一种铸造用无磷可塑料及其制备方法技术

本发明专利技术属于铸钢、铸铁熔炼技术领域，具体的涉及一种铸造用无磷可塑料及其制备方法。其技术要点如下：按照质量百分数计算，包括如下化学组分：Al2O3：78%~88%、SiO2：6%~10%、ZrO2：2%~4%和C：2%~3%。本发明专利技术的提供一种铸造用无磷可塑料及其制备方法，解决了目前市场上含磷可塑料在使用过程中对铁水和钢水的危害与污染的问题；同时解决了其它结合剂结合的可塑料在使用过程中出现的施工坯体强度低、使用时容易开裂、存储寿命短等问题，具有施工优异、存储寿命长、高温强度好等优点。高温强度好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用无磷可塑料及其制备方法


[0001]本专利技术属于铸钢、铸铁熔炼
，具体的涉及一种铸造用无磷可塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]与其他不定形耐火相比，可塑料具有抗热震性能好、耐剥落性强、耐腐蚀性能优异、高温强度高、导热系数低、施工方式灵活等优点。在金属熔炼领域广泛应用。
[0003]目前市场上的可塑料按照结合剂种类可分为磷酸可塑料、磷酸盐可塑料、水玻璃可塑料等。其中，磷酸及磷酸盐结合的可塑料有较高的强度指标，但可塑料用原料中氧化铁含量较高，磷酸及磷酸盐很容易与氧化铁发生化学，使可塑料的存储周期大大缩短。
[0004]同时，磷是钢中十分有害的元素，磷的存在会导致钢的低温韧性下降，提高钢的脆性；在高温时，磷的存在还会影响钢的塑性。然而若用水玻璃结合剂替代磷酸及磷酸盐，则会导致烘烤过程中，材料表面产生硬壳，降低了可塑料施工体的强度，同时影响可塑料的存储寿命。
[0005]有鉴于上述现有铸造用可塑料存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种铸造用无磷可塑料及其制备方法，具有优异的施工性能和存储寿命及高温强度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种铸造用无磷可塑料及其制备方法，解决了目前市场上含磷可塑料在使用过程中对铁水和钢水的危害与污染的问题；同时解决了其它结合剂结合的可塑料在使用过程中出现的施工坯体强度低、使用时容易开裂、存储寿命短等问题，具有施工优异、存储寿命长、高温强度好等优点。r/>[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]本专利技术提供的一种铸造用无磷可塑料，按照质量百分数计算，包括如下化学组分：Al2O3：78％～88％、SiO2：6％～10％、ZrO2：2％～4％和C：2％～3％。该无磷可塑料可被用于铁水包、钢水包工作衬，也可被用作熔化钢水和高温铁水及各种有色合金的无芯感应电炉炉衬损耗部位的修补和炉嘴材料使用。
[0009]进一步的，本专利技术提供过的铸造用无磷可塑料，按照重量百分数计算，具体包括如下组分：煅烧板状刚玉60～70％、α
‑
Al2O
3 8％～12％、熔铸锆刚玉微粉4％～7％、硫酸铝粉末+硅酸钠粉末4％～5.5％、冶金焦粉2％～3％、硅微粉2％～3％和铝粉1％～1.5％。
[0010]进一步的，按照质量百分数计算，硅酸钠粉末的加入量为
[0011]其中，w是硅酸钠粉末的质量百分数；
[0012]W1是α
‑
Al2O3的质量百分数，a是α
‑
Al2O3中Al2O3的质量百分数；
[0013]W2是熔铸锆刚玉微粉的质量百分数，b是熔铸锆刚玉微粉中Al2O3的质量百分数；
[0014]P是硅酸钠的模数。
[0015]硅酸钠粉末对耐火材料烧结的影响主要存在于液相烧结，在液相烧结过程中，硅酸钠粉末可以改变液相的性质(如粘度、成分等)，从而促进烧结。当硅酸钠粉末和体系中刚玉在高温下形成固溶体时，晶格缺陷增加，晶格被激活，从而促进烧结，提高材料的体密，降低材料的显气孔率，同时提升材料的抗折和耐压强度。硅酸钠粉末本身熔点低，在体系中容易与其它微粉(α
‑
Al2O3微粉、熔铸锆刚玉微粉)在高温下形成多组分低共晶体，由于液相传质阻力小、传质速度快，降低了烧结温度，提高了材料密度；但加入过多的硅酸钠粉末会导致体系中熔铸锆刚玉微粉在烧结过程中存在晶型转变和大体积效应，难以实现烧结致密化，易造成材料开裂。
[0016]本专利技术中采用整体组分中α
‑
Al2O3限定硅酸钠粉末的加入量，既保证了硅酸钠的加入能够提高材料的强度，同时避免了过多的没有与α
‑
Al2O3高温反应的硅酸钠的存在影响材料的高温强度。
[0017]进一步的，按照质量百分数计算，硅酸钠粉末的加入量为
