用于熔铝炉的抗侵蚀内衬及其制备方法技术

用于熔铝炉的抗侵蚀内衬及其制备方法，其原料由骨料、基质、结合剂和减水剂组成，各物料的重量百分数是：骨料65~72%、基质10~30%和结合剂11~19%，减水剂的重量占骨料、基质和结合剂总重量的0.1~0.3%；其中，所述的骨料为刚玉颗粒；所述的基质由刚玉细粉和莫来石细粉组成，基质中各物料的重量比是，刚玉细粉：莫来石细粉=5~15：5~15；结合剂由活性氧化铝微粉、硅微粉和硅酸钡水泥组成，结合剂中各物料的重量比是，活性氧化铝微粉：硅微粉：硅酸钡水泥=5~8：3~5：5~8。本发明专利技术浇注料含钡长石和硅酸钡，而钙化合物含量较低，对铝液具有较强的抗侵蚀性能和抗渗透性能。

Corrosion resisting lining for aluminium melting furnace and preparation method thereof

For anti erosion lining and preparation method of aluminum melting furnace, the material consisting of aggregate, matrix, binder and water reducing agent, the weight percentage of each of the materials are: 65~72%, 10~30% and aggregate matrix bond 11~19%, water reducing agent and binder matrix, aggregate weight accounted for 0.1~0.3% of the total weight; wherein, the aggregate is corundum particles; the matrix is composed of mullite corundum powder and fine powder composition, the weight ratio of the matrix material, corundum powder: mullite powder =5~15:5~15; binder by activated alumina powder, silicon powder and barium silicate cement, the material in the bond of weight ratio of activated alumina powder.: silica powder: barium silicate cement =5~8:3~5:5~8. The castable of the present invention contains barium feldspar and barium silicate, while the content of calcium compound is low, and has strong corrosion resistance and impermeability to the aluminum liquid.

