CN101560109B - 脱硫铁水罐罐底垫补料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱硫铁水罐罐底垫补料。该垫补料的组份重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料42～60％、Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料10～28％、一级高铝矾土熟料粉5～10％、纯铝酸钙水泥5～10％、硅微粉3～7％、α-Al2O3微粉3～8％、碳化硅粉2～5％、含锆耐火纤维再生料0.5～2％、耐热钢纤维1～2％、三聚磷酸钠0.05～0.15％、六偏磷酸钠0.05～0.15％、有机防爆纤维0.05～0.1％。该垫补料以中间包或者钢包以及炉窑热工设备使用后废弃的耐火材料为主要原料，其价格低廉、制备方便、使用简单、性能优良。对脱硫铁水罐罐底的单次垫补试验表明：采用本发明的垫补料的罐底使用寿命可比采用传统垫补料时提高约30～50炉次。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域中所使用的耐火材料，具体地指一种脱硫铁水罐罐底垫补料。
背景技术
脱硫铁水罐是铁水脱硫预处理的装载容器。在铁水装入的过程中，铁水从混铁炉或运输铁水罐的高处冲入脱硫铁水罐内，直接冲击脱硫铁水罐底部，使底部内衬耐火材料受到强力冲刷，导致脱硫铁水罐罐底砌砖松脱和冲蚀。由于罐底砌砖松脱后修复难度较大，并且修复后的砖衬整体性较差，修复部分与残留砌砖结合强度较低，易导致罐底砌砖再度松脱，脱硫铁水罐大修周期缩短，耐火材料消耗成本急剧上升，严重影响了脱硫铁水罐的正常周转与调配。
如何有效地解决脱硫铁水罐罐底砌砖松脱与冲蚀问题引起了科研人员的高度关注，国内多家钢铁企业先后进行了铝碳化硅质垫补料的研制或罐底垫补料的应用研究，试图通过在罐底耐火砖工作衬表面或耐火砖松脱部位形成的浇注体，来保证罐底工作衬结构的完整性、提高罐底工作衬的整体性与抗冲刷性能，例如在《钢铁研究》，2003，31(2)，P60～P62中报道了一篇“延长脱硫铁水罐罐底寿命技术研究和应用”的文献，其中的垫补料可望在实际生产应用中取得延长罐底工作衬使用寿命的效果。但该垫补料的附着性能和抗冲刷性能仍有待改进，且其原料均为价格昂贵的天然烧成或人工合成材料，既增大了脱硫铁水罐耐火材料的消耗成本，又影响了企业的生产效益。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术所存在的不足，提供一种具有良好附着性能和抗冲刷性能、且成本低廉的脱硫铁水罐罐底垫补料。
为实现上述目的，本发明所涉及的脱硫铁水罐罐底垫补料，其组份重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料42～60％、Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料10～28％、一级高铝矾土熟料粉5～10％、纯铝酸钙水泥5～10％、硅微粉3～7％、α-Al2O3微粉3～8％、碳化硅粉2～5％、含锆耐火纤维再生料0.5～2％、耐热钢纤维1～2％、三聚磷酸钠0.05～0.15％、六偏磷酸钠0.05～0.15％、有机防爆纤维0.05～0.1％。
上述一级高铝矾土熟料粉的粒度G1≤0.088mm；上述碳化硅粉的粒度G2≤0.044mm。
进一步地，上述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料是中间包或者钢包用后的刚玉质水口上的耐火材料经破碎、挑拣、磁选、筛分后，再在无机化学结合剂水溶液中浸泡、阴干、烘烤而得，上述无机化学结合剂水溶液采用浓度为25～40(wt)％的磷酸二氢铝水溶液或者浓度为30～60(wt)％的磷酸水溶液。上述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料由粒度分别为10～5mm、5～3mm、3～1mm和1～0.1mm的四种颗粒级配构成，上述四种颗粒级配在中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料中的重量百分比依次为25～45％、25～50％、16～25％和5～20％。
更进一步地，上述Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料是中间包或者钢包用后的Al-SiC-C质滑板上的耐火材料经破碎、挑拣、磁选、筛分后，再在无机化学结合剂水溶液中浸泡、阴干、烘烤而得，上述无机化学结合剂水溶液采用浓度为25～40(wt)％的磷酸二氢铝水溶液或者浓度为30～60(wt)％的磷酸水溶液。上述Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料由粒度分别为3～1mm、1～0.1mm的两种颗粒级配构成，上述两种颗粒级配在Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料中的重量百分比依次为35～65％和35～65％。
再进一步地，上述含锆耐火纤维再生料是炉窑热工设备使用后的含锆耐火纤维经挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。上述有机防爆纤维为聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维。
与现有价格昂贵的天然烧成或人工合成的垫补料相比，本发明的优点在于：
本发明从降低脱硫铁水罐罐底垫补料原材料成本和提高废弃耐火材料使用价值的角度出发，选择材使用后的质稳定、性能优良的中间包或钢包刚玉质水口上的废弃的耐火材料和中间包或者钢包用后的Al-SiC-C质滑板上的耐火材料为垫补料的主要原材料，采取人工破碎、挑拣、磁选、筛分后，再进行无机化学结合剂水溶液浸泡、阴干和烘烤的手段，获得不同粒度的耐火再生骨料；经过无机化学结合剂水溶液的浸泡，填充了再生骨料破碎引起的裂隙以及非原生骨料颗粒内的空隙，提高了再生骨料的致密度、体积密度、力学强度和表面性能，改善了垫补料中骨料与粉料之间的结合状况以及垫补料的理化性能。而且，经过浸泡处理后再生骨料的吸水率下降，降低了垫补料的施工加水量，改善了垫补料的施工性能。
