本发明提供一种双层复合耐火材料及双层复合耐火材料沟罩与其制造方法和应用。该沟罩包括钢结构外壳、填充于所述钢结构外壳内的主体耐火材料层及设置于钢结构外壳内侧外表面的抗铁水冲刷层；主体耐火材料层由第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水混合后形成的浆料浇注而成，第一填料由陶粒、漂珠及珍珠岩组成；抗铁水冲刷层由第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水混合后固化而成，第二填料由硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉组成。本发明所制备的双层复合耐火材料沟罩的特点为浇筑成型、能有效防止铁水与烟尘对工人的损伤、降低废气对环境的污染、重量轻，强度大、寿命长、耐高温、抗热震性好、不变形、不开裂、不脱落、保温效果好，移吊抖动不破损。
1.一种双层复合耐火材料，其特征在于，它包括主体耐火材料层及设置于所述主体耐火材料层上的抗铁水冲刷材料层；主体耐火材料包括第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水，所述第一填料由陶粒、漂珠及珍珠岩组成，所述第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水的质量比为1~3：0.01~0.05：1~3：0.01~0.05：0.35~1，所述第一填料中的陶粒、漂珠及珍珠岩的质量比为0.5~1.5：0.5~1.4：0~0.1；抗铁水冲刷材料包括第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水，所述第二填料由硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉组成，所述第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水的质量比为10~40：5~10：5~30：1~20，所述第二填料中的硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉的质量比为0~1：10~40：0~1。
2.一种双层复合耐火材料沟罩，其特征在于，所述沟罩包括钢结构外壳、填充于所述钢结构外壳表面的主体耐火材料层以及设置于所述主体耐火材料层上的抗铁水冲刷层；所述主体耐火材料层由第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水混合后形成的浆料浇注而成，所述第一填料由陶粒、漂珠及珍珠岩组成，所述第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水的质量比为
1~3：0.01~0.05：1~3：0.01~0.05：0.35~1，所述第一填料中的陶粒、漂珠及珍珠岩的质量比为0.5~1.5：0.5~1.4：0~0.1；所述抗铁水冲刷层由第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水混合后固化而成，所述第二填料由硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉组成，所述第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水的质量比为10~40：5~10：5~30：1~20，所述第二填料中的硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉的质量比为0~1：10~40：0~1。
3.如权利要求2所述的双层复合耐火材料沟罩，其特征在于，所述主体耐火材料层的厚度为10-15cm，所述抗铁水冲刷层的厚度为2～5mm。
4.如权利要求2所述的双层复合耐火材料沟罩，其特征在于，所述钢结构外壳表面还连接有多个伞状加强筋。
5.如权利要求2所述的双层复合耐火材料沟罩的制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：
2）将由第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水混合后形成的浆料浇注至钢结构外壳表面，振捣成型从而形成主体耐火材料层；
3）初凝后在主体耐火材料层上涂覆抗铁水冲刷层，静置养护7d后160℃烘烤24~48h即得到所述双层复合耐火材料沟罩。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述陶粒是指以页岩、粉煤灰或淤泥烧制成的空心陶粒。
7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述水泥为铝酸盐耐火水泥、低钙铝酸盐耐火水泥、钙镁铝酸盐水泥和白云石耐火水泥中的一种或几种复配使用。
