專(zhuān)利名稱(chēng)：隔熱耐火材料的制作方法
隔熱耐火材料用于工業(yè)中，特別是冶金工業(yè)中，用于減小熱損失并節(jié)約能量。這些材料也可以用于涂敷一種制品。它們也可以用于以所述材料本身生產(chǎn)隔熱部件。它們還可以用于生產(chǎn)構(gòu)件，如板或磚，多個(gè)使用來(lái)形成隔熱單元。
例如，在鋼的連鑄中使用耐火材料部件，用于在各個(gè)容器之間輸送熔融的鋼，特別是在鋼水包和分配器、以及連鑄模具之間。應(yīng)該使這些部件更隔熱，以改進(jìn)預(yù)熱效率(在預(yù)熱所述部件時(shí))，以避免鋼在出鋼口內(nèi)壁的固化，在用于分配器的出鋼部件的情況下，避免在鑄造部件與模壁之間的橋聯(lián)。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)例，為了改進(jìn)分配器塞棒的預(yù)熱效率，使用安裝在所述塞棒上并保持加熱器熱量的隔熱耐火材料袖磚。
通常使用充滿(mǎn)陶瓷纖維的紙板或紙墊作為隔熱耐火材料。這種材料保證了良好的隔熱性，但是存在幾個(gè)缺點(diǎn)。
陶瓷紙的布置需要切割、布置和粘結(jié)的操作，這些操作是長(zhǎng)時(shí)間且單調(diào)乏味的。此外，陶瓷紙板或平板的處理使得可以被操作者吸入的致癌陶瓷纖維逸出。
用于鋼材鑄造部件的隔熱耐火涂層也是已知的(EP0296981)。這種涂層用含有30-85重量％的細(xì)分散組分(如氣相法二氧化硅；氧化鋁或氧化鋯粉末和氧化鋁珠；氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、或鉻-氧化鋁的纖維陶瓷料、甚至氧化鋁或氧化鋯珠)的含水懸浮液組合物獲得。這種組合物還含有最多7重量％的粘合劑，如六偏磷酸鈉或硅酸鈉，和最多40重量％的玻璃形成熔塊。
這樣的涂層避免了充滿(mǎn)陶瓷纖維的陶瓷紙板的一些缺點(diǎn)。特別地，因?yàn)樗恍枰罅坎僮?，所以，它可以更快地安裝。此外，它可以有助于避免對(duì)操作者健康有危險(xiǎn)的陶瓷纖維的存在。然而，它也存在一些缺點(diǎn)。由于其氣孔率低(約20％)，其隔熱性能不是非常好。這種氣孔基本是開(kāi)口氣孔，其隔熱性能不如閉口氣孔好。此外，難以在鑄件上形成厚度大的涂層。為了增大涂層厚度，必須在其涂敷前預(yù)熱所述部件，這需要一個(gè)輔助步驟并意味著附加的成本。此外，在沉積第一層之后，不可能沉積第二層，因?yàn)樗鐾繉拥耐獗砻媸枪饣牟⑶沂遣豢蓾B透的，這不能產(chǎn)生第二層的良好結(jié)合。
本發(fā)明的目的是一種補(bǔ)救這些缺點(diǎn)的隔熱耐火材料。這種隔熱耐火材料包含20-80重量％的陶瓷基質(zhì)，5-40重量％的隔熱微球，0.5-15重量％的一種或多種粘合劑和最多5重量％的水。所述基質(zhì)可以是玻璃質(zhì)顆粒的基質(zhì)，特別是二氧化硅，優(yōu)選的是霧化的二氧化硅；它還可以包含非玻璃質(zhì)顆粒，如氧化鋁或氧化鎂。優(yōu)選的是所述基質(zhì)不包含超過(guò)30重量％的非玻璃質(zhì)顆?；|(zhì)。
USP4,874,726公開(kāi)了一種具有高耐磨性和較低熱導(dǎo)率的耐火材料。這種材料包含40-95重量％的玻璃質(zhì)二氧化硅，最多25重量％煅燒耐火骨料，其余為鋁酸鈣水泥(粘合劑)。對(duì)于每100份這種混合物，所述材料還含有3-15重量％的氧化鋁-二氧化硅基微球。在與適量水混合時(shí)，這種用于通過(guò)澆注或噴射(gunning)形成耐火材料部件的組合物的粘度為約4-6Pa·s。這種極低的粘度，通常用于通過(guò)澆注操作形成耐火材料部件，不適合于通過(guò)浸漬形成涂層。
所述材料還可以含有最多4重量％的反絮凝劑和最多20重量％的膠體二氧化硅。優(yōu)選的是，它含有0.5-4重量％的反絮凝劑和0.5-20重量％的膠體二氧化硅。
隔熱微球可以是以二氧化硅和氧化鋁為基的材料的空心球。這種材料含有55-65重量％的二氧化硅和27-33重量％的氧化鋁。
