间的水处于游离态，而作为有助于流动性提高的游离水，结果使耐火材料在低水含量下能流动。当把释放离子如H+、Mg2+、Ca2+、Al3+、SO42-、CO32-等的电解质(混凝剂)在这种状态下以高于某种程度的浓度添加时，排斥力下降致使吸引力变得大于排斥力，导致超细耐火材料粉末迅速凝聚。使用这机理的称为致密可浇注耐火材料，如超低水泥浇注材料、低水泥浇注材料等。特别是在含有3％(重量)或以下的氧化铝水泥的超低水泥可注材料中，可以认为是氧化铝水泥起混凝剂的作用。然而，简单地通过在耐火材料里添加分散剂和混凝剂，在低水含量下当然不可能达到优良的可加工性能，因为具有相反性能的两种添加剂能同时起作用。不过，现实的耐火材料一般都是以含有分散剂和混凝剂的产品而提供的。因此，耐火材料应具有这样的组成，以致于能具有如下的机理，即，在耐火材料与少量水调合情况下浇注时，借助于分散剂的作用可得到优良的加工性能，经过一段时间后借助于混凝剂的作用又能发生固化。为此，已知方法有(ⅰ)一种使用作为混凝剂的材料是在水中缓慢溶出离子如氧化铝水泥的物料并且添加能抑制离子释放的固化阻滞剂的方法，和(ⅱ)使用具有高溶解速度混凝剂的方法，该混凝剂已预先涂有如明胶、酪蛋白、阿拉伯树胶等物质以阻滞凝聚。尽管如此，在根据环境温度的变化而决定的预定范围内，难以调节每个工作时间(保持流动性的时间)和固化时间(直到固化结束的时间)，因为施用湿式喷射成形的制品上的温度和工作环境，是要克服的重要问题。专利技术的内容为了解决在湿式喷射成形法中因随着时间的推移混凝剂作用机理所出现的问题，必须使混凝剂在引入喷嘴后能立即呈现其作用。也就是，首要的条件是混凝剂能瞬时呈现足够的凝聚作用，以使喷射的耐火材料在保持其形状的同时(不塌落)能粘附在表面上。作为各种研究的结果，专利技术人发现上述湿式喷射成形法中的难题能通过用水调和含有超细耐火材料粉末和分散剂的耐火材料组合物，致使得到可浇注流动性，用泵输送调合过的混合物至喷射喷嘴处，再把混凝剂与压缩空气一起加到在喷嘴处的该混合物中，然后使所生成的混合物通过喷射喷嘴而喷射成形而得以解决。本专利技术就基于这个发现。这样，按本专利技术生产致密浇注耐火材料用的无水泥、可浇注耐火材料组合物含有70-98％(重量)的其粒径控制在10mm或10mm以下的耐火集料，2-30％(重量)的粒径为10μm或10μm以下的超细耐火材料粉末以及基于100％重量的耐火集料+超细耐火材料粉末的0.01-1.0％(重量)(百分比外)的分散剂。按本专利技术的工厂预混型、无水泥的、可浇注耐火材料组合物包含上述无水泥、可浇注耐火材料组合物和增稠剂的混合物，该混合物要与这样量的水或其它调合的液体予先在工厂进行予混合，以致能提供具有可浇注流动性的混合物。本专利技术用于湿式喷射成形的、无水泥的、可浇注耐火材料组合物的方法包括的步骤有通过泵将用水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无水泥、可浇注耐火材料组合物，它含有７０－９８％（重量）粒径控制在１０ｍｍ或１０ｍｍ以下的耐火集料，２－３０％（重量）粒径为１０μｍ或１０μｍ以下的超细耐火材料粉末，和基于所述耐火集料＋所述超细耐火材料粉末的１００％（重量）时的０．０１－１．０％（重量）（百分比外）的分散剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中国夫，鬼冢浩次，太田聪，
申请(专利权)人：大光炉材株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]