权利要求
1.一种用于粗
铜溜槽的高温耐蚀料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：刚玉45%-55%、
碳化硅15%-20%、莫来石10%-15%、
氧化铝微粉8%-12%、硅灰3%-5%、纯铝酸钙水泥5%-8%、复合外加剂0.5%-1.5%，其余为不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，其特征在于，所述复合外加剂包括三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉，三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉的质量比为(2-3):(3-5):1。
3.根据权利要求1所述的一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，其特征在于，所述刚玉的Al2O3含量≥99%，粒径为5-15mm;所述碳化硅的粒径为1-5mm;所述莫来石的Al2O3含量≥70%，粒径为0.1-1mm;所述氧化铝微粉的粒径≤5μm，所述硅灰的比表面积≥20000m2/kg。
4.一种权利要求1-3任一所述高温耐蚀料的浇筑成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：按权利要求1所述质量百分比称取各组分，配料精度误差≤±0.5%;
(2)搅拌：先将刚玉、碳化硅、莫来石干拌均匀，搅拌时间为3-5min;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥继续干拌2-3min;最后加入复合外加剂及水，湿拌4-6min，得到均匀的浇筑料浆料;
(3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面清理，去除油污、铁锈及杂物，采用喷砂处理使基体表面粗糙度Ra达到3.2-6.3μm，随后预热至80-120℃并保温;
(4)浇筑：将步骤(2)制备的浆料倒入溜槽模具中，浇筑厚度为50-80mm，采用振动棒振捣密实，振捣时间为10-15s/处;
(5)养护：浇筑完成后，在常温下保湿养护24-36h，养护期间环境湿度≥80%;
(6)烘烤：将养护后的溜槽缓慢升温至600-800℃，升温速率为50-80℃/h，保温4-6h，之后自然冷却至室温，完成浇筑成型。
5.根据权利要求4所述的高温耐蚀料的浇筑成型方法，其特征在于，步骤(2)中，加水质量为耐蚀料总质量的6%-8%。
6.根据权利要求4所述的高温耐蚀料的浇筑成型方法，其特征在于，步骤(3)中，喷砂处理采用石英砂，砂粒粒径为0.8-1.2mm，喷砂压力为0.4-0.6MPa。
7.根据权利要求4所述的高温耐蚀料的浇筑成型方法，其特征在于，步骤(4)中，振动棒的振动频率为2800-3200r/min。
8.根据权利要求4所述的高温耐蚀料的浇筑成型方法，其特征在于，步骤(6)中，烘烤过程的升温阶段分为三个阶段：第一阶段，从室温升温至300℃，升温速率为50-60℃/h;第二阶段从300℃升温至600℃，升温速率为80-100℃/h;第三阶段从600℃升温至800℃，升温速率为40-50℃/h。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及冶金设备材料技术领域，具体涉及一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料及其浇筑成型方法。
背景技术
[0002]在
火法炼铜工艺中，粗铜溜槽是输送1100℃至1300℃高温粗铜熔体的核心设备，长期面临高温环境、高速熔体冲刷与化学腐蚀并存的极端恶劣工况。溜槽内衬材料的综合性能直接决定设备使用寿命、生产安全性及最终产品质量，因此成为行业内重点关注的技术关键。
[0003]目前行业内针对溜槽内衬的技术方案主要分为两类：传统现场铺设修补材料与高性能耐火材料浇筑方案。传统方案普遍采用镁粉加水玻璃调制的潮土铺设内衬，虽具备成本低廉、操作简便的优势，但存在显著缺陷：材料结构松散导致耐冲刷性极差，溜槽使用寿命极短，需频繁停产修补;内衬破损后易引发高温熔体外溢，构成严重安全隐患;高温下镁粉会生成氧化镁等有害杂质，污染铜液影响产品质量，且修补作业劳动强度大、作业环境恶劣，难以满足现代化生产需求。