本發(fā)明的粘合劑的主要特性是，它必須為制造本發(fā)明的耐火材料中所用的含水組合物(即漿料)賦予適合于把所述耐火材料部件浸漬到所述漿料中形成涂層的粘度。規(guī)則且均勻的涂層的形成實(shí)際上很大程度取決于漿料的粘度。合適的粘度一般高于8Pa·s，優(yōu)選的是高于10Pa·s。
根據(jù)本發(fā)明可以使用的粘合劑是高嶺石型粘土和有機(jī)粘合劑，如多糖(例如，糊精)。
這些結(jié)合劑賦予所述含水組合物完全滿(mǎn)足上述要求的粘度。
本發(fā)明還涉及一種部件，主要用于鑄鋼，具有用本發(fā)明的隔熱材料涂敷的耐火材料基體。所述部件也可以是一種部分用本發(fā)明的材料生產(chǎn)的復(fù)合部件。這種部件可以在一次操作中澆注生產(chǎn)或者由幾個(gè)組件形成。
本發(fā)明還涉及一種用于隔熱涂敷或制造隔熱部件的組合物的制備方法。
根據(jù)這種方法-把一種或多種粘合劑溶解在一定量的水中；-加入一種反絮凝劑；-加入霧化的玻璃態(tài)二氧化硅，同時(shí)攪拌所述溶液使其水化并形成漿料。
-加入隔熱材料的微球，同時(shí)繼續(xù)攪拌所述漿料保持其均勻。
在該方法的一個(gè)優(yōu)選的變化形式中，在反絮凝劑之后加入膠體二氧化硅。在制造所述材料中使用的組合物可以是一種含有20-70重量％霧化玻璃態(tài)二氧化硅顆粒、5-40重量％的隔熱微球、0.5-20重量％的一種或多種粘合劑和5-25重量％水的漿料。它還可以含有最多4重量％的反絮凝劑和最多10重量％的膠體二氧化硅。優(yōu)選的是，它還含有0.5-4重量％的反絮凝劑和0.5-10重量％的膠體二氧化硅。這種組合物的粘度在9-12Pa·s之間。
本發(fā)明還涉及一種具有隔熱涂層的耐火材料構(gòu)件。
本發(fā)明還涉及一種用本發(fā)明的組合物涂敷用于熔融金屬(特別是鋼)鑄造中的耐火材料部件的方法。
根據(jù)這種方法-在室溫下把所述部件在上述組合物中浸漬小于1分鐘的時(shí)間；-使其在大氣中干燥2-4小時(shí)。
借助這種方法，有可能生產(chǎn)幾個(gè)涂層。
-通過(guò)第一次浸漬在所述部件上沉積第一層漿料；-使所述部件在大氣中干燥45分鐘-2小時(shí)；
-通過(guò)第二次浸漬在所述部件上沉積第二層漿料；-使所述部件在大氣中干燥2-4小時(shí)。
本發(fā)明的材料表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)。
它比陶瓷纖維紙或墊更易于應(yīng)用。而且它不產(chǎn)生危害健康的纖維。
根據(jù)前面已知的涂層，它保證了更好的隔熱作用，因?yàn)槠錃饪茁矢蟛⑶乙驗(yàn)橥ㄟ^(guò)隔熱微球提供的閉口氣孔比例更大。此外，由于漿料的特定粘度，改善了隔熱質(zhì)量，因?yàn)橛锌赡茉诓考铣练e更大的涂層厚度而不破壞隔熱性能。該厚度單層最大達(dá)到4毫米，兩層最大達(dá)到7毫米。
最后，有可能容易地全部或部分用這種材料生產(chǎn)隔熱部件。
從下面的詳細(xì)描述和實(shí)施例可以清楚理解本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例Ⅰ一種鋼鑄造構(gòu)件，如水口，由涂敷隔熱耐火材料涂層的細(xì)長(zhǎng)氧化鋁-石墨化主體構(gòu)成。為此，制備了浸漬所述部件的漿料。為了制備所述漿料，把一種有機(jī)粘合劑(如糊精)溶解在適量的水中。糊精是一種提供原始機(jī)械強(qiáng)度的多糖。它也是一種增粘劑。它可以在部件的預(yù)燒過(guò)程中原位排出。
加入第二種粘合劑，例如高嶺石型粘土。粘土是以一種用于懸浮隔熱微球和霧化二氧化硅顆粒的懸浮劑。它還貢獻(xiàn)于原始結(jié)合。為了保證均勻性，特別是在粘土的情況下，為了使其完全水化并避免其團(tuán)聚形成團(tuán)聚體，在糊精和粘土的加入過(guò)程中必須連續(xù)攪拌所述組合物。優(yōu)選的是用行星式混合機(jī)，如COUVROT-LAINE牌混合機(jī)，獲得這種攪拌。然后加入反絮凝劑，例如德國(guó)司馬(ZSCHIMMER& SCHWARZ)公司售出的、商品名為DOLAPIX CE 64的類(lèi)型的反絮凝劑。DOLAPIX是一種用于原料和陶瓷泥料的無(wú)堿羧酸基分散劑/反絮凝劑，特別適用于陶瓷氧化物、塊滑石等的反絮凝。
