CN101817689B

CN101817689B - 铁水预处理喷枪用耐火浇注料

Info

Publication number: CN101817689B
Application number: CN2010101679384A
Authority: CN
Inventors: 欧阳德刚; 胡清明; 罗安智; 罗巍; 朱善合; 李明晖; 王海青; 张爱平
Original assignee: Wuhan Hongdi Energy Saving Material Co ltd; Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Hongdi Energy Saving Material Co ltd; Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: CN101817689A

Abstract

本发明公开了一种铁水预处理喷枪用耐火浇注料，由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。所述浇注料基料按重量由30～40％的烧结锆莫来石、10～20％的焦宝石、20～30％的红柱石、5～10％的致密刚玉细粉、2～5％的α-Al₂O₃微粉、5～8％的ρ-Al₂O₃微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的纯铝酸钙水泥组成；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量M为计量基准，按重量由1～5％M的耐热钢纤维、0～0.1％M的聚丙烯纤维、0～0.5％M乳酸铝、0～0.5％M的金属铝粉、0～0.15％M的三聚磷酸钠、0～0.5％M的三聚氰胺组成。该浇注料具有良好的热震稳定性能、高温力学强度与抗侵蚀性能，采用其制造喷枪枪衬可以有效延长喷枪使用寿命。

Description

铁水预处理喷枪用耐火浇注料

技术领域

本发明涉及转炉炼钢前铁水喷吹预处理耐火材料领域，具体地指一种用于鱼雷罐、铁水罐内铁水预处理喷枪用耐火浇注料。

背景技术

铁水喷吹预处理是现代冶金过程中的一个重要工序，广泛应用于国内外钢铁企业中。铁水炉外喷吹脱硫是利用插入到铁水容器中离罐底250mm左右的喷枪，通过高压载气将脱硫剂喷入铁水，提高反应接触面积；通过喷射动能的剧烈搅拌混合，提高反应传质速度；并通过喷枪在不断运抵的铁水容器中频繁插入喷吹，实现转炉入炉铁水的炉外高效脱硫，也就是说，喷枪采用的是高温恶劣条件下的间歇式工作模式。

通常，喷枪是由金属枪芯与耐火材料枪衬组成的复合体，金属枪芯的主要作用是保证喷枪的强度、刚度、喷吹通道的畅通与喷吹流场的稳定；耐火材料枪衬的主要作用是耐火、隔热、抗侵蚀与抗铁水冲刷等，以及防止金属枪芯高温变形、熔损和烧蚀。喷枪采用的间歇式工作模式很容易引起枪衬热震龟裂、热应力剥落与裂纹烧穿等破损；并且由于喷吹动能对铁水的剧烈搅拌以及脱硫渣与铁水的高温侵蚀与渗透，会导致枪衬磨损与结构剥落破损。喷枪恶劣的工作条件与耐火材料枪衬破损，制约了喷枪使用寿命的延长。针对这一问题，国内外学者分别从改善浇注料抗渣性能、力学强度、热震稳定性与烧后先变化率的角度进行了大量的研究。

例如：黄晓鹏、曲木兰研发的喷枪用BL-2浇注料，通过提高浇注料中Al₂O₃的含量，以电熔莫来石(0～15mm与180目)、红柱石(0～3mm)、耐热钢纤维、硅微粉、α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥等为主要原料，将喷枪平均使用寿命由339min提高到449min。日本川崎制铁株式会社公开的专利昭61-99614“溶铣予傭處理用インヅエクシヨンランス”采用铝含量高的电熔莫来石、刚玉材料以改善浇注料的耐火性能，添加碳化硅、碳素材料、镁砂粉、镁铝尖晶石以提高浇注料的抗侵蚀性能，采用预熔柱状陶瓷骨料以提高浇注层的抗冲蚀性能等。张志仁译的“喷枪用不定形耐火材料的改善”《太钢译文》1999(3)报道了新日铁大分厂在Al₂O₃-SiO₂质浇注料的基础上，采取提高Al₂O₃含量和加入氧化镁质材料降低二氧化硅的手段，进行了浇注料抗渣性能的改进研究；同时，采取提高耐热钢纤维的添加量(为改进前浇注料钢纤维添加量的2倍)的措施弥补氧化镁对浇注料热震稳定性的不利影响，使每支喷枪的平均寿命由320min提高到500min。全荣译的“铁水预处理喷枪的改进”《国外耐火材料》2004(29)6报道了日新钢铁公司吴厂采取调整耐火浇注料粒度构成比率、增加粗粒加入量与增强浇注成型振动台的振动强度等手段，提高耐火材料枪衬密实度和与结合强度，取得了延长喷枪使用寿命的效果，使用寿命由平均8次/支(浸泡时间280min/支)提高到14.3次/支(浸泡时间500min/支)。中国专利“脱硫喷枪用耐火浇注料专利号：ZL03118869.9”，根据喷吹脱硫铁水温度大于等于与小于1350℃的两种状况，提供了两种不同配料组分的浇注料；主要原材料有：焦宝石、普通电熔莫来石、红柱石、耐热钢纤维、硅微粉、α-Al₂O₃微粉、锂辉石、碳化硅粉、纯铝酸钙水泥等，通过焦宝石原材料的采用，改善喷枪使用条件下的烧结状况，通过骨料临界尺寸的增大，提高浇注料的热震稳定性，并在实际应用中提高喷枪使用寿命3-10次/支。