8.如权利要求1所述的双层复合耐火材料在制作火法冶金高炉中的防尘保温构件中的应用。
双层复合耐火材料及双层复合耐火材料沟罩与其制造方法和
应用
技术领域
[0001] 本发明属于冶金领域，尤其涉及一种双层复合耐火材料及双层复合耐火材料沟罩与其制造方法和应用，该沟罩适用于炼铁、炼钢高炉铁水沟沟罩或作为渣沟盖板及收尘罩使用，以及适用于其它火法冶金(如炼铜、炼铅等)领域的高温液态金属放料沟沟罩或作为收尘罩及渣沟盖板使用。
背景技术
[0002] 炼铁厂高炉出铁会产生大量烟雾，出铁口、铁沟等处需要沟罩和盖板进行防尘。目前国内外炼铁高炉铁水沟沟罩或盖板一般采用钢结构框架，内砌耐火砖或比重较大的耐火浇注料( ≥2.6t/m3)制成。铁水沟要经常清理，沟罩或盖板在频繁起吊过程中易变形、易受到强烈冲撞。内砌耐火砖整体结构不好，受冲撞时易脱落、易掉砖；高密度浇注耐火材料自重大，强度和刚性也大，并且耐火砖和浇注耐火材料的热膨胀系数与钢结构框架不匹配，使用过程中易开裂、易脱落，从而大大缩短了沟罩的使用寿命。目前国内炼铁厂沟罩和盖板的使用寿命一般半年左右，严重影响了炼铁厂的工作、环境和安全，沟罩和盖板的频繁更换也增加炼铁成本。为了解决上述问题，专利CN202164312U提出了一种采用耐火纤维直接做沟罩内衬的方法，但其与钢结构框架的固定是个难点。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种质轻高强，抗飞溅铁水冲刷的长寿命的双层复合耐火材料及双层复合耐火材料沟罩与其制造方法和应用。该沟罩在现有高炉环境下可正常使用1年以上。
[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的方案为:
[0005] 一种双层复合耐火材料，它包括主体耐火材料及抗铁水冲刷材料；所述主体耐火材料包括第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水，所述第一填料由陶粒、漂珠及珍珠岩组成；所述抗铁水冲刷材料包括第二填料、Al(OH)3微粉及浓磷酸，所述第二填料由硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉组成。
[0006] 上述方案中，所述第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水的质量比为1～3：0.01～0.05：1～3：0.01～0.05：0.35～1，所述第一填料中的陶粒、漂珠及珍珠岩的质量比为0.5～
1.5：0.5～1.4：0～0.1。
[0007] 上述方案中，所述第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水的质量比为10～40：5～10：5～30：1～20，所述第二填料中的硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉的质量比为0～1：10～40：0～1。
[0008] 一种双层复合耐火材料沟罩，所述沟罩包括钢结构外壳、填充于所述钢结构外壳内的主体耐火材料层以及设置于所述钢结构外壳内侧外表面的抗铁水冲刷层；所述主体耐火材料层由第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水混合后形成的浆料浇注而成，所述第一填料由陶粒、漂珠及珍珠岩组成；所述抗铁水冲刷层由第二填料、Al(OH)3微粉、浓磷酸及水混合后固化而成，所述第二填料由硅酸铝纤维、α-Al2O3微粉及石墨微粉组成。
[0009] 上述方案中，所述主体耐火材料层的厚度为10-15cm，所述抗铁水冲刷层的厚度为2～5mm。
[0010] 上述方案中，所述钢结构外壳外侧内表面还连接有多个伞状加强筋。
[0011] 所述的双层复合耐火材料沟罩的制造方法，其特征在于，它包括如下步骤：
[0012] 1)提供一个钢结构外壳；
[0013] 2)将由第一填料、钢纤维、水泥、减水剂和水混合后形成的浆料浇注至钢结构外壳内，振捣成型从而形成主体耐火材料层；
[0014] 3)初凝后在所述钢结构外壳内侧外表面涂覆抗铁水冲刷层，静置养护7d后160℃烘烤24～48h即得到所述双层复合耐火材料沟罩。
[0015] 上述方案中，所述陶粒是指以页岩、粉煤灰或淤泥烧制成的空心陶粒。
[0016] 上述方案中，所述水泥为铝酸盐耐火水泥、低钙铝酸盐耐火水泥、钙镁铝酸盐水泥和白云石耐火水泥中的一种或几种复配使用。
[0017] 所述的双层复合耐火材料在制作火法冶金高炉中的防尘保温构件中的应用。所述防尘保温构件如炼铁、炼钢高炉铁水沟沟罩或渣沟盖板及收尘罩，以及其它火法冶金(如炼铜、炼铅等)领域的高温液态金属放料沟沟罩或收尘罩及渣沟盖板。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明所制备的双层复合耐火材料沟罩的特点为浇筑成型、能有效防止铁水与烟尘对工人的损伤、降低废气对环境的污染、重量轻，强度大、寿命长、耐高温、抗热震性好、不变形、不开裂、不脱落、保温效果好，移吊抖动不破损。
