一种高强陶瓷耐磨料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种高强度陶瓷耐磨材料，原料的组成包括：耐磨骨料、纯铝酸钙水泥、碳化硅/金属硅微粉、氧化铝微粉、三氧化二铬微粉、不锈钢纤维和聚羧酸减水剂，本发明专利技术还公开了一种高强陶瓷耐磨料的制备方法及其应用。本发明专利技术提供的高强陶瓷耐磨料，大幅提高了其强度、耐磨性和热震稳定性，满足了现在以及将来热风系统能够长期稳定输送更高温度的热风的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种高强陶瓷耐磨料及其应用方法，特别是应用于热风炉管道、热风炉热风出口与主管连接三叉口、竖管与主管道进出口连接三叉口以及热风炉顶部人孔等部位的高强陶瓷耐磨料,属于耐火材料

技术介绍
随着科学技术不断的发展，高炉炼铁技术越来越追求高炉大型化、长寿、高风温等目标。高风温是现代高炉炼铁的重要特征，提高风温可以有效降低燃耗。高炉热风炉是为高炉提供高温热风的重要设备，通常，每座高炉配置3或4座热风炉交替进行加热和送风，以保证高温热风的连续供应。随着空、煤气双预热系统的普遍采用，热风炉风温目前已经可以达到1250±50℃。热风炉产生的热风通过热风管道进入高炉，管道耐火材料因受到热应力的作用而损坏，且随着该区域温度的剧烈变化，损坏渐趋严重，特别是热风出口、管道联接三叉口、弯管以及送风支管处的耐火衬里经常出现剥落和坍塌。因此，该处的作业环境要求耐火衬里具有良好的抗热震性和高温体积稳定性。目前，国内各大中型高炉热风炉管道内衬的砌筑一般为：内衬工作层选用高铝砖，工作层后是两层高铝隔热砖，管道上半圈保温砖后是陶瓷纤维砖，下半圈保温砖后是石棉板；管壳内表面上喷涂一层轻质喷涂料。热风炉送风过程中，管道工作层平均温度可达1000～1300℃，管壳正常温度在80～150℃之间。由于材质和使用温度的不同，工作层和管壳就会产生不同的膨胀量，工作层的膨胀量约为炉壳膨胀量的5倍，那么热风管道就要承受很高的内压，在管道封头、不对称开孔处、管道弯头处等凡是有阻挡气流趋势的地方均会产生盲板力，管壳的变形必将挤压周围的砖衬，造成砖衬破损。热风炉管道内的内衬结构都是层数分布的，因为不同的耐火材料的导热性不同，为保证很好的保温作用，最内层的耐火材料需选择性能较好的材料，尤其是三岔口等位置，这里除了砌筑难度较大之外，该处也是高压空气高速冲刷的地方，所以这里的最内层材料更需要性能优秀的材料。目前，最内层的喷涂料材质选用为红柱石莫来石质，该喷涂料强度较低，抗热震性和抗蠕变性能较差，在送风过程中，很容易受到热应力的反复作用而产生热震剥落。因此，热风炉管道的耐火衬里需要具有良好的抗热震性和高温体积稳定性。耐磨陶瓷喷涂/浇注料是一种非金属胶凝材料，由于原料采用特殊的处理方法和严格控制组成，通过一系列的化学反应，使其能在一定温度下形成极高的强度和硬度，达到陶瓷的结合强度标准。既具备陶瓷材料的施工方便、成本低廉，同时又具备耐磨材料的强度大、硬度高及耐磨性好等优良特性。目前，市场普遍所用的陶瓷耐磨料主要采用高铝矾土、碳化硅、超细粉和复合外加剂配制而成，具有高强度、耐冲刷和耐高温的特点，若热风温度维持在1200℃左右，基本满足高风温的要求。然而，其在热风炉工作过程中送风、休风交替时温差较大，对材料的热震稳定性要求较高，并且，随着高炉冶炼强度的加强，风温的不断提高，部分企业风温甚至达到了1300℃，上述陶瓷耐磨料则难以满足使用要求，那么就需要性能更加优异的材料，以提高热风炉管道的寿命，为实现高炉生产高效、低耗、长寿和环保提供技术保障。
技术实现思路
本专利技术针对目前钢铁企业送风系统风温越来越高，在送风管道内，普通耐火材料越来越难以抵抗高压气流的长期冲刷以及频繁的温度变化，特别是热风管道应力集中部位，管衬耐材的损毁十分严重的技术问题，提供了一种高强陶瓷耐磨料及其应用方法，保证了长期稳定的送风要求。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种高强度陶瓷耐磨材料，原料的组成包括：耐磨骨料、纯铝酸钙水泥、碳化硅/金属硅微粉、氧化铝微粉、三氧化二铬微粉、不锈钢纤维和聚羧酸减水剂。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料60～75份、纯铝酸钙水泥8～12份、碳化硅/金属硅微粉5～15份、氧化铝微粉3～6份、三氧化二铬微粉1～5份、不锈钢纤维0～3份、聚羧酸减水剂固定值0.0015t。进一步的，所述耐磨骨料粒度级配(3～5mm)：(3～1mm)：(＜1mm)＝10～20：20～30：50～70。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料0.75t、纯铝酸钙水泥0.1t、碳化硅/金属硅微粉0.055t、氧化铝微粉0.055t、三氧化二铬微粉0.045t、聚羧酸减水剂0.0015t；所述耐磨骨料0.75t，具体为：粒径3～5mm为0.15t；粒径1～3mm为0.225t；粒径＜1mm为0.375t。