含硼晶化物及使用该含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料的制作方法

1.本发明属于酸性炉衬材料技术领域，特别涉及一种使用含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料。


背景技术：

2.目前铸造行业中，广泛采用硼酐作为结合剂，在酸性炉衬材料中使用，其优良的促烧结性能，得到业内人士的广泛认可。但随着铸造行业高环保标准的执行，以及对酸性炉衬材料综合性价比的追求，硼酐具有中等毒性、致癌性高、容易受潮变质等缺点，逐渐被业内人士所关注。硼酐作为结合剂使用具有以下缺点：一、不利于产业绿色发展。硼酐有中等毒性和致癌性，会对长期接触者(例如生产线工人、筑炉拆炉工人)的身体健康产生危害，同时使用过后的废弃物也会造成环境污染；欧盟clp法规已经于2022年12月17日开始执行新的硼化合物的浓度极限值，硼酐和硼酸的浓度极限值由原标准的3.1-5.5％，统一降低至0.3％，由此可见减少硼酐的使用，是未来行业实现绿色发展的趋势。二、增加原料采购、储存成本，制约产品大批量生产。硼酐原料主要以细粉形式采购和使用，原料容易吸湿受潮、水化变质，保质期较短；使用硼酐做结合剂的酸性炉衬材料产品存放过程中，也容易吸附空气中的水分，造成产品受潮变质，因此不适合在销售淡季大批量生产、储存；三、硼酐容易吸湿水化，不便制成200目以下超细粉进行使用，容易引起分散性不佳等问题。
3.现有技术中，技术人员对此开展研究，寻找更加合适的结合剂替代品，在满足产品烧结性能的基础上，减少或者全部替代硼酐的使用。目前少数的酸性料无硼化尝试，会以磷酸盐部分替代硼酐的方式，减少硼酐使用量。但磷酸盐的使用会带来铁水增磷的问题，不能广泛适用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种含硼晶化物、使用该含硼晶化物的结合剂及用途，具有作为结合剂应用于酸性炉衬材料、毒性低、减少对环境的污染、不易吸湿受潮的效果。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种含硼晶化物，制备方法如下，按重量百分比计，取20-30％硼氧化物、10-20％硅酸盐玻璃、50-70％高硼玻璃，混合后在1600-1700℃高温熔融，冷却后破碎研磨成粉状。
6.通过采用上述技术方案，与现有技术的硼酐相比，本发明的含硼晶化物化学性质稳定，不宜水化变质，毒性与硼酐相比大幅度降低，使用它作为酸性炉衬材料的结合剂，可减少对直接接触者(例如生产线工人、筑炉拆炉工人)身体健康的损害。
7.现有技术的硼酐在300℃以上即可发挥结合剂的作用，因此容易造成炉衬背衬部位缺乏松散层。而适当的松散层有保温隔热作用，同时可以防止金属液的渗透，当炉衬服役结束后，松散层的存在可大幅度降低拆炉的施工难度。含硼晶化物发挥促烧结作用的起始温度为600℃左右，对炉衬背部松散层的形成有利。而中高温的促烧结效果与硼酐相当。
8.本发明的含硼晶化物可根据需求制成200目以下，物理化学性能稳定的超细粉，作
为结合剂使用可有效提升其在材料中的分散性。同等应用环境下，超细含硼晶化物的使用，可减少产品中氧化硼的总含量，降低用后炉衬废弃物对环境的污染。
9.本发明的进一步设置为：所述硼氧化物是硼酐或硼酸。
10.本发明的进一步设置为：所述含硼晶化物有效成分包括30-45％b2o3、50-70％sio2。
11.通过采用上述技术方案，含硼晶化物的成分还包括1-5％其它微量元素，其他微量元素是指原料中带的其他元素。
12.本发明的进一步设置为：所述含硼晶化物为600目或200目以下。
13.本发明还提供一种含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，包括80-82份硅石骨料、18-20份石英微粉、0.5-5份含硼晶化物。
14.通过采用上述技术方案，石英微粉作为粉料，含硼晶化物作为结合剂。
15.本发明的进一步设置为：所述硅石骨料的粒度包括
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本发明的进一步设置为：石英粉料粒度＜0.045mm。
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本发明的进一步设置为：制备方法如下，将石英微粉与含硼晶化物预混，再与骨料混合，得到干粉料。
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通过采用上述技术方案，干粉料按筑炉指导书进行筑炉即可。
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本发明的有益效果是：。
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1.有助于铸造产业绿色发展。含硼晶化物的化学性质稳定，毒性与硼酐相比大幅度降低，使用它作为酸性炉衬材料的结合剂，可减少对直接接触者(例如生产线工人、筑炉拆炉工人)身体健康的损害。同等烧结性能的前提下，含硼晶化物的使用，可减少产品中氧化硼的总含量，降低用后炉衬废弃物对环境的污染。
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2.提高生产效率。含硼晶化物化学性质稳定，不易吸湿水化。因此生产原料可大批量采购储存，提升原料的采购、运输、仓储管理效率。在生产环节，可以延长产品保质期，同一型号产品可大批量生产储存，实现淡季生产，旺季销售的目的，减轻销售旺季生产压力，节能增效。
[0023]
3.含硼晶化物发挥促烧结作用的起始温度为600℃左右(硼酐为300℃)，对炉衬背部松散层的形成有利。而中高温的促烧结效果与硼酐相当。
