專利名稱：制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂的制作方法
涉及領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種制備耐火材料所用砂型的型砂材料。
對比技術(shù)熔鑄氧化鋁磚是用于砌筑玻璃熔窯關(guān)鍵部位的高檔耐火材料。該種材料熔化溫度很高，難于制造。澆鑄時，該材料熔液的溫度達(dá)到2000℃左右，且保溫退火的時間長，高溫熔液對澆鑄用砂型產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊和長期持續(xù)高溫作用。因此，此種砂型的工作條件十分苛刻，是生產(chǎn)熔鑄氧化鋁高級耐火制品的關(guān)鍵材料。
傳統(tǒng)砂型的制做材料——型砂采用水玻璃為結(jié)合劑，硅質(zhì)原料為造型材料制作。因SiO2的熔點(diǎn)僅1713℃，高溫澆鑄時硅質(zhì)砂型表面被熔化，并和氧化鋁質(zhì)鑄件在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)和緊密粘連。所以，傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型不能用于生產(chǎn)熔鑄氧化鋁材料。表1為傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型理化性能指標(biāo)。
表1 傳統(tǒng)硅質(zhì)砂型理化性能指標(biāo)
*注抗熱沖擊性判定方法厚度為40mm砂型板，組合成為以下型腔尺寸的砂型模具高×寬×厚＝600mm×400mm×75mm，5個為一組，從高度方向(400mm×75mm組合面)進(jìn)行連續(xù)澆鑄，在澆鑄過程中，如有一組中的一個發(fā)生損壞即停止?jié)茶T；然后進(jìn)行第二組澆鑄，依此類推，共澆鑄三組。如果三組都沒有破損判定良好，只有一組發(fā)生破損判定合格，兩組或者兩組以上發(fā)生破損均判定不合格。
目前，采用水玻璃為結(jié)合劑，并以熔鑄氧化鋁廢磚料作為造型材料制作用于生產(chǎn)熔鑄氧化鋁耐火材料的砂型。氧化鋁的熔點(diǎn)很高，但水玻璃會和氧化鋁反應(yīng)形成霞石(Na2O·Al2O3·2SiO2，熔點(diǎn)僅1526℃)。因此，水玻璃結(jié)合熔鑄氧化鋁廢磚砂型的高溫性能雖有改善，但仍然經(jīng)常發(fā)生鑄件粘砂、變形等事故。
表2 熔鑄氧化鋁廢磚料砂型理化性能指標(biāo)
隨著工藝技術(shù)進(jìn)步，生產(chǎn)熔鑄氧化鋁磚時產(chǎn)生的廢磚越來越少，利用熔鑄氧化鋁廢磚料作為砂型原料越來越困難。所以，必須盡快研制新一代的熔鑄氧化鋁磚用砂型材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于研制一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，使其制備的砂型具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗熱沖擊性、高溫性能好，更好地滿足熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
提高砂型的高溫性能必須使用耐火度高的礦物原料，方鎂石礦物具有很好的耐高溫性和抗侵蝕性，但該原料易于水化、熱膨脹系數(shù)很高，抗熱震性差，不耐熱沖擊，不能簡單地被用于制作熔鑄氧化鋁制品用砂型材料。本發(fā)明以鎂砂為主要原料，以水玻璃為結(jié)合劑，采用特殊添加物質(zhì)和顆粒配比，改善了材料的抗水化，抗熱沖擊性能。
水化主要是鎂砂中的方鎂石和水的反應(yīng)()。抗熱沖擊性能主要和兩個方面的因素有關(guān)1)Mg(OH)2受熱脫水()，瞬間產(chǎn)生大量蒸氣，使砂型破壞；2)MgO的熱膨脹系數(shù)很高，受熱沖擊后產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，使砂型破壞。為了減少M(fèi)gO的水化和提高抗熱震性，本發(fā)明用鎂鋁尖晶石細(xì)粉取代部分等粒度鎂砂，并采用高粗顆粒含量的配方。實(shí)驗(yàn)表明將6～3mm鎂砂顆粒的含量從20％增加到30～40％后，可以提高抗熱震性1～3次；用占總量5～8％、＜1mm的鎂鋁尖晶石代替等粒度鎂砂后，還可提高抗熱震性1～2次，并使材料汽蒸2.5小時后具有較好的體積穩(wěn)定性(不開裂)。從而使本發(fā)明研制的鎂質(zhì)砂型具有高溫性能好，抗熱沖擊性能強(qiáng)，不污染氧化鋁鑄件等優(yōu)點(diǎn)，能夠完全滿足生產(chǎn)熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