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料0.6t、纯铝酸钙水泥0.12t、碳化硅/金属硅微粉0.15t、氧化铝微粉0.045t、三氧化二铬微粉0.045t、不锈钢纤维0.03t、聚羧酸减水剂0.0015t；所述耐磨骨料0.6t，具体为：粒径3～5mm为0.09t；粒径1～3mm为0.15t；粒径＜1mm为0.36t。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料0.7t、纯铝酸钙水泥0.1t、碳化硅/金属硅微粉0.1t、氧化铝微粉0.05t、三氧化二铬微粉0.02t、不锈钢纤维0.02t、聚羧酸减水剂0.0015t；所述耐磨骨料0.7t，具体为：粒径3～5mm为0.105t；粒径1～3mm为0.175t；粒径＜1mm为0.42t。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料0.7t、纯铝酸钙水泥0.08t、碳化硅/金属硅微粉0.12t、氧化铝微粉0.045t、三氧化二铬微粉0.035t、不锈钢纤维0.02t、聚羧酸减水剂0.0015t；所述耐磨骨料0.7t，具体为：粒径3～5mm为0.105t；粒径1～3mm为0.175t；粒径＜1mm为0.42t。进一步的，所述原料的重量份配比为：耐磨骨料0.7t、纯铝酸钙水泥0.12t、碳化硅/金属硅微粉0.08t、氧化铝微粉0.03t、三氧化二铬微粉0.05t、不锈钢纤维0.02t、聚羧酸减水剂0.0015t；所述耐磨骨料0.7t，具体为：粒径3～5mm为0.105t；粒径1～3mm为0.175t；粒径＜1mm为0.42t。本专利技术还提供了一种高强度陶瓷耐磨材料的制备方法，该方法包括以下步骤：称取原料的重量份配比为：耐磨骨料60～75份、纯铝酸钙水泥8～12份、碳化硅/金属硅微粉5～15份、氧化铝微粉3～6份、三氧化二铬微粉1～5份、不锈钢纤维0～3份、聚羧酸减水剂固定值0.0015t；耐磨骨料粒度级配(3～5mm)：(3～1mm)：(＜1mm)＝10～20：20～30：50～70；在-5℃至30℃范围内均匀混合。本专利技术还提供了一种高强度陶瓷耐磨材料在热风炉及其热风管道的应用，特别是在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，原料的组成包括：耐磨骨料、纯铝酸钙水泥、碳化硅/金属硅微粉、氧化铝微粉、三氧化二铬微粉、不锈钢纤维和聚羧酸减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，原料的组成包括：耐磨骨料、纯铝酸钙水
泥、碳化硅/金属硅微粉、氧化铝微粉、三氧化二铬微粉、不锈钢纤维和聚羧酸减水剂。
2.如权利要求1所述的一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，所述原料的重量份配
比为：
耐磨骨料60～75份、纯铝酸钙水泥8～12份、碳化硅/金属硅微粉5～15份、氧化铝微
粉3～6份、三氧化二铬微粉1～5份、不锈钢纤维0～3份、聚羧酸减水剂固定值0.0015t。
3.如权利要求1或2所述的一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，所述耐磨骨料粒
度级配(3～5mm)：(3～1mm)：(＜1mm)＝10～20：20～30：50～70。
4.如权利要求3所述的一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，所述原料的重量份配
比为：
耐磨骨料0.75t、纯铝酸钙水泥0.1t、碳化硅/金属硅微粉0.055t、氧化铝微粉0.055t、
三氧化二铬微粉0.045t、聚羧酸减水剂0.0015t；
所述耐磨骨料0.75t，具体为：粒径3～5mm为0.15t；粒径1～3mm为0.225t；粒径＜
1mm为0.375t。
5.如权利要求3所述的一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，所述原料的重量份配
比为：
耐磨骨料0.6t、纯铝酸钙水泥0.12t、碳化硅/金属硅微粉0.15t、氧化铝微粉0.045t、
三氧化二铬微粉0.045t、不锈钢纤维0.03t、聚羧酸减水剂0.0015t；
所述耐磨骨料0.6t，具体为：粒径3～5mm为0.09t；粒径1～3mm为0.15t；粒径＜1mm
为0.36t。
6.如权利要求3所述的一种高强度陶瓷耐磨材料，其特征在于，所述原料的重量份配
比为：
耐磨骨料0.7t、纯铝酸钙水泥0.1t、碳化硅/金属硅微粉0.1t、氧化铝微粉0.05t、三
氧化二铬微粉0.02t、不锈钢纤维0.02t、聚羧酸减...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鹏程，白利红，白朋霏，
申请(专利权)人：北京凯旋仕能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11