[0004]为克服传统工艺的不足，业界逐渐转向以刚玉、碳化硅、莫来石等为核心成分的高性能耐火浇注料研发，利用刚玉的高温强度、碳化硅的耐磨性及莫来石的抗热震性，优化材料使用性能。例如中国专利CN101397213A公开了一种刚玉莫来石自流耐火浇注料，其组分包含板状刚玉、碳化硅、纯铝酸钙水泥、莫来石及α-Al2O3微粉，核心目标是提升材料的流动性和热震稳定性。
[0005]然而，现有这类耐火浇注料多为通用型设计，并未针对粗铜溜槽高温熔体强冲刷、化学腐蚀、频繁温度波动的复合型恶劣工况进行系统性优化，实际应用中仍存在明显不足：其一，材料组分配比缺乏精细调控，难以同时兼顾高耐磨、强抗冲刷与优异抗热震性的综合要求;其二，对浇注料施工性能(如流动性、用水量)与内部微观结构的调控手段单一，难以在保证致密度的同时全面提升综合性能;其三，缺少与高性能材料匹配的标准化浇筑成型工艺，尤其在溜槽基体预处理、浇筑过程控制及烘烤制度等关键环节缺乏针对性规定。这些问题导致现有材料实际使用效果未达预期，无法从根本上解决传统工艺寿命短、易泄漏、污染铜液等痛点。
发明内容
[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料及其浇筑成型方法。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0008]一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，按质量百分比计，包括以下组分：刚玉45%-55%、碳化硅15%-20%、莫来石10%-15%、氧化铝微粉8%-12%、硅灰3%-5%、纯铝酸钙水泥5%-8%、复合外加剂0.5%-1.5%，其余为不可避免的杂质。
[0009]进一步地，所述复合外加剂包括三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉，三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉的质量比为(2-3):(3-5):1。
[0010]进一步地，所述刚玉的Al2O3含量≥99%，粒径为5-15mm;所述碳化硅的粒径为1-5mm;所述莫来石的Al2O3含量≥70%，粒径为0.1-1mm;所述氧化铝微粉的粒径≤5μm，所述硅灰的比表面积≥20000m2/kg。
[0011]本发明还包括如下技术方案：
[0012]一种上述高温耐蚀料的浇筑成型方法，包括以下步骤：
[0013](1)配料：按权利要求1所述质量百分比称取各组分，配料精度误差≤±0.5%;
[0014](2)搅拌：先将刚玉、碳化硅、莫来石干拌均匀，搅拌时间为3-5min;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥继续干拌2-3min;最后加入复合外加剂及水，湿拌4-6min，得到均匀的浇筑料浆料;
[0015](3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面清理，去除油污、铁锈及杂物，采用喷砂处理使基体表面粗糙度Ra达到3.2-6.3μm，随后预热至80-120℃并保温;
[0016](4)浇筑：将步骤(2)制备的浆料倒入溜槽模具中，浇筑厚度为50-80mm，采用振动棒振捣密实，振捣时间为10-15s/处;
[0017](5)养护：浇筑完成后，在常温下保湿养护24-36h，养护期间环境湿度≥80%;
[0018](6)烘烤：将养护后的溜槽缓慢升温至600-800℃，升温速率为50-80℃/h，保温4-6h，之后自然冷却至室温，完成浇筑成型。
[0019]进一步地，步骤(2)中，加水质量为耐蚀料总质量的6%-8%。
[0020]进一步地，步骤(3)中，喷砂处理采用石英砂，砂粒粒径为0.8-1.2mm，喷砂压力为0.4-0.6MPa。
[0021]进一步地，步骤(4)中，振动棒的振动频率为2800-3200r/min。
[0022]进一步地，步骤(6)中，烘烤过程的升温阶段分为三个阶段：第一阶段，从室温升温至300℃，升温速率为50-60℃/h;第二阶段从300℃升温至600℃，升温速率为80-100℃/h;第三阶段从600℃升温至800℃，升温速率为40-50℃/h。
[0023]与现有技术相比本发明的有益效果为：
