高強高爐沖水渣溝用耐磨材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種高強高爐沖水渣溝用耐磨材料及其制備方法。該高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的原料組成為：按重量百分比計，剛玉25％～50％、碳化硅10％～20％、莫來石10％～20％、水泥25％～40％、二氧化硅微粉2％～5％、金屬硅0.5％～1％、金屬鋁0.05％～0.1％、減水劑0.05％～0.2％以及鋼纖維1％～4％。本發明專利技術的高強高爐沖水渣溝用耐磨材料適用溫度高、抗熱震性好、耐磨性好、使用壽命長。

【技術實現步驟摘要】
高強高爐沖水渣溝用耐磨材料及其制備方法
本專利技術涉及一種高強高爐沖水渣溝用耐磨材料及其制備方法，屬于工業建筑材料

技術介紹
高爐沖水渣溝是用于將高爐爐渣制備成水渣并將水渣運送到水渣處理系統的通道。目前，沖水渣溝內襯主要采用鑄鐵板或鑄鋼板，鑄鐵板或鑄鋼板易被氧化及侵蝕，耐水渣沖擊和耐磨性差，使用壽命不到1年。近年來，一些無機耐磨材料應用于沖水渣溝，在結構的整體性、耐蝕性、抗沖擊性等方面好于鑄鐵板和鑄鋼板，但是在使用過程中還存在以下缺點：(1)適用溫度較低。此種無機耐磨材料的適用溫度一般小于500℃，而高爐爐渣溫度一般在1400～1500℃，爐渣沖水后得到的水渣溫度也較高，無機耐磨材料形成的沖水渣溝內襯長期經受高溫水渣的沖擊，該材料易產生剝落和損毀。(2)抗熱震性差。高爐生產一般是兩條沖水渣溝循環出渣，沖水渣溝要經受長期的溫度急劇變化的熱震沖擊，而目前的無機耐磨材料的主材料是石英砂和水泥，其導熱系數低，耐高溫性差，抵抗溫度變化的熱沖擊性差。(3)耐磨性差。此種無機耐磨材料主材料是石英砂，其莫氏硬度為7，其耐磨性還不夠好，材料整體的體積密度較小，氣孔率較高，耐磨性還是較差。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述缺陷，提供一種適用溫度高、抗熱震性好、耐磨性好、使用壽命長的高強高爐沖水渣溝用耐磨材料。本專利技術的另一個目的是提供上述高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的制備方法。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：本專利技術的高強高爐沖水渣溝用耐磨材料，其特征在于，按重量百分比計，所述高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的原料組成如下：在本專利技術中，所述剛玉為電熔棕剛玉、白剛玉、亞白剛玉或致密剛玉，其Al2O3含量為≥95wt％，粒度為≤5mm；所述碳化硅，其SiC含量為≥90wt％，粒度為≤3mm；所述莫來石為電熔莫來石，其Al2O3含量為≥70wt％，粒度為≤1mm；所述水泥為普通硅酸鹽水泥，其強度標號不低于42.5；所述二氧化硅微粉，其SiO2含量≥93wt％；所述金屬硅，其Si含量≥95wt％，粒度為≤74μm；所述金屬鋁，其Al含量≥99wt％，粒度為≤74μm；所述減水劑為聚乙二醇型縮聚物，如德國巴斯夫生產的FS20型減水劑(FS20)；所述鋼纖維為耐熱不銹鋼纖維，等效直徑為0.5mm,纖維長度為20～30mm。本專利技術的作用機理是：(1)剛玉莫氏硬度較高為≥9.0、熔點2250℃、體積密度大，具有良好的抗酸堿侵蝕性，以其作為主要材料，可以提高耐磨材料的耐磨性，同時能夠降低加水量，提高強度；(2)碳化硅莫氏硬度為9.2、耐磨性好、導熱系數高、化學性能穩定，可以增強材料的耐磨性和抗熱震性；(3)莫來石熱膨脹系數較低、熱震穩定性極好、荷重軟化點高、硬度高、抗化學腐蝕性好，可以提高材料的抗熱震性；(4)以普通硅酸鹽水泥為結合劑，將骨料和粉料膠粘在一起，形成整體的耐磨材料；相比使用鋁酸鹽水泥作為結合劑具有較低的成本；(5)二氧化硅微粉，可以降低加水量和填充空隙，降低氣孔率，提高體積密度；(6)金屬硅，具有防氧化作用，可以避免SiC的氧化；(7)金屬鋁粉，可以使材料形成微小氣孔，減少應力集中，防止裂紋的產生；(8)鋼纖維，可以增強材料的韌性，提高材料的抗折強度、抗沖擊性和抗熱震性。根據本專利技術的另一方面，提供上述高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的制備方法，所述方法包括：將水泥、二氧化硅微粉、金屬硅、金屬鋁、減水劑按上述各自重量百分比投入攪拌機中攪拌均勻制備成預混粉；然后，將預混粉、剛玉、碳化硅、莫來石、鋼纖維按上述各自重量百分比投入攪拌機中攪拌均勻，即可制得本專利技術的高強高爐沖水渣溝用耐磨材料。本專利技術的有益效果是：1、目前沖水渣溝用無機耐磨材料最高使用溫度為500℃，本專利技術采用耐火度高的原材料提高了耐磨材料的適用溫度，使用溫度達到800℃。2、抗熱震性好。通過引入熱膨脹系數低，導熱系數高的原材料，降低材料因溫度變化引起的形變，從而獲得良好的抗熱震性。3、耐磨性好、抗沖擊性好。引入的主材料本身具有較高的硬度和耐磨性；本專利技術的高強高爐沖水渣溝用耐磨材料也具有較好的整體性、較高的體積密度、較高的強度，同時增加材料的韌性，防止材料開裂和減緩水渣的沖擊作用，從而使得該材料具有良好的耐磨性和抗沖擊性，最終提高了該材料的使用壽命。