1.本发明涉及浇注料技术领域，尤其涉及一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法。


背景技术：

2.高炉出铁沟作为高炉生产的一部分，是铁水从炉内经铁口流向铁水罐的必要通道，因此出铁沟的使用寿命直接关系到高炉生产能否正常有序的进行，而铁沟浇注料是高炉出铁沟制作的重要组成材料，铁沟料使用寿命的高低直接决定出铁沟的使用寿命，从而决定高炉的生产能力及效率的高低。
3.现有的铁沟浇注料或多或少存在耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、抗热震或导热性不足，使用寿命短的缺陷。如专利cn200910092570.7公开了一种含铝灰的高炉出铁沟浇注料及其制备方法，添加的是三聚磷酸钠或六偏磷酸钠为分散剂，添加了防爆有机纤维等，获得铁沟浇注料，在110℃烘干后耐压强度17.3mpa，1400℃保温4小时后浇注料的耐压强度32.8mpa，1480℃保温4小时后浇注料的耐压强度43.5mpa；110℃烘干后抗折强度2.0mpa，1400℃保温4小时后浇注料的抗折强度4.7mpa，1480℃保温4小时后浇注料的抗折强度6.8mpa，远远满足不了现有的高炉冶炼技术向大型化发展要求。又如专利号：cn101767999a“纳米al2o3、sic薄膜包裹碳的al2o
3-ma-sic-c质耐火浇注料及其制备方法”专利技术，公开了用al2o3和sic薄膜包裹碳的并且用al(oh)3和mg(oh)2复合悬浮液作为纳米陶瓷结合剂制作的al2o
3-ma-sic-c质耐火浇注料，通过原位反应生产尖晶石，提高了材料的抗氧化性及抗渣铁侵蚀性能，但其生产工艺、现场施工工艺均比较复杂，且原位反应生产尖晶石的量很难控制，如过多的生成尖晶石则对浇注料的抗渣铁性能不利。
4.可见，开发出一种耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、抗热震性能优异，导热性足，使用寿命长的耐高温铁沟浇注料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进高炉的生产能力及效率的提升具有非常重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、抗热震性能优异，导热性足，使用寿命长的耐高温铁沟浇注料及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便易行，对设备依赖性小，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐高温铁沟浇注料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿40-60份、莫来石纤维3-5份、纳米硅化锆10-15份、棕刚玉20-30份、水泥2-4份、水玻璃1-3份、三聚磷酸钠0.5-1.5份、抗氧化剂2-4份、防爆剂1-2份、减水剂0.1-0.5份。
7.优选的，所述减水剂是聚羧酸高效减水剂、木质素磺酸钠和磺酸盐基共聚物中的至少一种。
8.优选的，所述磺酸盐基共聚物的制备方法，包括：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、
2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，60-70℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到磺酸盐基共聚物。
9.优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(5-7):(0.8-1.2):0.5:(0.06-0.09):(30-40)。
10.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。
11.优选的，所述防爆剂为金属铝粉、乳酸铝中的至少一种。
12.优选的，所述抗氧化剂金属硅粉、碳化硼、硼化锆中的至少一种。
13.优选的，所述水泥为pp52.5型火山灰质硅酸盐水泥。
14.优选的，所述棕刚玉为电熔棕刚玉，所述电熔棕刚玉中，al2o3≥95％、c≤0.08％，分为8～5mm、5～3mm和3～1mm三个粒度等级，三个粒度等级对应质量比为(35～47)：(25～30):(28～35)。
15.优选的，所述纳米硅化锆的粒径为50-80nm。
16.优选的，所述莫来石纤维的直径为1-3μm，长径比为(15-20):1。
17.优选的，所述耐火粘土尾矿为硅线石、软质粘土尾矿、高铝矾石中的至少一种。
18.优选的，所述耐火粘土尾矿的粒径为100-300目。
19.本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐高温铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：按照比例称取原料，干混均匀，然后加入水，搅拌4-6分钟，获得混料；将混料倒入模具中，振动、养护、烘烤后，获得耐高温铁沟浇注料。
20.优选的，所述水的加入量为原料总质量的4.2-6.5wt％。
具体实施方式
21.下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
22.一种耐高温铁沟浇注料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿40-60份、莫来石纤维3-5份、纳米硅化锆10-15份、棕刚玉20-30份、水泥2-4份、水玻璃1-3份、三聚磷酸钠0.5-1.5份、抗氧化剂2-4份、防爆剂1-2份、减水剂0.1-0.5份。
23.优选的，所述减水剂是聚羧酸高效减水剂、木质素磺酸钠和磺酸盐基共聚物中的至少一种。
24.优选的，所述磺酸盐基共聚物的制备方法，包括：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，60-70℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到磺酸盐基共聚物。
25.优选的，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(5-7):(0.8-1.2):0.5:(0.06-0.09):(30-40)。
26.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。
