CN102153360B - 加热炉用喷补料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加热炉用喷补料，包括：45wt％～85wt％的高铝矾土熟料；5wt％～20wt％的电熔镁砂；2wt％～10wt％的铝镁尖晶石；1wt％～5wt％的蓝晶石；5wt％～35wt％的结合剂；0.05wt％～0.5wt％的三聚磷酸钠；0.01wt％～0.2wt％的聚丙烯酸钠；0.2wt％～3.0wt％的铝粉。采用本发明提供的喷补料进行加热炉的修补时，采用喷补机、喷枪等喷补设备即可实现热态在线修补，速度快、效率高。实验表明，采用本发明提供的喷补料对加热炉顶部20cm厚的塌方进行修补后，喷补料附着性能较好，与受补工作面的结合强度较高，修补后使用寿命8个月后未出现冒火或者损毁剥落现象。
Description
技术领域
本发明属于非金属耐火材料技术领域，尤其涉及一种加热炉用喷补料。
背景技术
加热炉是钢坯热轧前的关键设备。加热炉在运行过程中，其炉墙、炉顶、立柱、横梁等部位长期遭受高温气流的冲刷和机械运行的震动冲击而不断熔损、剥落，出现凹坑或减薄，影响钢坯的质量或降低加热炉的使用寿命。出现熔损或剥落后，需要对受损部位进行抢修，即进行耐火材料的更换或修补。
现有技术公开了多种对加热炉耐火材料的修补方式，如浇注法、捣打修补法、干法喷补、火焰喷补法、投补法等，其中，浇注法、捣打修补法需要停炉操作，而且要求施工作业环境较为宽敞，适合于加热炉的大修或者中修；而半干法喷补、火焰喷补法和投补法由于具有无需停炉操作，不会降低生产效率等优点而广泛用于加热炉的日常修补和维护。
采用喷补法对加热炉进行修补时使用的耐火材料又称为喷补料，是由具有一定颗粒级配的耐火材料、化学结合剂和外加剂组成的不定形耐火材料。目前常见的加热炉用喷补料一般为在常温工作环境下施工的喷补料，该常温喷补料要求施工作业面温度在20℃～200℃之间，温度过高时，喷补料脱水凝结速度较快，难以与受补面有效结合，在施工过程中易出现塌落掉料或者在使用过程中易出现脱落、损坏等情况。另外，该常温喷补料需要缓慢烘烤，施工周期较长，会影响加热炉的使用效率。申请号为201010179044.7的中国专利文献公开了一种高炉用热态陶瓷喷补料，包括65wt％～70wt％的莫来石，8wt％～15wt％的碳化硅、1％～10％的超微粉、5wt％～10wt％的结合剂和0.1wt％～5wt％的添加剂。该喷补料具有性能稳定、强度高、收缩率小、反弹率第、施工性能好等优点，用于修补高炉时能够显著节约修补时间，提高施工质量，但是其适用于高炉，用于加热炉时附着性能较差，与受补工作面的结合强度差。申请号为200910097752.3的中国专利文献公开了一种转炉用喷补料，包括40wt％～60wt％粒度为0.1mm～5mm的镁橄榄石、10wt％～30wt％粒度为0.1mm～3mm的白云石、10wt％～20wt％粒度为0.01mm～0.088mm烧结中档镁砂、0.5wt％～5wt％的促烧促凝剂和1wt％～5wt％的结合剂。该喷补料适用于转炉，用于加热炉时其附着性能较差，与受补工作面的结合强度差。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种加热炉用喷补料，本发明提供的加热炉用喷补料可实现对加热炉的热态在线修补，其与受补工作面的结合强度较好。
本发明提供了一种加热炉用喷补料，包括：
45wt％～85wt％的高铝矾土熟料；
5wt％～20wt％的电熔镁砂；
2wt％～10wt％的铝镁尖晶石；
1wt％～5wt％的蓝晶石；
5wt％～35wt％的结合剂；
0.05wt％～0.5wt％的三聚磷酸钠；
0.01wt％～0.2wt％的聚丙烯酸钠；
0.2wt％～3.0wt％的铝粉。
优选的，所述高铝矾土熟料包括：
占加热炉用喷补料质量百分比为10％～30％的粒度为3mm～5mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为10％～30％的粒度为1mm～3mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为20％～35％的粒度为0.074mm～1mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为5％～20％的粒度＜0.074mm的高铝矾土熟料。
优选的，所述高铝矾土熟料中，Al2O3的含量为85wt％以上。
优选的，所述电熔镁砂的粒度小于0.074mm。
优选的，所述电熔镁砂中，MgO的含量为90wt％以上。
优选的，所述铝镁尖晶石的粒度小于0.074mm。
优选的，所述结合剂包括：
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～5％的软质黏土；
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～15％的纯铝酸钙水泥；
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～5％的SiO2超微细粉；
占加热炉用喷补料质量百分比为2％～10％的α-Al2O3。
优选的，所述SiO2超微细粉的粒度小于0.5μm。
优选的，还包括0.02wt％～0.08wt％的防爆纤维。