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步描述，但本專利技術的范圍不局限于下列實施例。產品的性能指標的測定方法：按標準YB/T5200—1993測量試樣的體積密度，按標準GB/T3001—2007測量試樣的常溫抗折強度，按標準GB/T5072—2008測量試樣的常溫耐壓強度，按標準GB/T5988—2007測量試樣的燒后永久線變化，按標準GB/T18301-2012測量試樣的耐磨值。在下面實施例中，剛玉為電熔棕剛玉、白剛玉，其Al2O3含量為≥95wt％，粒度為≤5mm；碳化硅，其SiC含量≥90wt％的碳化硅，粒度為≤3mm；莫來石為電熔莫來石，其Al2O3含量為≥70wt％，粒度為≤1mm；水泥為普通硅酸鹽水泥，其強度標號為42.5；二氧化硅微粉，其SiO2含量≥93wt％；金屬硅，其Si含量≥95wt％，粒度為≤74μm；金屬鋁，其Al含量≥99wt％，粒度為≤74μm；減水劑為德國巴斯夫生產的FS20型減水劑(FS20)；鋼纖維為耐熱不銹鋼纖維，其型號為310#，等效直徑為0.5mm，纖維長度為25mm。實施例1高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組成如下：按重量百分比計，棕剛玉38％；碳化硅10％；莫來石15.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金屬硅0.5％；金屬鋁0.05％；減水劑0.15％；鋼纖維4％。制備方法如下：將水泥、二氧化硅微粉、金屬硅、金屬鋁、減水劑按上述重量百分比投入DSH-1型雙螺旋錐形攪拌機中攪拌均勻制備成預混粉；然后，將預混粉、棕剛玉、碳化硅、莫來石、鋼纖維按上述重量百分比投入JW-350型強制攪拌機中攪拌均勻，即可制得高強高爐沖水渣溝用耐磨材料。實施例2高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組成如下：按重量百分比計，棕剛玉32.5％；碳化硅20％；莫來石10.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金屬硅1％；金屬鋁0.05％；減水劑0.15％；鋼纖維4％。制備方法與實施例1相同以制備高爐沖水渣溝用耐磨材料。實施例3高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組成如下：按重量百分比計，棕剛玉38％；碳化硅15％；莫來石10.3％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金屬硅0.5％；金屬鋁0.05％；減水劑0.15％；鋼纖維4％。制備方法與實施例1相同以制備高爐沖水渣溝用耐磨材料。實施例4高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組成如下：按重量百分比計，棕剛玉33.3％；碳化硅10％；莫來石20％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金屬硅0.5％；金屬鋁0.05％；減水劑0.15％；鋼纖維4％。制備方法與實施例1相同以制備高爐沖水渣溝用耐磨材料。實施例5高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組成如下：按重量百分比計，棕剛玉38％；碳化硅13％；莫來石15.25％；水泥30％；二氧化硅微粉2％；金屬硅0.5％；金屬鋁0.1％；減水劑0.15％；鋼纖維1％。制備方法與實施例1相同以制備高爐沖水渣溝用耐磨材料。實施例6高強高爐沖水渣溝用耐磨材料原料組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強高爐沖水渣溝用耐磨材料，其特征在于，按重量百分比計，所述高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的原料組成如下：

【技術特征摘要】
1.一種高強高爐沖水渣溝用耐磨材料，其特征在于，按重量百分比計，所述高強高爐沖水渣溝用耐磨材料的原料組成如下：所述剛玉為電熔棕剛玉、白剛玉、亞白剛玉或致密剛玉，其Al2O3含量為≥95wt％，粒度為≤5mm；所述碳化硅，其SiC含量為≥90wt％，粒度為≤3mm，所述莫來石為電熔莫來石，其Al2O3含量為≥70wt％，粒度為≤1mm，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，其強度標號不低于42.5，所述二氧化硅微粉，其SiO2含量≥93wt％，所述金屬硅，其Si含量≥95wt％，粒...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張君博，徐自偉，劉興平，鄭期波，李洪會，范詠蓮，沈巖林，張正富，
申請(專利權)人：中國京冶工程技術有限公司，中冶建筑研究總院有限公司，北京紐維遜建筑工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11