以含有30％膠體二氧化硅的液體溶液形式加入膠體二氧化硅，并引入霧化二氧化硅的顆粒。這些顆粒通過(guò)在氣流中破碎二氧化硅漿料而獲得。在空氣中懸浮的液滴尺寸為50微米-1.5毫米(直徑)。通過(guò)在熱空氣流中排出水，獲得大致完整的二氧化硅微球。
最后，加入尺寸在5-500微米之間的(例如硅酸鋁的)隔熱微球。這些微球非常輕。構(gòu)成這些微球的材料的固有密度為2.7-2.8克/立方厘米，但是由于這些微球是空心的，微球的表觀密度僅為0.6-0.8克/立方厘米。因此，這些微球保證了非常好的隔熱性能。當(dāng)然，如上所述，在依次加入每種組分的過(guò)程中，必須連續(xù)攪拌。
粘度為12Pa·s的本發(fā)明的組合物可以通過(guò)任何合適的方法，如噴灑，沉積在所述部件上。然而，涂層的涂敷優(yōu)選的是通過(guò)浸漬。
把所述部件以較充分的速度(每分鐘幾米)浸漬在所述組合物中。所述部件保持浸漬小于1分鐘的時(shí)間，例如30秒。把所述部件從浸漬液中取出。取出速度應(yīng)該較慢，例如小于每分鐘3米。然后使所述部件在所述浸漬液上方控干小于1分鐘的時(shí)間，例如30秒，然后使其在空氣中干燥。如果只涂敷一層，在大氣中的干燥時(shí)間為2-4小時(shí)。如果涂敷2層或更多層，在涂敷下一層之前，在空氣中的干燥時(shí)間較短，例如45分鐘-2小時(shí)。最后，對(duì)于單層涂層，使最后一層干燥2-4小時(shí)。然后在恒溫120℃的窯爐內(nèi)使所述部件完全干燥1小時(shí)。
組合物的實(shí)例水20.0％糊精3.2％膠體二氧化硅1.0％Dolapix CE 642.0％Fillite SG 50010.0％粘土(HYMOD RF CLAY)4.6％霧化玻璃態(tài)二氧化硅顆粒59.2％從這種組合物獲得涂層的化學(xué)組成如下[表格見(jiàn)原稿第5頁(yè)譯者注]
所獲得的涂層的密度小于1.1，其比重為1.5-2克/立方厘米，其氣孔率為40-55％。
實(shí)施例Ⅱ生產(chǎn)一種用于中間包塞棒的預(yù)熱袖磚。所述袖磚具有一種安裝在所述塞棒外徑上的圓筒部件和一個(gè)完全覆蓋分配器出鋼口的喇叭形部件。這種袖磚通過(guò)把漿料倒入石膏模中，用本發(fā)明的隔熱耐火材料制成。
實(shí)施例Ⅲ制造一種用于玻璃工業(yè)的注口蓋板。所述板是一種厚度為50毫米的平行六面體。這種板通過(guò)在石膏模中澆注用本發(fā)明的隔熱耐火材料制成。
權(quán)利要求
1．隔熱耐火材料，特征在于其含有20-80重量％的陶瓷基質(zhì)、5-40重量％的隔熱微球、0.5-15重量％的一種或多種粘合劑和最多5重量％的水，所述一種或多種粘合劑為用于制造所述材料的組合物賦予大于8Pa·s的粘度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的材料，特征在于所述陶瓷基質(zhì)包括玻璃態(tài)顆粒。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的材料，特征在于所述玻璃態(tài)顆粒包括二氧化硅顆粒，特別是霧化的二氧化硅顆粒。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的材料，特征在于它還包含最多4重量％的反絮凝劑。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的材料，特征在于它還包含最多20重量％的膠體二氧化硅。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)的材料，特征在于所述隔熱微球包括含有二氧化硅和氧化鋁的材料的空心球．
7．根據(jù)權(quán)利要求6的材料，特征在于所述含有二氧化硅和氧化鋁的材料含有55-65重量％的二氧化硅和27-33重量％的氧化鋁。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7的任一項(xiàng)的材料，特征在于所述一種或多種粘合劑包括一種有機(jī)粘合劑。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的材料，特征在于所述有機(jī)粘合劑包括糊精。