[0018]其中T1是1200℃，T2为铸造时加热的最高温度，单位是℃；T2＞T1。硅酸钠粉末的熔点为1088℃，低熔点在高温下会降低可塑料的高温强度和高温荷软特性，且在1200℃左右，硅酸钠的存在会促使熔铸锆刚玉中的m
‑
ZrO2转变为t
‑
ZrO2，并伴有10％左右的体积收缩，使得材料体密大幅降低，显气孔率大大提高，抗折和耐压强度大打折扣，使产品的稳定性下降，因此本专利技术采用铸造温度对硅酸钠粉末的加入量进一步限定，避免硅酸钠粉末加入量过大，影响产品的抗折和耐压强度。
[0019]进一步的，按照质量百分数计算，硫酸铝粉末的加入量是
[0020]其中，c是所述硅酸钠中Na2O的质量百分数；
[0021]d是硅酸钠中SiO2的质量百分数。
[0022]硫酸铝具有非常优异的保湿特性，用于可塑料中可延长存储寿命，但过量的硫酸铝会影响可塑性的强度指数；因此当硅酸钠粉末的加入量较为合适时，能够弥补硫酸铝的加入带来的强度指标不足的缺陷，但是当硅酸钠粉末带来的强度的提升不足以满足硫酸铝的加入带来的强度指标缺陷时，就要减少硫酸铝的加入量。本专利技术中采用硅酸钠的加入量来限制硫酸铝的加入量，能够在保证可塑料的存储寿命的同时保证可塑料的强度指标。而硅酸钠带来的强度的提高，主要是硅酸钠成分中Na2O起到的作用，因此采用Na2O的含量来限定硫酸铝粉末的添加量。
[0023]进一步的，α
‑
Al2O3微粉中氧化铝含量＞99.7％，氧化纳含量＜0.10％，粒径为1.8～2.5μm。
[0024]氧化铝微粉中的钠含量在高温下可与其它原料形成低熔点的物质，降低耐火材料的耐火度，容易导致材料出现裂纹，降低材料的热震稳定性及高温强度，而本专利技术选用的α
‑
Al2O3微粉粒度小，因此具有出色的比表面积和烧结活性，在高温下容易与体系中的SiO2反应生成棒状或针状的莫来石物质，莫来石不仅具有优异的高温体积稳定性，同时还可以使材料致密化，降低材料的孔隙率，提高材料的体积稳定性及高温强度。
[0025]进一步的，熔铸锆刚玉微粉中ZrO2含量≥31.5％，Al2O3含量≥46.5％，SiO2≤
20.0％，粒径为≤0.075mm。
[0026]本专利技术采用的熔铸锆刚玉是经过高能球磨机微细化后的熔铸锆刚玉微粉，具有高的表面能，可促进低温烧结，此外，熔铸锆刚玉微粉含有玻璃相，在高温下出现的液相产生了较大的毛细管力，导致颗粒滑移，使烧结变得不完全是固相烧结，而是有液相参与的传质和颗粒滑移的烧结过程，因而材料的显气孔率降低和相对密度提高，保证了无磷可塑料具有优异的中高温强度，并与本专利技术中采用的硅酸钠粉末产生协同作用，进一步促进液相传质，提高可塑料的中高温强度；同时氧化锆具有出色的抗化学侵蚀特性，熔铸锆刚玉微粉的引入大大提升无磷可塑料的抗侵蚀特性。
[0027]进一步的，硅酸钠粉末中SiO2含量为65.0％，Na2O含量为34.5％，模数为2.10。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造用无磷可塑料，其特征在于，按照质量百分数计算，包括如下化学组分：Al2O3：78％～88％、SiO2：6％～10％、ZrO2：2％～4％和C：2％～3％。2.根据权利要求1所述的一种铸造用无磷可塑料，其特征在于，按照质量百分数计算，包括如下组分：煅烧板状刚玉60～70％、α
‑
Al2O
3 8％～12％、熔铸锆刚玉微粉4％～7％、硫酸铝粉末+硅酸钠粉末4％～5.5％、冶金焦粉2％～3％、硅微粉2％～3％和铝粉1％～1.5％。3.根据权利要求2所述的一种铸造用无磷可塑料，其特征在于，按照质量百分数计算，所述硅酸钠粉末的加入量为其中，w是所述硅酸钠粉末的质量百分数；W1是所述α
‑
Al2O3的质量百分数，a是所述α
‑
Al2O3中Al2O3的质量百分数；W2是所述熔铸锆刚玉微粉的质量百分数，b是所述熔铸锆刚玉微粉中Al2O3的质量百分数；P是所述硅酸钠粉末的模数。4.根据权利要求3所述的一种铸造用无磷可塑料，其特征在于，按照质量百分数计算，所述硅酸钠粉末的加入量为其中T1是1200℃，T2为铸造时加热的最高温度，单位是℃；T2＞T1。5.根据权利要求3或4所述的一种铸造用无磷可塑料，其特征在于，按照质量百分数计算，所述硫酸铝粉末的加入量是其中，c是所述硅酸钠粉末中Na2O的质量百分数；d是所述硅酸钠粉末中S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小团，何胜平，
申请(专利权)人：中铸新材工业江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：