附图说明
[0019] 图1为本发明实施例1提供的双层复合耐火材料沟罩的剖面图。
[0020] 图2为本发明实施例2提供的双层复合耐火材料沟罩的剖面图。
具体实施方式
[0021] 以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0022] 实施例1
[0023] 如图1所示，其为本发明实施例提供的一种炼铁高炉铁水沟双层复合耐火材料沟罩。该沟罩包括钢结构外壳1、填充于钢结构外壳1内的主体耐火材料层3以及设置于钢结构外壳1内侧外表面的抗铁水冲刷层4。钢结构外壳1外侧内表面还连接有多个伞状加强筋2。该主体耐火材料层3的厚度为10-15cm，抗铁水冲刷层4的厚度为2～5mm。该沟罩截面为梯形，样品尺寸长5.5m*(底宽2m，顶宽1.5m)*高1.3m。
[0024] 本实施例中主体耐火材料层3的成分为(重量份计)：陶粒1份、漂珠0.67份、珍珠岩0.05份、铝酸钙水泥(CA-50)1.2份、钢纤维0.02份、水0.38份、减水剂0.01份。将轻质耐火浇注料倒入混凝土搅拌机里，加水搅拌均匀，直至浇注料刚好析浆。
[0025] 本实施例中抗铁水冲刷层4的成分为(重量份计)：浓磷酸20份、水8～8.5份、Al(OH)3微粉5份、硅酸铝纤维0.35份、α-Al2O3微粉22份、石墨微粉0.5份。
[0026] 该双层复合耐火材料沟罩的制造方法为：制作带格子骨架的梯形铁外壳壳模，在壳模内侧焊接伞状螺纹钢加强筋；壳模具上直接浇注轻质主体耐火材料层，厚度10～15cm，用振动台夯实至表面均匀出浆；初凝后(约一天)在其上涂覆耐磨抗铁水冲刷层(2～5mm)。静置养护7d后160℃烘烤24～48h，待表面层固化后即可吊装使用。
[0027] 此沟罩重量轻(≤1.0t/m3)，强度≥24MPa、寿命长(≥1.5年)、耐高温(1300℃)、抗热震性好、不变形、不开裂(热膨胀系数≤0.011mm/(m·℃))、不脱落、保温效果好(导热系数≤0.23W/m·℃，沟罩背面≤50℃)，移吊抖动不破损。
[0028] 实施例2
[0029] 如图2所示，其为本发明实施例提供的一种炼铁高炉铁水沟双层复合耐火材料沟罩。该双层复合耐火材料沟罩的截面为弧形，尺寸长5.5m*(底宽2m，弧顶半径1m)*高1.3m。
[0030] 本实施例中主体耐火材料层3的成分为(重量份计)：陶粒1.5份、漂珠1份、珍珠岩0.1份、铝酸钙水泥(CA-50)1.5份、钢纤维0.05份、水0.55份、减水剂0.012份。将轻质耐火浇注料倒入混凝土搅拌机里，加水搅拌均匀，直至浇注料刚好析浆。
[0031] 本实施例中抗铁水冲刷层4的成分为(重量份计)：浓磷酸20份、水8～8.5份、Al(OH)3微粉5份、硅酸铝纤维0.35份、α-Al2O3微粉22份、石墨微粉0.5份。
[0032] 该双层复合耐火材料沟罩的制造方法为：制作带格子骨架的弧形铁外壳壳模，在壳模内侧焊接伞状螺纹钢加强筋；壳模具上直接浇注轻质主体耐火材料层，厚度10～15cm，用振动台夯实至表面均匀出浆；初凝后(约一天)在其上涂覆耐磨抗铁水冲刷层(2～5mm)。静置养护7d后160℃烘烤24～48h，待表面层固化后即可吊装使用。
[0033] 此沟罩重量轻(≤1.0t/m3)，强度≥25MPa、寿命长(≥1.5年)、耐高温(1300℃)、抗热震性好、不变形、不开裂(热膨胀系数≤0.012mm/(m·℃))、不脱落、保温效果好(导热系数≤0.24W/m·℃，沟罩背面≤50℃)，移吊抖动不破损。
[0034] 实施例3
[0035] 本发明实施例提供一种炼铁高炉铁水沟双层复合耐火材料沟罩，所述沟罩的截面为长方形，尺寸长5.5m*底宽2m*高0.15m。
[0036] 本实施例中轻质高强主体层成分为(重量份计)：陶粒1份、漂珠0.67份、珍珠岩0.05份、铝酸钙水泥(CA-50)1.2份、钢纤维0.02份、水0.38份、减水剂0.01份。将轻质耐火浇注料倒入混凝土搅拌机里，加水搅拌均匀，直至浇注料刚好析浆。
[0037] 本实施例中耐磨抗冲刷表面层成分为(重量份计)：磷酸20份、水8～8.5份、Al(OH)3微粉5份、硅酸铝纤维0.35份、α-Al2O3微粉22份、石墨微粉0.5份。
[0038] 该双层复合耐火材料沟罩的制造方法为：制作带格子骨架的铁外壳壳模，在壳模内侧焊接伞状螺纹钢加强筋；壳模具上直接浇注轻质主体耐火材料层，厚度12～15cm，用振动台夯实至表面均匀出浆；初凝后(约一天)在其上涂覆耐磨抗铁水冲刷层(2～3mm)。静置养护7d后160℃烘烤24～48h，待表面层固化后即可吊装使用。
[0039] 此沟罩重量轻(≤1.0t/m3)，强度≥24MPa、寿命长(≥1.5年)、耐高温(1300℃)、抗热震性好、不变形、不开裂(热膨胀系数≤0.011mm/(m·℃))、不脱落、保温效果好(导热系数≤0.23W/m·℃，沟罩背面≤50℃)，移吊抖动不破损。
