CN102010212B - 一种加热炉修补料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料领域的一种加热炉修补料及其制备方法。以(重量百分比)2～20％的硅酸钠和/或偏硅酸钠为结合剂、以97～80％的刚玉、矾土或莫来石为主要原料，以0.5～8％二氧化硅微粉、0.5～8％氧化铝微粉或0.5～8％矾土微粉为助烧结剂，将以上原料混合均匀，制备出一种加热炉修补料。这种修补料如下优点：1、不需加水：可干式修补，避免了养护、烘烤等因素对修补料性能的影响；2、不需停炉、施工简便：在常温下可摊补、也在高温下可投补；3、修补时不产生有害气体，符合环保要求；4、固化烧结温度范围宽：修补料从150～1200℃均可快速固化烧结；5、粘结性好：修补料与原炉衬材料有较好的粘结性，修补后没有分层现象；6、修补料抗渣耐磨、抗热震性好，修补后使用寿命高。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其是一种加热炉修补料及其制备方法。
背景技术
加热炉是钢坯热轧前的关键设备。加热炉在运行中，炉衬材料如炉底耐火材料受到熔渣侵蚀、钢坯磨损、热震破坏作用而不断熔损、剥落，导致炉底出现凹坑或不断减薄。凹坑严重时会导致钢坯在加热过程中变形，影响热轧或钢管穿管的质量；炉底减薄会影响加热炉的使用寿命。另外加热炉在运行中，还会遇到钢坯粘出炉底耐火材料，使材料局部缺损的现象。出现以上情况，加热炉往往必须停炉数天进行抢修，对耐火材料更换或修补。一旦停炉就将影响正常生产。
目前，对耐火材料修补的方式通常有：1)浇注方式：此种方法对施工工艺要求高，其中对加水量、养护温度和养护时间、烘烤制度有严格的规定，这种修补方式需要停炉操作，一般适合于窑炉大修；2)捣打修补：这种修补方式同样需要停炉操作，同时控制加水量、对烘烤制度有严格的规定，一般适合于窑炉中修；3)半干法喷补：此种方法通常也要求对加水量控制，对喷补设备的水压、气压有严格的要求，喷补是在热态下进行的，对炉衬工作面的残余温度也有较高要求，由于残余热量的作用，会产生大量蒸汽.产生一定的蒸汽压，影响喷补料和工作面的结合。这种修补方式常见于高炉、转炉、钢包的维护；4)火焰喷补：最先应用于焦炉的修补，后来扩展到转炉炉衬上。喷补时配入可燃性物料，可燃性气体和氧气，喷补料在喷射过程中燃烧发热，火焰喷补是一项技术难度较大的新技术，目前在国内外采用的较少；5)投补：在转炉炉衬修补中，投补料以镁砂、镁白云石为原料，以沥青、树脂为结合剂。将投补料从炉口投入炉内，摇动炉体。投补料在炉内余热(800～1250℃)的作用下，出现流动性并铺展在炉衬的蚀损部位。修补时沥青、树脂产生有害气体，气体对人体有害并污染环境；而且修补料为碳结合，氧化气氛中碳氧化导致结构破坏，材料强度降低，转炉投补料使用寿命仅1～2天。
目前，在对加热炉修补料的研究中，国内鲜见有关于加热炉投补料研制报告或专利。为此我们经过研究认为，以投补方式进行修补的加热炉修补料应具备以下工艺性能：1、修补料可干式修补，不需加水：这样避免了养护、烘烤等因素对投补料结合性的影响；2、施工工艺简便，施工温度适应范围宽：在常温下可摊补、在高温下可投补，在较宽的温度范围可快速固化烧结；3、修补料与原炉衬材料有较好的粘结性；4、修补时环境友好，不产生对人、对环境有害气体；5、修补料具有抗熔渣侵蚀、耐钢坯磨损、良好的热震破坏性。
因此，加热炉炉底修补料结合剂的选择以及主体材料的选择尤为重要。本发明的特点在于：1、修补料可干式修补，不需加水：避免了养护、烘烤等因素对修补料性能的影响；2、加热炉不需停炉、施工简便：在常温下可摊补、在高温下可投补；3、施工温度适应范围宽：修补料从150～1250℃均可快速固化烧结，非常适于日常对加热炉炉底的维护；4、修补料修补时，不产生对人或环境有害气体；5、修补料与原炉衬材料有较好的粘结性；6、修补料具有抗熔渣侵蚀、耐钢坯磨损、良好的热震破坏性，修补后使用寿命较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种可干式施工，不需加水搅拌、无需停炉、施工简便、安全环保、可快速热态修补的加热炉修补料及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：该加热炉修补料以矾土、莫来石或刚玉为主要成分，硅酸钠或偏硅酸钠为结合剂，二氧化硅微粉、氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉为助烧结剂。