本發(fā)明采用以下配比工藝實(shí)現(xiàn)上述方案1)6-3mm部分的重量占總量的30-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂。
2)3-1mm部分的重量占總量的30-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂。
3)＜1mm部分的重量占總量的20-40％，材料為MgO含量≥90％的鎂砂和Al2O3+MgO含量≥90％的鎂鋁尖晶石，其中鎂鋁尖晶石的MgO含量≥20％。在該粒度中，鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0。
4)無機(jī)結(jié)合劑水玻璃模數(shù)為2.0-3.2，其外加入量為上述固體料總重量的5-10％。
符合上述粒度和成分要求的原料經(jīng)稱量、配合后，加入水玻璃結(jié)合劑制成鎂質(zhì)型砂，再混制、成型、干燥，根據(jù)鑄件的形狀進(jìn)行拼裝成砂型。
具體實(shí)施例實(shí)施例1將粒度6-3mmMgO含量94.0％的鎂砂30％、3-1mmMgO含量94.0％的鎂砂30％、＜1mmMgO含量94.0％的鎂砂32％、＜1mm Al2O3+MgO含量為95.5％的鎂鋁尖晶石(其中MgO含量≥25％)8％配合后，外加7％模數(shù)為2.8的水玻璃配制成鎂質(zhì)型砂，經(jīng)混制、成型、干燥后，拼裝成為內(nèi)腔尺寸長×寬×高＝500mm×400mm×200mm的鎂鋁質(zhì)耐火材料砂型，用于澆鑄熔鑄氧化鋁磚，熔液溫度1920℃。澆鑄時砂型不斷裂，保溫退火完成后容易清砂，熔鑄氧化鋁磚鑄件外形尺寸符合要求。鎂質(zhì)砂型材料的性能為表3 鎂質(zhì)砂型材料的性能指標(biāo)

實(shí)施例2將粒度6-3mmMgO含量為98.5％的鎂砂35％、3-1mmMgO含量為98.5％的鎂砂35％、＜1mmMgO含量為98.5％的鎂砂30％配合后，外加7％模數(shù)為2.8的水玻璃配制成鎂質(zhì)型砂，經(jīng)混制、成型、干燥后，拼裝成為內(nèi)腔尺寸長×寬×高＝400mm×120mm×600mm的鎂質(zhì)耐火材料砂型，用于澆鑄熔鑄氧化鋁磚，熔液溫度1920℃。澆鑄時砂型不斷裂，保溫退火完成后容易清砂，熔鑄氧化鋁磚鑄件外形尺寸符合要求。鎂質(zhì)砂型材料的性能為表4 鎂質(zhì)砂型材料的性能指標(biāo)

從以上實(shí)施例可知鎂質(zhì)耐火材料砂型具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗熱沖擊性、高溫性能好，完全可以滿足熔鑄氧化鋁磚對砂型的使用要求。
權(quán)利要求
1.一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，其特征在于所述型砂由粗、中、細(xì)粒鎂砂和鎂鋁尖晶石粉及水玻璃等組成，其配比為粒度為6-3mm部分的鎂砂重量占總量的30-40％，粒度為3-1mm部分的鎂砂重量占總量的30-40％，粒度為＜1mm部分的鎂砂及鎂鋁尖晶石重量占總量的20-40％，在該粒度中鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0，上述所有鎂砂的MgO含量均≥90％，上述鎂鋁尖晶石的Al2O3+MgO含量≥90％，其中鎂鋁尖晶石的MgO含量≥20％，無機(jī)結(jié)合劑水玻璃模數(shù)為2.0-3.2，其外加入量為上述固體料總重量的5-10％。
全文摘要
本發(fā)明為一種制備熔鑄氧化鋁耐火材料用鎂質(zhì)型砂，由粗、中、細(xì)粒鎂砂和鎂鋁尖晶石粉及水玻璃無機(jī)結(jié)合劑等組成，其配比為粒度為6－3mm部分的鎂砂重量占總量的30－40％，粒度為3－1mm部分的鎂砂重量占總量的30－40％，粒度為＜1mm部分的鎂砂及鎂鋁尖晶石重量占總量的20－40％，在該粒度中鎂砂和鎂鋁尖晶石的比例為4∶1～5∶0，上述鎂砂的MgO含量≥90％，上述鎂鋁尖晶石的Al
文檔編號C04B35/04GK1903794SQ200610104339
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者馮中起, 劉錫俊, 周章懷, 李劍文, 李棟, 葉亞紅, 陳龍, 李鵬海, 胡晨曦, 毛利民, 李慶元, 蔣志強(qiáng), 曾海軍, 劉強(qiáng), 王智勇, 馮偉謙, 何澤洪, 郭偉民, 于義為 申請人:北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司