[0024]本发明提供了一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料及其浇筑成型方法，通过科学配比刚玉、碳化硅、莫来石等核心组分，搭配由三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉按特定比例复配的复合外加剂，再结合精准配料、分步搅拌、规范预处理、振捣浇筑、保湿养护及梯度烘烤组成的完整浇筑成型工艺，使制备的粗铜溜槽具备优异性能，常温抗压强度可达82MPa以上，1300℃烧后抗压强度不低于72MPa，1300℃热震稳定性≥45次，高温磨损量≤1.0g/h，能长期耐受粗
铜冶炼的高温、冲刷与腐蚀工况，显著延长溜槽使用寿命;同时可彻底替代传统镁粉-水玻璃体系，使氧化镁产生量减少率≥90%，有效避免熔体外溢安全隐患，消除作业过程中的烟气逸散，大幅改善现场作业环境。
附图说明
[0025]以下参照附图对本发明的实施例作进一步说明，其中：
[0026]图1示出了本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
[0028]一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，按质量百分比计，包括以下组分：刚玉45%-55%、碳化硅15%-20%、莫来石10%-15%、氧化铝微粉8%-12%、硅灰3%-5%、纯铝酸钙水泥5%-8%、复合外加剂0.5%-1.5%，其余为不可避免的杂质。
[0029]各组分的作用如下：
[0030]刚玉：作为骨料，Al2O3含量≥99%，具备极高的高温强度和耐腐蚀性，为耐蚀料提供核心结构支撑，粒径选择5-15mm，确保骨料颗粒级配合理，提高材料致密度。
[0031]碳化硅：粒径1-5mm，兼具优异的导热性和耐磨性，可增强耐蚀料的抗熔体冲刷能力，延长溜槽使用寿命。
[0032]莫来石：Al2O3含量≥70%，粒径0.1-1mm，作为细骨料填充粗骨料间隙，优化颗粒级配，同时其热膨胀系数较低，可改善耐蚀料的热稳定性，减少高温下的开裂风险。
[0033]氧化铝微粉：粒径≤5μm，作为超细粉填充微观孔隙，提高耐蚀料的致密度和强度，增强耐腐蚀性能。
[0034]硅灰：比表面积≥20000m2/kg，具有高活性，可与水泥水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶，进一步致密材料结构，提升粘结强度和耐蚀性。
[0035]纯铝酸钙水泥：作为
胶凝材料，提供耐蚀料成型所需的粘结力，其耐高温性能优异，确保在高温工况下不失效。
[0036]复合外加剂：包括三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂及金属铝粉，三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂及金属铝粉的质量比为(2-3):(3-5):1。其中，三聚磷酸钠起到分散作用，改善浆料流动性;聚羧酸盐高效减水剂可减少用水量，提高材料致密度;金属铝粉在烘烤过程中产生微量气体，细化内部孔隙结构，提升材料透气性和抗热震性。
[0037]参考附图1，一种上述高温耐蚀料的浇筑成型工艺，包括以下步骤：
[0038](1)配料：按上述质量百分比精确称取各组分，配料精度误差控制在±0.5%以内，确保材料性能稳定性。
[0039](2)搅拌：采用分步搅拌方式，先将刚玉、碳化硅、莫来石三种粗、细骨料倒入搅拌机中干拌3-5min，使其混合均匀;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥，继续干拌2-3min，确保粉体材料与骨料充分接触;最后加入复合外加剂及适量水，加水质量为耐蚀料总质量的6%-8%，湿拌4-6min，直至形成均匀、无结块、流动性适宜的浇筑料浆料。
[0040](3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面处理，首先清除表面油污、铁锈、灰尘等杂物，然后采用石英砂(粒径0.8-1.2mm)进行喷砂处理，喷砂压力控制在0.4-0.6MPa，使基体表面粗糙度Ra达到3.2-6.3μm，以提高耐蚀料与基体的粘结强度;喷砂后将溜槽预热至80-120℃并保温，去除基体表面水分，避免浇筑后因水分蒸发产生孔隙或开裂。
[0041](4)浇筑：将搅拌好的浆料快速倒入预先安装好的溜槽模具中，采用振动棒(振动频率2800-3200r/min)进行振捣密实，振捣时间为10-15s/处，振捣时振动棒与溜槽基体保持不小于5mm的距离，防止损伤基体;浇筑厚度控制为50-80mm，确保足够的耐磨蚀厚度，浇筑过程中需连续作业，避免出现分层或空隙。