【技术实现步骤摘要】
用于熔铝炉的抗侵蚀内衬及其制备方法
本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种用于熔铝炉的抗侵蚀内衬及其制备方法。
技术介绍
熔铝炉是铝加工熔铸行业关键设备之一，其消耗的耐火材料是铝工业中最多的。铝液在熔炼过程中容易产生夹杂物，因而作为熔铝炉内衬的耐火材料，既要考虑其使用寿命，还需考虑其对铝液的污染。熔铝炉内铝液的温度一般在700~900℃；炉膛内的工作温度一般在950~1200℃。在此温度下，由于便捷性及成本优势，大多数熔铝炉内衬采用硅酸铝质低水泥浇注料。铝合金的品质与熔铝炉内衬所采用的耐火材料息息相关。虽然铝液温度并不高，但其中所含Al、Mg和Zn等金属的还原性很强，在铝液的熔炼过程中，上述金属就会与硅酸铝质浇注料中的游离SiO2和莫来石发生还原反应，从而导致耐火材料的性能下降；此外，铝液黏度较低，很容易渗入耐火材料内部，造成其性能的进一步劣化。随着铝合金冶炼工艺的强化以及越来越多地使用再生铝，熔铝炉中耐火材料的使用条件将会更加苛刻。硅酸铝质浇筑料普遍采用铝酸钙水泥作为结合剂，同时加入硅微粉和氧化铝微粉。为了提高硅酸铝质浇注料对铝液的抗侵蚀性能和抗渗透性能，并进而延长其使用寿命，一般是在浇注料中加入硫酸钡。这是因为在使用温度下，所添加的硫酸钡会与浇筑料中的铝硅组分反应，生成不易被铝液润湿的钡长石（BaO·A12O3·2SiO2）和硅酸钡，而且可以减少易遭受铝液侵蚀的游离SiO2的含量。然而，直接在硅酸铝质浇筑料中添加硫酸钡时，由于熔铝炉工作温度一般低于1200℃，这使得硫酸钡较难分解，而且其分解后会因释放SO2而使材料孔隙率增加。上述作用既不利于钡长石和硅酸钡的大量生成，也不利于材料的致密化。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种熔铝炉用内衬材料及其制备方法，该内衬对铝液具有较高的抗侵蚀性能和抗渗透性能。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为：用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其原料由骨料、基质、结合剂和减水剂组成，各物料的重量百分数是：骨料65~72%、基质10~30%和结合剂11~19%，减水剂的重量占骨料、基质和结合剂总重量的0.1~0.3%；其中，所述的骨料为刚玉颗粒；所述的基质由刚玉细粉和莫来石细粉组成，基质中各物料的重量比是，刚玉细粉：莫来石细粉=5~15：5~15；所述的结合剂由活性氧化铝微粉、硅微粉和硅酸钡水泥组成，结合剂中各物料的重量比是，活性氧化铝微粉：硅微粉：硅酸钡水泥=5~8：3~5：5~8。其中，刚玉颗粒的粒度范围为8~0.088mm；刚玉细粉和莫来石细粉的粒度均≤0.088mm；活性氧化铝微粉的平均粒度≤5μm；硅微粉的平均粒度≤0.2μm；硅酸钡水泥的比表面积＞300m2/kg。本专利技术中，刚玉颗粒为电熔白刚玉颗粒和/或烧结板状刚玉颗粒；刚玉细粉为电熔白刚玉细粉和/或烧结板状刚玉细粉；莫来石细粉为电熔莫来石细粉和/或烧结莫来石细粉。本专利技术中，所述原料的化学成分要求为：电熔白刚玉，Al2O3≥98.5%；烧结板状刚玉，Al2O3≥99.0%；电熔莫来石，Al2O3+SiO2≥98.0%；烧结莫来石，Al2O3+SiO2≥98.0%；活性氧化铝微粉，Al2O3≥98.5%；硅微粉，SiO2≥92.0%。本专利技术中，刚玉颗粒为电熔白刚玉颗粒和烧结板状刚玉颗粒，电熔白刚玉颗粒和烧结板状刚玉颗粒使用时可按任意比例配合；刚玉细粉为电熔白刚玉细粉和烧结板状刚玉细粉，电熔白刚玉细粉和烧结板状刚玉细粉使用时可按任意比例配合；莫来石细粉为电熔莫来石细粉和烧结莫来石细粉，电熔莫来石和烧结莫来石使用时可按任意比例配合。其中，硅酸钡水泥的组成要求为：硅酸二钡45~65%，钡长石35~55%，硫酸铝5~10%，其他杂质＜4%。制备如上所述用于熔铝炉抗侵蚀内衬的方法，包括以下步骤：将浇注模芯置于熔铝炉的钢壳内，然后将熔铝炉的钢壳安装在振动台上；将所述原料按照配比称重混合后，加入占原料总重量5~8%的水搅拌均匀，形成浇注料；在熔铝炉钢壳振动过程中浇注该浇注料，直至浇注料不再冒出气泡时停止；自然养护24h，脱除模芯，将内衬置入≤200℃的热处理室中保温4~8h。其中，将所述的原料按照配比称重后的混合步骤为：将活性氧化铝微粉、硅微粉、硅酸钡水泥和减水剂充分混合均匀后，加入刚玉细粉，再加入莫来石细粉，最后加入刚玉骨料，进一步充分混合。其中，硅酸钡水泥的制备工艺为：（1）取碳酸钡、高岭土和硅石并分别烘干后，按照碳酸钡：高岭土：硅石=65~75%：18~30%：3~8%的重量比称取并混合后，粉磨至80μm方孔筛筛余小于10.0%，即制备成生料，备用；（2）在步骤（1）制备的生料中加入适量水，加入量以可以压制成型为准，搅拌均匀，然后将其压制成坯料，烘干备用；（3）将步骤（2）烘干后的坯料放入高温炉，于1300±50℃保温30~60min，烧制成水泥熟料；保温结束后，取出熟料并将其冷却至室温；（4）将硫酸铝和步骤（3）制备的水泥熟料按照硫酸铝5~10%、水泥熟料90~95%的重量百分比进行配料，并将配料后的混合物粉磨至比表面积＞300m2/kg，制备成硅酸钡水泥。其制备的硅酸钡水泥中含45~65%硅酸二钡、35~55%钡长石，当其与少量水混合24h后，就能获得较高的机械强度，而且硬化后具有较低的气孔率，烧成后收缩率低。更重要的是，在BaO-A12O3-SiO2系统中，唯一稳定的三元化合物钡长石（BaO·A12O3·2SiO2）的熔点高达1760℃，耐火性好。本专利技术水泥自身含有不易被铝液润湿的钡长石和硅酸钡，因而当其作为硅酸铝质浇注料的结合剂时，可提高材料对铝液的抗侵蚀性能和抗渗透性能。与使用传统铝酸钙水泥相比，本专利技术水泥结合的浇注料中不用再添加难以分解的硫酸钡，而且所形成的含钡化合物比含钙化合物具有更高的热力学稳定性，不易污染铝液。本专利技术水泥中含一定量的自生钡长石，这既可以提高浇注料中钡长石的含量，也有利于水泥熟料的烧成。本专利技术所述的比例，如果没有特殊说明，均为重量百分比。优选的，本专利技术中的减水剂为三聚磷酸钠、聚乙二醇、聚羧酸盐系减水剂和分散氧化铝中的一种或几种。选择合适的减水剂、添加剂等成分，能够提高本专利技术浇注料的流动性，降低浇注内衬的气孔率，具有较大的致密度。本专利技术浇注料，其强度主要来自硅酸二钡的水化，所形成的产物为水化硅酸钡和氢氧化钡，反应式如下：2BaO·SiO2+H2O→BaO·SiO2·nH2O+Ba(OH)2硅酸钡水泥中所加硫酸铝，一方面调节水泥的凝结时间；一方面可与上述氢氧化钡反应形成硫酸钡和氢氧化铝胶体，使得水泥浆体更加密实，强度也进一步提高，反应式如下：Ba(OH)2+Al2(SO4)3→BaSO4+Al(OH)3本专利技术浇注料，活性氧化铝微粉和硅微粉的凝聚作用也是浇注料的强度来源；而且，硅微粉所含活性氧化硅能够与上述氢氧化钡反应，形成更多的水化硅酸钡，进而提高浇注料的强度，反应式如下：Ba(OH)2+SiO2+H2O→BaO·SiO2·nH2O本专利技术浇注料在施工以后，硅酸钡水泥的水化产物与浇注料中的氧化铝及氧化硅在高温下反应，形成钡长石。所以，本专利技术的浇注料的物相组成为刚玉、莫来石和钡长石。通过上述作用，本专利技术浇注料硬化后具有较高的机械强度，较低的气孔率，烧成后收缩率低；特别是含有较多的不易被铝液润湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其原料由骨料、基质、结合剂和减水剂组成，其特征在于：各物料的重量百分数是：骨料65~72%、基质10~30%和结合剂11~19%，减水剂的重量占骨料、基质和结合剂总重量的0.1~0.3%；其中，所述的骨料为刚玉颗粒；所述的基质由刚玉细粉和莫来石细粉组成，基质中各物料的重量比是，刚玉细粉：莫来石细粉=5~15：5~15；所述的结合剂由活性氧化铝微粉、硅微粉和硅酸钡水泥组成，结合剂中各物料的重量比是，活性氧化铝微粉：硅微粉：硅酸钡水泥=5~8：3~5：5~8。