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4.含硼晶化物有效成分为30-45％b2o3、50-70％sio2和1-5％其它微量元素。可根据需求制成200目以下，物理化学性能稳定的超细粉，作为结合剂使用可有效提升其在材料中的分散性。
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综上所述，本发明使用含硼晶化物作为结合剂，毒性大幅降低，降低炉衬废弃物对环境的污染，同时其不易吸湿水化的特性，延长原料的存储时间以及产品的保质期，同时还能利于炉衬背部松散层的形成。
具体实施方式
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下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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含硼晶化物的制备：按重量百分比计，取20-30％硼氧化物、10-20％硅酸盐玻璃、50-70％高硼玻璃，混合后在1600-1700℃高温熔融，冷却后破碎研磨成粉状，制备的含硼晶化物的有效成分包括30-45％b2o3、50-70％sio2、1-5％。其他微量元素。
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实施案例1
[0029]
按重量百分比计，以15-19％的5-3mm、20-24％的3-1mm、20-24％的1-0mm、18-22％的0.15-0.075mm硅石为骨料，以18-20％的＜0.045mm石英微粉为粉料，以0.5-1.0％的600目含硼晶化物为结合剂。粉料与结合剂预混3-5mm，再和骨料一起混合3-5mm，制成干混料，在铸钢环境中筑炉使用。
[0030]
实施案例2
[0031]
按重量百分比计，以15-19％的5-3mm、20-24％的3-1mm、20-24％的1-0mm、18-22％的0.15-0.075mm硅石为骨料，以18-20％的＜0.045mm石英微粉为粉料，以1.0-2.0％的600目含硼晶化物为结合剂。粉料与结合剂预混3-5mm，再和骨料一起混合3-5mm，制成干混料，在铸铁环境中筑炉使用。
[0032]
实施案例3
[0033]
按重量百分比计，以15-19％的5-3mm、20-24％的3-1mm、20-24％的1-0mm、18-22％的0.15-0.075mm硅石为骨料，以18-20％的＜0.045mm石英微粉为粉料，以2.0-3.0％的600目含硼晶化物为结合剂。粉料与结合剂预混3-5mm，再和骨料一起混合3-5mm，制成干混料，在熔铜环境中筑炉使用。
[0034]
实施案例4
[0035]
按重量百分比计，以15-19％的5-3mm、20-24％的3-1mm、20-24％的1-0mm、18-22％的0.15-0.075mm硅石为骨料，以18-20％的＜0.045mm石英微粉为粉料，以3.0-5.0％的600目含硼晶化物为结合剂。粉料与结合剂预混3-5mm，再和骨料一起混合3-5mm，制成干混料，在熔铝环境中筑炉使用。
[0036]
表1实施例1-4的原料组分
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表2实施例1-4的试验指标
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技术特征：
1.一种含硼晶化物，其特征在于：制备方法如下，按重量百分比计，取20-30％硼氧化物、10-20％硅酸盐玻璃、50-70％高硼玻璃，混合后在1600-1700℃高温熔融，冷却后破碎研磨成粉状。2.根据权利要求1所述的一种含硼晶化物，其特征在于：所述硼氧化物是硼酐或硼酸。3.根据权利要求1所述的一种含硼晶化物，其特征在于：所述含硼晶化物有效成分包括30-45％b2o3、50-70％sio2。4.根据权利要求1所述的一种含硼晶化物，其特征在于：所述含硼晶化物为600目或200目以下。5.一种使用权利要求1-4任一一种含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，其特征在于：包括80-82份硅石骨料、18-20份石英微粉、0.5-5份含硼晶化物。6.根据权利要求5所述的使用含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，其特征在于：所述硅石骨料的粒度包括5-3mm硅石15-19份3-1mm硅石20-24份1-0mm硅石20-24份0.15-0.075mm硅石18-22份。7.根据权利要求5所述的使用含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，其特征在于：石英粉料粒度＜0.045mm。8.根据权利要求5所述的使用含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，其特征在于：制备方法如下，将石英微粉与含硼晶化物预混，再与骨料混合，得到干粉料。

技术总结
本发明属于酸性炉衬材料，公开了含硼晶化物及使用该含硼晶化物结合剂的酸性炉衬材料，含硼晶化物制备方法如下，按重量百分比计，取20-30％硼氧化物、10-20％硅酸盐玻璃、50-70％高硼玻璃，混合后在1600-1700℃高温熔融，冷却后破碎研磨成粉状本发明使用含硼晶化物作为结合剂，毒性大幅降低，降低炉衬废弃物对环境的污染，同时其不易吸湿水化的特性，延长原料的存储时间以及产品的保质期，同时还能利于炉衬背部松散层的形成。衬背部松散层的形成。


技术研发人员：彭成龙 范兵 付卫东 胡家林 孟千
受保护的技术使用者：襄阳聚力新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/20