[0042](5)养护：浇筑完成后，在常温环境下进行保湿养护，养护时间24-36h，养护期间环境湿度保持在≥80%，可采用覆盖湿麻袋或喷雾保湿的方式，确保水泥充分水化，提高材料早期强度。
[0043](6)烘烤：养护完成后，对溜槽进行梯度烘烤，以去除内部水分和游离杂质，具体阶段如下：
[0044]第一阶段：室温升至300℃，升温速率50-60℃/h，主要去除自由水;
[0045]第二阶段：300℃升至600℃，升温速率80-100℃/h，去除结晶水;
[0046]第三阶段：600℃升至800℃，升温速率40-50℃/h，在该温度下保温4-6h，促进材料内部化学反应充分进行，提高结构稳定性;
[0047]烘烤完成后，自然冷却至室温，拆除模具，即可得到成型的粗铜溜槽。
[0048]实施例1
[0049]一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，按质量百分比计，组分如下：刚玉45%、碳化硅15%、莫来石10%、氧化铝微粉8%、硅灰3%、纯铝酸钙水泥5%、复合外加剂0.5%，其余为不可避免的杂质。
[0050]其中，复合外加剂由三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉组成，三者质量比为2:3:1;刚玉的Al2O3含量≥99%，粒径为5mm;碳化硅的粒径为1mm;莫来石的Al2O3含量≥70%，粒径为0.1mm;氧化铝微粉的粒径≤5μm;硅灰的比表面积≥20000m2/kg。
[0051]上述高温耐蚀料的浇筑成型方法，包括以下步骤：
[0052](1)配料：按上述质量百分比称取各组分，配料精度误差≤±0.5%。
[0053](2)搅拌：先将刚玉、碳化硅、莫来石干拌均匀，搅拌时间为3min;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥继续干拌2min;最后加入复合外加剂及水，加水质量为耐蚀料总质量的6%，湿拌4min，得到均匀的浇筑料浆料。
[0054](3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面清理，去除油污、铁锈及杂物，采用石英砂进行喷砂处理，砂粒粒径为0.8mm，喷砂压力为0.4MPa，使基体表面粗糙度Ra达到3.2μm;随后将溜槽预热至80℃并保温。
[0055](4)浇筑：将步骤2制备的浆料倒入溜槽模具中，浇筑厚度为50mm，采用振动棒振捣密实，振动棒的振动频率为2800r/min，振捣时间为10s/处。
[0056](5)养护：浇筑完成后，在常温下保湿养护24h，养护期间环境湿度≥80%。
[0057](6)烘烤：将养护后的溜槽分阶段升温烘烤，第一阶段从室温升温至300℃，升温速率为50℃/h;第二阶段从300℃升温至600℃，升温速率为80℃/h;第三阶段从600℃升温至800℃，升温速率为40℃/h;达到800℃后保温4h，之后自然冷却至室温，完成浇筑成型。
[0058]实施例2
[0059]一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，按质量百分比计，组分如下：刚玉55%、碳化硅20%、莫来石15%、氧化铝微粉12%、硅灰5%、纯铝酸钙水泥8%、复合外加剂1.5%，其余为不可避免的杂质。
[0060]其中，复合外加剂由三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉组成，三者质量比为3:5:1;刚玉的Al2O3含量≥99%，粒径为15mm;碳化硅的粒径为5mm;莫来石的Al2O3含量≥70%，粒径为1mm;氧化铝微粉的粒径≤5μm;硅灰的比表面积≥20000m2/kg。
[0061]上述高温耐蚀料的浇筑成型方法，包括以下步骤：
[0062](1)配料：按上述质量百分比称取各组分，配料精度误差≤±0.5%。
[0063](2)搅拌：先将刚玉、碳化硅、莫来石干拌均匀，搅拌时间为5min;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥继续干拌3min;最后加入复合外加剂及水，加水质量为耐蚀料总质量的8%，湿拌6min，得到均匀的浇筑料浆料。