【技术特征摘要】
1.用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其原料由骨料、基质、结合剂和减水剂组成，其特征在于：各物料的重量百分数是：骨料65~72%、基质10~30%和结合剂11~19%，减水剂的重量占骨料、基质和结合剂总重量的0.1~0.3%；其中，所述的骨料为刚玉颗粒；所述的基质由刚玉细粉和莫来石细粉组成，基质中各物料的重量比是，刚玉细粉：莫来石细粉=5~15：5~15；所述的结合剂由活性氧化铝微粉、硅微粉和硅酸钡水泥组成，结合剂中各物料的重量比是，活性氧化铝微粉：硅微粉：硅酸钡水泥=5~8：3~5：5~8。2.根据权利要求1所述的用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其特征在于：刚玉颗粒的粒度范围为8~0.088mm；刚玉细粉和莫来石细粉的粒度均≤0.088mm；活性氧化铝微粉的平均粒度≤5μm；硅微粉的平均粒度≤0.2μm；硅酸钡水泥的比表面积＞300m2/kg。3.根据权利要求2所述的用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其特征在于：刚玉颗粒为电熔白刚玉颗粒和/或烧结板状刚玉颗粒；刚玉细粉为电熔白刚玉细粉和/或烧结板状刚玉细粉；莫来石细粉为电熔莫来石细粉和/或烧结莫来石细粉。4.根据权利要求3所述的用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其特征在于：所述原料的化学成分要求为：电熔白刚玉，Al2O3≥98.5%；烧结板状刚玉，Al2O3≥99.0%；电熔莫来石，Al2O3+SiO2≥98.0%；烧结莫来石，Al2O3+SiO2≥98.0%；活性氧化铝微粉，Al2O3≥98.5%；硅微粉，SiO2≥92.0%。5.根据权利要求3所述的用于熔铝炉的抗侵蚀内衬，其特征在于：刚玉颗粒为电熔白刚玉颗粒和烧结板状刚玉颗粒，电熔白刚玉颗粒和烧结板状刚玉颗粒使用时可按任意比例配合；刚玉细粉为电熔白刚玉细粉和烧结板状刚玉细粉，电熔白刚玉细粉和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉敏，王青峰，刘明，肜芳珍，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41