尽管前述浇注料均在一定程度上延长了铁水预处理喷枪的使用寿命，然而，随着钢铁产品质量要求的不断提高，铁水喷吹预处理纯净度以及深度预处理比例的不断提高，单罐次铁水喷吹预处理时间不断加长，喷枪磨损、喷口熔损、热应力剥落与结构剥落不断恶化，降低了上述喷枪那耐火浇注料技术的实际使用效果，导致喷枪使用寿命大幅缩短、喷吹流场劣化加剧，降低了喷吹流场的搅拌混合分散动能，进一步影响了铁水预处理设备生产能力的发挥、预处理效率的提高与生产成本的降低。因此，亟需一种改进的铁水预处理喷枪用耐火浇注料以克服前述缺陷。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种铁水预处理喷枪用耐火浇注料，其具有良好的热震稳定性能、高温力学强度与抗侵蚀性能，采用其制造喷枪枪衬可以有效延长喷枪使用寿命。

为实现上述目的，本发明所设计的铁水预处理喷枪用耐火浇注料，由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。所述浇注料基料按重量由30～40％的烧结锆莫来石、10～20％的焦宝石、20～30％的红柱石、5～10％的致密刚玉细粉、2～5％的α-Al₂O₃微粉、5～8％的ρ-Al₂O₃微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的纯铝酸钙水泥组成；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量M为计量基准，按重量由1～5％M的耐热钢纤维、0～0.1％M的聚丙烯纤维、0～0.5％M乳酸铝、0～0.5％M的金属铝粉、0～0.15％M的三聚磷酸钠、0～0.5％M的三聚氰胺组成。

本发明的铁水预处理喷枪用耐火浇注料具有如下优点：

第一，本发明的耐火浇注料以胶凝性能优良的ρ-Al₂O₃微粉为主结合剂，并以硅微粉、α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙为辅助结合剂，降低纯铝酸钙水泥加入量与浇注料中CaO含量，达到提高浇注料的抗侵蚀性能与高温强度的目的。

第二，采用烧结锆莫来石为主要原材料，通过锆质材料与熔渣反应困难以及固熔或反应产物高温性能劣化小的优点，提高浇注料的综合抗侵蚀性能；并通过烧结锆莫来石骨料气孔、裂隙多的特点，提高浇注料的热震稳定性能。

第三，原材料价格低廉、来源广泛，大幅度降低了耐火浇注料的生产成本。通过各种原材料的合理选择与综合性能的改善，最终达到延长喷枪使用寿命的目的。

优选地，所述焦宝石的粒度为3～20mm，烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，红柱石的粒度为0.15～3mm，致密刚玉细粉的粒度为325目，碳化硅的粒度为180目。通过焦宝石细骨料的采用，利用焦宝石中低熔点杂质，改善喷枪枪衬耐火材料使用条件下的烧结状况，提高枪衬的致密性与抗渗透性。

进一步地，所述粒度为0.074～20mm的烧结锆莫来石中，粒度为5～20mm的烧结锆莫来石为板条状颗粒。通过板条状烧结锆莫来石的选用，提高浇注料中骨料的骨架稳定性及其与基质粘接强度，从而提高浇注料的力学性能。并通过板条状骨料的止裂增韧作用，提高浇注料的热震稳定性，延缓喷枪耐火材料枪衬的热应力裂纹与剥落破损进程，进一步延长喷枪的使用寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

铁水预处理喷枪用耐火浇注料由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。具体的，以100g浇注料基料为例，其由下述成分组成：焦宝石16g、烧结锆莫来石33g、红柱石25g、致密刚玉细粉6g、α-Al₂O₃微粉3g、ρ-Al₂O₃微粉5g、硅微粉7g、碳化硅2g、纯铝碳酸钙3g；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量，即100g为计量基准，则其由下述成分组成：耐热钢纤维2.5g、聚丙烯纤维0.1g、三聚磷酸钠0.15g、三聚氰胺0.5g。所述的焦宝石的粒度为3～20mm，其中，粒度为8～20mm的焦宝石的重量为5g、粒度为5～8mm的焦宝石的重量为5g、粒度为3～5mm的焦宝石的重量为6g。所述烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石的重量为5g、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石的重量为5g、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石的重量为6g、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石的重量为4g、粒度为0～1mm的烧结锆莫来石的重量为9g、粒度为180目的烧结锆莫来石的重量为4g。所述红柱石的粒度为0.15～3mm，其中，粒度为1～3mm的红柱石的重量为8g、粒度为0～1mm的红柱石的重量为17g。所述致密刚玉细粉的粒度为325目，所述碳化硅的粒度为180目。