10．根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)的材料，特征在于所述一種或多種粘合劑包括高嶺石型粘土。
11．具有耐火材料基體的，特別是用于熔融金屬鑄造的部件，特征在于這種基體有根據(jù)權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)的材料的涂層。
12．部件，特別是用于熔融金屬鑄造的部件，特征在于其完全或部分用根據(jù)權(quán)利要求1-10的耐火材料制成。
13．用于涂敷在鋼的鑄造中使用的耐火材料制品的組合物的制備方法，特征在于-把一種或多種粘合劑溶解在一定量的水中；-加入玻璃態(tài)二氧化硅顆粒，優(yōu)選的是霧化的，同時(shí)攪拌所述溶液使其水化并形成漿料；-加入隔熱材料的微球，同時(shí)繼續(xù)攪拌所述漿料使其均勻，特征在于所述粘合劑為所述漿料提供高于8Pa·s的粘度。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，特征在于在加入所述一種或多種粘合劑之后加入一種反絮凝劑。
15．根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，特征在于在加入所述玻璃態(tài)二氧化硅之前加入所述膠體二氧化硅。
16．涂敷在熔融金屬鑄造中所用的耐火材料制品的方法，特征在于-在室溫下把所述制品在根據(jù)權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)的組合物中浸漬小于1分鐘的時(shí)間；-使其在大氣中干燥2-4小時(shí)。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的涂敷方法，特征在于-通過(guò)第一次浸漬在所述制品上沉積第一層漿料；-使所述制品在大氣中干燥45分鐘-2小時(shí)；-通過(guò)第二次浸漬在所述制品上沉積第二層漿料；-使所述制品在大氣中干燥2-4小時(shí)。
18．用于制造一種隔熱耐火材料的含水組合物，含有20-70重量％的陶瓷成分、5-40重量％的隔熱微球、0.5-20重量％的一種或多種粘合劑和5-25重量％的水，所述組合物的粘度大于8Pa·s。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的組合物，特征在于所述陶瓷成分包括玻璃態(tài)二氧化硅顆粒，優(yōu)選的是霧化的二氧化硅。
20．根據(jù)權(quán)利要求18或19的組合物，特征在于所述一種或多種粘合劑包括一種有機(jī)粘合劑。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的組合物，特征在于所述粘合劑包括一種多糖。
22．根據(jù)權(quán)利要求18-20的組合物，特征在于所述一種或多種粘合劑包括一種高嶺石型粘土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔熱耐火材料,包括20—80重量%的陶瓷基質(zhì)、5—40重量%的隔熱微球、0.5—15重量%的一種或多種粘合劑和0—5重量%的水。所述陶瓷基質(zhì)包括玻璃態(tài)顆粒,特別是霧化的二氧化硅。它還含有0.5—4重量%的反絮凝劑和0.5—4重量%的膠體二氧化硅。所述隔熱微球是基于二氧化硅和氧化鋁的材料的空心球。它們含有55—65重量%的二氧化硅和27—33重量%的氧化鋁。
文檔編號(hào)C04B35/66GK1305442SQ99807428
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期1999年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月15日
發(fā)明者G·布蘭迪 申請(qǐng)人:維蘇維尤斯·克魯斯布公司