27.优选的，所述防爆剂为金属铝粉、乳酸铝中的至少一种。
28.优选的，所述抗氧化剂金属硅粉、碳化硼、硼化锆中的至少一种。
29.优选的，所述水泥为pp52.5型火山灰质硅酸盐水泥。
30.优选的，所述棕刚玉为电熔棕刚玉，所述电熔棕刚玉中，al2o3≥95％、c≤0.08％，
分为8～5mm、5～3mm和3～1mm三个粒度等级，三个粒度等级对应质量比为(35～47)：(25～30):(28～35)。
31.优选的，所述纳米硅化锆的粒径为50-80nm。
32.优选的，所述莫来石纤维的直径为1-3μm，长径比为(15-20):1。
33.优选的，所述耐火粘土尾矿为硅线石、软质粘土尾矿、高铝矾石中的至少一种。
34.优选的，所述耐火粘土尾矿的粒径为100-300目。
35.本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐高温铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：按照比例称取原料，干混均匀，然后加入水，搅拌4-6分钟，获得混料；将混料倒入模具中，振动、养护、烘烤后，获得耐高温铁沟浇注料。
36.优选的，所述水的加入量为原料总质量的4.2-6.5wt％。
37.由于上述技术方案运用，本发明专利与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的耐高温铁沟浇注料耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、抗热震性能优异，导热性足，使用寿命长。本发明提供的耐高温铁沟浇注料的制备方法工艺简单，操作方便易行，对设备依赖性小，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产。
38.下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
39.实施例1
40.本例提供一种耐高温铁沟浇注料，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿40份、莫来石纤维3份、纳米硅化锆10份、棕刚玉20份、水泥2份、水玻璃1份、三聚磷酸钠0.5份、抗氧化剂2份、防爆剂1份、减水剂0.1份。
41.所述减水剂是磺酸盐基共聚物；所述磺酸盐基共聚物的制备方法，包括：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，60℃下搅拌反应3小时，后旋蒸除去溶剂，得到磺酸盐基共聚物；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-金刚烷基丙烯酸酯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为5:0.8:0.5:0.06:30；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜。
42.所述防爆剂为金属铝粉；所述抗氧化剂金属硅粉；所述水泥为pp52.5型火山灰质硅酸盐水泥。
43.所述棕刚玉为电熔棕刚玉，所述电熔棕刚玉中，al2o3≥95％、c≤0.08％，分为8～5mm、5～3mm和3～1mm三个粒度等级，三个粒度等级对应质量比为35:25:28；所述纳米硅化锆的粒径为50nm；所述莫来石纤维的直径为1μm，长径比为15:1；所述耐火粘土尾矿为硅线石；所述耐火粘土尾矿的粒径为100目。
44.一种所述耐高温铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：按照比例称取原料，干混均匀，然后加入水，搅拌4分钟，获得混料；将混料倒入模具中，振动、养护、烘烤后，获得耐高温铁沟浇注料；所述水的加入量为原料总质量的4.2wt％。
45.实施例2
46.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿45份、莫来石纤维3.5份、纳米硅化锆12份、棕刚玉23份、水泥2.5份、水玻璃1.5份、三聚磷酸钠0.8份、抗氧化剂2.5份、防爆剂1.2
份、减水剂0.2份。
47.实施例3
48.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿50份、莫来石纤维4份、纳米硅化锆13份、棕刚玉25份、水泥3份、水玻璃2份、三聚磷酸钠1份、抗氧化剂3份、防爆剂1.5份、减水剂0.35份。
49.实施例4
50.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿55份、莫来石纤维4.5份、纳米硅化锆14份、棕刚玉28份、水泥3.5份、水玻璃2.5份、三聚磷酸钠1.3份、抗氧化剂3.5份、防爆剂1.8份、减水剂0.4份。
51.实施例5
52.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，包括如下按重量份计的各原料制成：耐火粘土尾矿60份、莫来石纤维5份、纳米硅化锆15份、棕刚玉30份、水泥4份、水玻璃3份、三聚磷酸钠1.5份、抗氧化剂4份、防爆剂2份、减水剂0.5份。
53.对比例1
54.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，没有添加纳米硅化锆。
55.对比例2
56.本例提供一种耐高温铁沟浇注料及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同的是，减水剂为萘系磺酸盐减水剂。
57.将实施例1-5和对比例1-2得到的耐高温铁沟浇注料在相同的条件下进行性能测试，按照yb/t5200-1993测试样的体积密度；按照gb/t5072-2008测试样的常温抗折强度和常温耐压强度；按照gb/t3002-2004测试样烘干后在1450℃保温3小时的高温抗折强度；按照gb/t5988-2007测试样线变化率，测试结果见表1。
58.表1耐高温铁沟浇注料性能测试结果
[0059][0060]
从表1可见，本发明实施例公开的耐高温铁沟浇注料的耐高温性能和机械力学性能更佳，尺寸稳定性更好，这是各原料协同作用的结果。
[0061]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人
士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。