[0064](3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面清理，去除油污、铁锈及杂物，采用石英砂进行喷砂处理，砂粒粒径为1.2mm，喷砂压力为0.6MPa，使基体表面粗糙度Ra达到6.3μm;随后将溜槽预热至120℃并保温。
[0065](4)浇筑：将步骤2制备的浆料倒入溜槽模具中，浇筑厚度为80mm，采用振动棒振捣密实，振动棒的振动频率为3200r/min，振捣时间为15s/处。
[0066](5)养护：浇筑完成后，在常温下保湿养护36h，养护期间环境湿度≥80%。
[0067](6)烘烤：将养护后的溜槽分阶段升温烘烤，第一阶段从室温升温至300℃，升温速率为60℃/h;第二阶段从300℃升温至600℃，升温速率为100℃/h;第三阶段从600℃升温至800℃，升温速率为50℃/h;达到800℃后保温6h，之后自然冷却至室温，完成浇筑成型。
[0068]实施例3
[0069]一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料，按质量百分比计，组分如下：刚玉50%、碳化硅18%、莫来石12%、氧化铝微粉10%、硅灰4%、纯铝酸钙水泥6%、复合外加剂1.0%，其余为不可避免的杂质。
[0070]其中，复合外加剂由三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉组成，三者质量比为2.5:4:1;刚玉的Al2O3含量≥99%，粒径为10mm;碳化硅的粒径为3mm;莫来石的Al2O3含量≥70%，粒径为0.5mm;氧化铝微粉的粒径≤5μm;硅灰的比表面积≥20000m2/kg。
[0071]上述高温耐蚀料的浇筑成型方法，包括以下步骤：
[0072](1)配料：按上述质量百分比称取各组分，配料精度误差≤±0.5%。
[0073](2)搅拌：先将刚玉、碳化硅、莫来石干拌均匀，搅拌时间为4min;再加入氧化铝微粉、硅灰、纯铝酸钙水泥继续干拌2.5min;最后加入复合外加剂及水，加水质量为耐蚀料总质量的7%，湿拌5min，得到均匀的浇筑料浆料。
[0074](3)溜槽预处理：对粗铜溜槽基体进行表面清理，去除油污、铁锈及杂物，采用石英砂进行喷砂处理，砂粒粒径为1.0mm，喷砂压力为0.5MPa，使基体表面粗糙度Ra达到4.5μm;随后将溜槽预热至100℃并保温。
[0075](4)浇筑：将步骤2制备的浆料倒入溜槽模具中，浇筑厚度为65mm，采用振动棒振捣密实，振动棒的振动频率为3000r/min，振捣时间为12s/处。
[0076](5)养护：浇筑完成后，在常温下保湿养护30h，养护期间环境湿度≥80%。
[0077](6)烘烤：将养护后的溜槽分阶段升温烘烤，第一阶段从室温升温至300℃，升温速率为55℃/h;第二阶段从300℃升温至600℃，升温速率为90℃/h;第三阶段从600℃升温至800℃，升温速率为45℃/h;达到800℃后保温5h，之后自然冷却至室温，完成浇筑成型。
[0078]对上述实施例1-3制备的粗铜溜槽进行性能测试，结果如下表所示：
[0079]
[0080]本发明提供了一种用于粗铜溜槽的高温耐蚀料及其浇筑成型方法，通过科学配比刚玉、碳化硅、莫来石等核心组分，搭配由三聚磷酸钠、聚羧酸盐高效减水剂和金属铝粉按特定比例复配的复合外加剂，再结合精准配料、分步搅拌、规范预处理、振捣浇筑、保湿养护及梯度烘烤组成的完整浇筑成型工艺，使制备的粗铜溜槽具备优异性能，常温抗压强度可达82MPa以上，1300℃烧后抗压强度不低于72MPa，1300℃热震稳定性≥45次，高温磨损量≤1.0g/h，能长期耐受粗铜冶炼的高温、冲刷与腐蚀工况，显著延长溜槽使用寿命;同时可彻底替代传统镁粉-水玻璃体系，使氧化镁产生量减少率≥90%，有效避免熔体外溢安全隐患，消除作业过程中的烟气逸散，大幅改善现场作业环境。
[0081]上文描述了本发明的一些示例性实施例，可以理解，上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。这些实施例中的特征可以合适的方式进行重新组合，而由此获得的方案仍在本发明要求的保护范围内。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
说明书附图(1)
声明：
“用于粗铜溜槽的高温耐蚀料及其浇筑成型方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：赤峰云铜有色金属有限公司
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