采用上述制备好的耐火浇注料浇注制备了一批倒T形铁水脱硫喷枪，在武钢炼钢总厂三分厂鱼雷罐上进行了对比试验，试验结果表明，采用本实施例的铁水预处理喷枪用耐火材料浇注料制备的喷枪平均使用寿命比常规喷枪延长了5次/支。

实施例2：

铁水预处理喷枪用耐火浇注料由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。具体的，以100g所述浇注料基料为例，其由以下成分组成：焦宝石10g、烧结锆莫来石38g、红柱石24g、致密刚玉细粉6g、α-Al₂O₃微粉5g、ρ-Al₂O₃微粉8g、硅微粉4g、碳化硅3.5g、纯铝碳酸钙1.5g；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量，即100g为计量基准，则其由下述成分组成：耐热钢纤维2.5g、金属铝粉0.5g、三聚磷酸钠0.10g、三聚氰胺0.45g。所述的焦宝石的粒度为3～20mm，其中，粒度为8～20mm的焦宝石的重量为3g、粒度为5～8mm的焦宝石的重量为3g、粒度为3～5mm的焦宝石的重量为4g。所述烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石的重量为7g、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石的重量为7g、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石的重量为7g、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石的重量为4g、粒度为0～1mm的烧结锆莫来石的重量为9g、粒度为180目的烧结锆莫来石的重量为4g。所述红柱石的粒度为0.15～3mm，其中，粒度为1～3mm的红柱石的重量为9g、粒度为0～1mm的红柱石的重量为15g。所述致密刚玉细粉的粒度为325目，所述碳化硅的粒度为180目。

采用上述制备好的耐火浇注料浇注制备了一批纯喷颗粒镁汽化室喷枪，在武钢条材总厂一炼钢分厂120吨铁水罐上进行了对比试验，试验结果表明，采用本实施例的铁水预处理喷枪用耐火材料浇注料制备的喷枪平均使用寿命比常规喷枪延长了10次/支。

实施例3：

铁水预处理喷枪用耐火浇注料由浇注料基料和适量的添加剂混合而成。具体的，以100g所述浇注料基料为例，其由下述成分组成：焦宝石14g、烧结锆莫来石30g、红柱石30g、致密刚玉细粉10g、α-Al₂O₃微粉2g、ρ-Al₂O₃微粉8g、硅微粉3g、碳化硅1.5g、纯铝碳酸钙1.5g；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量，即100g为计量基准，则其由下述成分组成：耐热钢纤维2.5g、乳酸铝0.5g、三聚磷酸钠0.10g、三聚氰胺0.45g。所述的焦宝石的粒度为3～20mm，其中，粒度为8～20mm的焦宝石的重量为4g、粒度为5～8mm的焦宝石的重量为5g、粒度为3～5mm的焦宝石的重量为5g。所述烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，其中，粒度为8～20mm的烧结锆莫来石的重量为5g、粒度为5～8mm的烧结锆莫来石的重量为4g、粒度为3～5mm的烧结锆莫来石的重量为5g、粒度为1～3mm的烧结锆莫来石的重量为6g、粒度为0～1mm的烧结锆莫来石的重量为5g、粒度为180目的烧结锆莫来石的重量为5g。所述红柱石的粒度为0.15～3mm，其中，粒度为1～3mm的红柱石的重量为10g、粒度为0～1mm的红柱石的重量为20g。所述致密刚玉细粉的粒度为325目，所述碳化硅的粒度为180目。

采用上述制备好的耐火浇注料浇注制备了一批纯喷颗粒镁气化室喷枪，在武钢炼钢总厂三分厂300吨铁水罐上进行了对比试验，试验结果表明，采用本实施例的铁水预处理喷枪用耐火材料浇注料制备的喷枪平均使用寿命比常规喷枪延长了12次/支。

Claims

1.一种铁水预处理喷枪用耐火浇注料，由浇注料基料和适量的添加剂混合而成，其特征在于：所述浇注料基料按重量由30～40％的烧结锆莫来石、10～20％的焦宝石、20～30％的红柱石、5～10％的致密刚玉细粉、2～5％的α-Al₂O₃微粉、5～8％的ρ-Al₂O₃微粉、3～7％的硅微粉、1～4％的碳化硅粉、1.5～3％的纯铝酸钙水泥组成；所述添加剂以所述浇注料基料的总重量M为计量基准，按重量由1～5％M的耐热钢纤维、0～0.1％M的聚丙烯纤维、0～0.5％M乳酸铝、0～0.5％M的金属铝粉、0～0.15％M的三聚磷酸钠、0～0.5％M的三聚氰胺组成。

2.根据权利要求1所述的铁水预处理喷枪用耐火浇注料，其特征在于：所述焦宝石的粒度为3～20mm，所述烧结锆莫来石的粒度为0.074～20mm，所述红柱石的粒度为0.15～3mm，所述致密刚玉细粉的粒度为325目，所述碳化硅的粒度为180目。

3.根据权利要求2所述的铁水预处理喷枪用耐火浇注料，其特征在于：所述粒度为0.074～20mm的烧结锆莫来石中，粒度为5～20mm的烧结锆莫来石为板条状颗粒。