同时，采用粒度≤0.088mm的一级高铝熟料粉、粒度≤0.044mm的碳化硅粉的混合配料，提高了粉料的填充密实度与浇注料的力学性能，降低了浇注料的气孔率，改善了浇注料的抗熔渣与铁水的渗透性能。而选择炉窑热工设备使用后的含锆耐火纤维为含锆纤维再生料资源，采取人工挑拣、粉碎的手段制成长度为3～10mm的含锆耐火短纤维再生料，保证了垫补料原材料的性能要求，改善了垫补料的使用性能，降低了垫补料的成本。利用含锆耐火短纤维使用温度与耐火度高的特点，起到了耐火纤维增强的作用。并且，在添加含锆耐火短纤维时，适量外加有机防爆纤维，进一步改善了垫补料的热震稳定性能，促进了垫补料烘烤时的排水性能，防止了旧罐垫补时罐体余热引起的垫补层崩裂。
此外，采用纯铝酸钙水泥、硅微粉、α-Al2O3为复合结合剂，提高了浇注料的强度；选择三聚磷酸钠、六偏磷酸钠为减水剂、分散剂，改善了浇注料的施工性能。采用适当的骨料临界尺寸、骨料级配以及浇注料原材料配比，可以进一步改善浇注料的物理性能，提高罐底垫补层的附着性能与结合强度。最终获得一种以废弃耐火材料再生料为主要原材料、价格低廉、制备方便、使用简单、附着性能和抗冲刷性能优良的脱硫铁水罐罐底垫补料。
具体实施方式
以下结合几个较佳实施例对本发明的脱硫铁水罐罐底垫补料作进一步的详细描述：
实施例1：
制备1000公斤脱硫铁水罐罐底垫补料：其原料组成及重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料60％；Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料10％；粒度G1≤0.088mm的一级高铝熟料粉5％；纯铝酸钙水泥5％；硅微粉6％；α-Al2O3微粉8％；粒度G2≤0.044mm的碳化硅粉3.75％；含锆耐火纤维再生料1％；耐热钢纤维1％；三聚磷酸钠0.05％；六偏磷酸钠0.15％；有机防爆纤维0.05％。上述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料是中间包或者钢包用后的刚玉质水口上的耐火材料和Al-SiC-C质滑板上的耐火材料经人工挑拣、破碎、筛分、磁选后，再进行无机化学结合剂水溶液浸泡、阴干与烘烤后获得，上述无机化学结合剂水溶液采用浓度为30(wt)％的磷酸二氢铝水溶液；其中，中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料由粒度分别为10～5mm、5～3mm、3～1mm和1～0.1mm的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在所述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料中重量百分比依次为45％、25％、25％和5％；Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料由粒度分别为3～1mm、1～0.1mm的两种颗粒级配构成，所述两种颗粒级配分别在所述Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料中质量百分比依次为60％和40％。有机防爆纤维为聚丙烯纤维。含锆耐火纤维再生料为炉窑热工设备用后的含锆耐火纤维经人工挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。
制备工艺：将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐底垫补料，并袋包装。在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐罐底。
采用本发明垫补料和市售垫补料进行了工业性对比试验，试验结果表明，单次垫补后，采用本发明垫补料比市售垫补料的罐底使用寿命提高30炉。
实施例2：
制备1000公斤脱硫铁水罐罐底垫补料：其原料组成及重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料42％；Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料28％；粒度≤0.088mm的一级高铝熟料粉10％；纯铝酸钙水泥9.1％；硅微粉3％；α-Al2O3微粉3％；粒度≤0.044mm的碳化硅粉2％；含锆耐火纤维再生料1％；耐热钢纤维1.5％；三聚磷酸钠0.15％；六偏磷酸钠0.15％；有机防爆纤维0.1％。上述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料为中间包或者钢包用后的刚玉质水口上的耐火材料和Al-SiC-C质滑板上的耐火材料经人工挑拣、破碎、筛分、磁选后，再进行无机化学结合剂水溶液浸泡、阴干与烘烤后获得，上述无机化学结合剂水溶液采用浓度为50(wt)％的磷酸水溶液；其中，中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料由粒度分别为10～5mm、5～3mm、3～1mm和1～0.1mm的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在所述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料中的重量百分比依次为25％、50％、16％和9％；Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料由粒度分别为3～1mm、1～0.1mm的两种颗粒级配构成，所述两种颗粒级配分别在所述Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料中质量百分比分别为40％和60％。有机防爆纤维为聚丙烯腈纤维。含锆耐火纤维为炉窑热工设备用后的含锆耐火纤维经人工挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。