该加热炉修补料原料组分重量百分比为：矾土、莫来石或刚玉97～80％，硅酸钠或偏硅酸钠2～20％，二氧化硅微粉0.5～8％，氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉0.5～8％。
该加热炉修补料原料粒度组成为：矾土或刚玉8～0.044mm，硅酸钠或偏硅酸钠2～0.044mm，二氧化硅微粉为3～0.1μm，氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉8～0.3μm。
修补料颗粒级配的重量百分比含量为：修补料总粒度组成为：8～0.044mm为60～80％，小于0.088mm为40～20％，其中微粉8～0.1μm为1～15％。刚玉、莫来石或矾土粒度为8～0.044mm，硅酸钠或偏硅酸钠粒度为2～0.044mm，二氧化硅微粉为3～0.1μm，氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉8～0.3μm。
该修补料主要成分为矾土、莫来石或刚玉中的一种或几种组合。助烧结剂为二氧化硅微粉、氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉中的一种或几种组合。结合剂为硅酸钠或偏硅酸钠中的一种或几种组合。
该加热炉修补料的制备方法：先按重量百分比含量将97～80％的刚玉、矾土或莫来石，2～20％的硅酸钠或偏硅酸钠、0.5～8％二氧化硅微粉、0.5～8％氧化铝微粉、刚玉微粉或矾土微粉配齐原料，然后将以上原料搅拌混合均匀，最后进行包装，制备成所述加热炉修补料，运抵施工现场后以热投补或冷堆补方式施工。
本发明采用硅酸钠和/或偏硅酸钠为结合剂，补炉料可干式修补，不需加水，通过加热过程或炉衬余热，修补料中结合剂在低温(约150℃以上)开始产生结合作用，随温度升高结合剂不断自聚合或与二氧化硅微粉聚合，修补料产生强度。在中低温(～600℃)时，二氧化硅与氧化铝开始反应形成莫来石相，使修补料迅速产生烧结强度，并与原炉衬耐火材料产生陶瓷结合。随着温度进一步升高，基质中生成莫来石相增加，修补料的高温性能提高。
这种修补料施工时不需停炉降温，不需加水可干式修补，修补后无需养护、可直接投入待修补炉衬处，具有迅速烧结的优点。因为高温烧结后的修补料主要晶相为刚玉-莫来石相，因此修补料具有抗渣侵蚀性和抗热震性能良好的优点，修补料的使用寿命较高。
具体实施方式
下面通过非限制性实施例，来说明本发明的本质特点及施工。
[实例1]一种在48米环形加热炉炉底修补料的制备方法。
以重量百分含量计：含Al2O3为88％的矾土为85.5％，偏硅酸钠含量为8％，2.5％二氧化硅微粉、4％氧化铝微粉，其中颗粒级配的重量百分含量是：8～0.088mm为60～80％，小于0.088mm的细粉为40～20％，将上述原料混合，经搅拌均匀后，制备得到加热炉炉底修补料。在现场用料斗或铁锹将上述修补料投入正常运行的加热炉炉底待修补凹坑处，经3-4小时的烧结，补炉料与炉底耐火材料烧结成整体，即可正常使用。该种修补料在48米环形加热炉炉底修补使用，寿命可达4个月以上。
加热炉修补料实测指标：Al2O3为79.4％(重量比)，SiO2为16.3％(重量比)，体积密度为2.3g/cm3’，1250℃×3h烧后耐压强度为30.2MPa。
本实例具有的特点是：
1、炉衬修补时可干式施工，不需加水：避免了养护、烘烤等因素对修补性能的影响；2、施工简便、不需降温停炉：在常温下可摊补、在高温下可投补，3、施工温度适应范围宽：修补料从150～1250℃可快速固化烧结，非常适于日常对炉底的维护；4、修补料与原炉衬材料有较好的粘结性；5、修补料具有抗熔渣侵蚀、耐钢坯磨损、良好的热震破坏性，修补后使用寿命较高。
需要注意的是，尽管本发明已参照具体实施方式进行描述和举例说明，但是并不意味着本发明限于这些描述的实施方式，本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本发明权利要求的真实精神和范围中。
Claims (1)
1.一种加热炉修补料，以重量百分含量计：含Al2O3为88％的矾土为85.5％，偏硅酸钠含量为8％，2.5％二氧化硅微粉、4％氧化铝微粉，其中颗粒级配的重量百分含量是：8～0.088mm为60～80％，小于0.088mm的细粉为40～20％，将上述原料混合，经搅拌均匀后，制备得到加热炉修补料；
在现场用料斗或铁锹将上述修补料投入正常运行的加热炉炉底待修补凹坑处，经3-4小时的烧结，加热炉修补料与炉底耐火材料烧结成整体，即可正常使用；
该种修补料在48米环形加热炉炉底修补使用。
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