制备工艺：将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐底垫补料，并装袋包装。
在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐罐底，采用本发明垫补料和市售垫补料进行了工业性对比试验。试验结果表明，单次垫补后，采用本发明垫补料比市售垫补料的罐底使用寿命提高50炉。
实施例3：
制备1000公斤脱硫铁水罐罐底垫补料：其原料组成及重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料53％；Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料15％；粒度为≤0.088mm的一级高铝熟料粉8％；纯铝酸钙水泥7.2％；硅微粉3％；α-Al2O3微粉7％；粒度≤0.044mm的碳化硅粉4％；含锆耐火纤维再生料0.5％；耐热钢纤维2％；三聚磷酸钠0.15％；六偏磷酸钠0.05％；有机防爆纤维0.1％。上述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料分别为中间包或者钢包用后的刚玉质水口上的耐火材料和Al-SiC-C质滑板上的耐火材料经人工挑拣、破碎、筛分、磁选后，再进行无机化学结合剂水溶液浸泡、阴干与烘烤后获得，上述无机化学结合剂水溶液采用浓度为60(wt)％的磷酸水溶液；其中，中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料由粒度分别为10～5mm、5～3mm、3～1mm和1～0.1mm的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在所述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料中的重量百分比分别为30％、30％、20％和20％；Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料由粒度分别为3～1mm、1～0.1mm的两种颗粒级配构成，所述两种颗粒级配分别在所述Al-SiC-C质滑板耐火材料再生料中质量百分比分别为50％和50％；有机防爆纤维为聚丙烯或聚丙烯腈纤维。含锆耐火纤维再生料为炉窑热工设备用后的含锆耐火纤维经人工挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。
制备工艺：将上述原料按上述重量百分比称量，加入搅拌器内搅拌均匀，得到所需的脱硫铁水罐罐底垫补料，并装袋包装。
在100吨喷吹脱硫用脱硫铁水罐罐底，采用本发明垫补料和市售垫补料进行了工业性对比试验。试验结果表明，单次垫补后，采用本发明垫补料比市售垫补料的罐底使用寿命提高40炉。
Claims (7)
1.一种脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于，该垫补料的组份重量百分比为：中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料42～60％、Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料10～28％、一级高铝矾土熟料粉5～10％、纯铝酸钙水泥5～10％、硅微粉3～7％、α-Al2O3微粉3～8％、碳化硅粉2～5％、含锆耐火纤维再生料0.5～2％、耐热钢纤维1～2％、三聚磷酸钠0.05～0.15％、六偏磷酸钠0.05～0.15％、有机防爆纤维0.05～0.1％。
2.根据权利要求1所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述一级高铝矾土熟料粉的粒度G1≤0.088mm；所述碳化硅粉的粒度G2≤0.044mm。
3.根据权利要求1所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述中间包或钢包刚玉质水口耐火材料的再生料为中间包或者钢包用后的刚玉质水口上的耐火材料经破碎、挑拣、磁选、筛分后，再经无机化学结合剂水溶液中浸泡、阴干、烘烤而得，所述无机化学结合剂水溶液采用重量浓度为25～40％的磷酸二氢铝水溶液或者重量浓度为30～60％的磷酸水溶液。
4.根据权利要求1所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述Al-SiC-C质滑板耐火材料的再生料为中间包或者钢包用后的Al-SiC-C质滑板上的耐火材料经破碎、挑拣、磁选、筛分后，再经无机化学结合剂水溶液中浸泡、阴干、烘烤而得，所述无机化学结合剂水溶液采用重量浓度为25～40％的磷酸二氢铝水溶液或者重量浓度为30～60％的磷酸水溶液。
5.根据权利要求1所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述含锆耐火纤维再生料是炉窑热工设备用后的含锆耐火纤维经挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。
6.根据权利要求1所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述有机防爆纤维为聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维。
7.根据权利要求6所述的脱硫铁水罐罐底垫补料，其特征在于：所述含锆耐火纤维再生料是炉窑热工设备用后的含锆耐火纤维经挑拣、粉碎而成的长度为3～10mm的短纤维。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111026 Termination date: 20170526 |