与现有技术相比，本发明提供的加热炉用喷补料以高铝矾土熟料、电熔镁砂、铝镁尖晶石和蓝晶石为主要材料，添加了结合剂和三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠和铝粉等添加剂。采用所述喷补料对加热炉进行喷补后，其中的聚丙烯酸钠能够降低喷补料的脱水凝结速度，从而使得所述喷补料与受补工作面形成有效结合，提高与受补工作面的结合强度。在所述加热炉用喷补料中，三聚磷酸钠和聚丙烯酸钠均具有减水、分散作用，使主要材料和结合剂分散更为均匀，保持较高的附着性能和与受补工作面的结合强度。采用本发明提供的喷补料进行加热炉的修补时，采用喷补机、喷枪等喷补设备即可实现在线修补，速度快、效率高。实验表明，采用本发明提供的喷补料对加热炉顶部20cm厚的塌方进行修补后，喷补料附着性能较好，与受补工作面的结合强度较高，修补后使用寿命8个月后未出现冒火或者损毁剥落现象。
具体实施方式
本发明提供了一种加热炉用喷补料，包括：
45wt％～85wt％的高铝矾土熟料；
5wt％～20wt％的电熔镁砂；
2wt％～10wt％的铝镁尖晶石；
1wt％～5wt％的蓝晶石；
5wt％～35wt％的结合剂；
0.05wt％～0.5wt％的三聚磷酸钠；
0.01wt％～0.2wt％的聚丙烯酸钠；
0.2wt％～3.0wt％的铝粉。
本发明以高铝矾土熟料、电熔镁砂、铝镁尖晶石和蓝晶石为主要材料，添加了结合剂和三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠和铝粉等添加剂混合得到喷补料，用于加热炉修补时可实现对加热炉的热态在线修补，其与受补工作面的结合强度较好。
在本发明提供的加热炉用喷补料中，高铝矾土熟料是最重要的耐火原料。所述高炉矾土熟料占所述加热炉用喷补料的质量百分数为45％～85％，优选为50wt％～80wt％，更优选为55％～75％。
按照本发明，所述高铝矾土熟料优选包括：
占所述加热炉用喷补料质量百分比为10％～30％的粒度为3mm～5mm的高铝矾土熟料；
占所述加热炉用喷补料质量百分比为10％～30％的粒度为1mm～3mm的高铝矾土熟料；
占所述加热炉用喷补料质量百分比为20％～35％的粒度为0.074mm～1mm的高铝矾土熟料；
占所述加热炉用喷补料质量百分比为5％～20％的粒度＜0.074mm的高铝矾土熟料。
在本发明中，所述粒度为3mm～5mm的高铝矾土熟料占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为15％～25％，更优选为18％～23％。
在本发明中，所述粒度为1mm～3mm的高铝矾土熟料占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为15％～25％，更优选为18％～23％。
在本发明中，所述粒度为0.074mm～1mm的高铝矾土熟料占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为25％～30％，更优选为26％～29％。
在本发明中，所述粒度＜0.074mm的高铝矾土熟料占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为10％～18％，更优选为12％～15％。
按照本发明，所述高铝矾土熟料中，Al2O3的含量优选为85wt％以上，更优选为90wt％以上。
本发明提供的加热炉用喷补料中还包括电熔镁砂，所述电熔镁砂占所述加热炉用喷补料的质量百分比为5％～20％，优选为10％～15％。所述电熔镁砂的粒度优选为＜1mm，更优选为＜0.074mm。所述电熔镁砂中，MgO的含量优选为90wt％以上，更优选为92wt％以上。
本发明提供的加热炉用喷补料中还包括蓝晶石，所述蓝晶石占所述加热炉用喷补料的质量百分比为1％～5％，优选为2％～4％。所述蓝晶石的粒度优选＜1mm，更优选为＜0.074mm。
在本发明中，结合剂占所述加热炉用喷补料的质量百分比为5％～35％，优选为10％～30％，更优选为15％～25％。所述结合剂可以包括聚偏磷酸钠、三聚磷酸盐、硅微粉、水泥、黏土和α-Al2O3中的一种或多种，优选包括：
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～5％的软质黏土；
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～15％的纯铝酸钙水泥；
占加热炉用喷补料质量百分比为1％～5％的SiO2超微细粉；
占加热炉用喷补料质量百分比为2％～10％的α-Al2O3。
软质黏土，又称作软质粘土，具有良好的分散性和可塑性而用作结合剂。在本发明中，所述软质粘土占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为2％～4％，更优选为2.5％～3.5％。
纯铝酸钙水泥可以调节加热炉用喷补料的凝结硬化速度，提高喷补料与受补工作面的结合强度。在本发明中，所述纯铝酸钙水泥占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为5％～12％，更优选为7％～10％。
SiO2超微细粉，俗称硅灰，能够提高喷补料与受补工作面的结合强度。在本发明中，所述SiO2超微细粉的粒度优选小于0.5μm，更优选小于0.2μm。在所述SiO2超微细粉中，SiO2的含量优选≥90wt％，更优选≥92wt％。所述SiO2超微细粉占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为2％～4％，更优选为2.5％～3.5％。
α-Al2O3，又称纳米氧化铝，能够增强喷补料的耐磨性。在本发明中，所述α-Al2O3占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为3％～8％，更优选为4％～6％。
在本发明提供的加热炉用喷补料中还包括三聚磷酸钠，三聚磷酸钠具有减水、分散作用，使主要材料和结合剂分散更为均匀，保持较高的附着性能和与受补工作面的结合强度。所述三聚磷酸钠占所述加热炉用喷补料的质量百分比为0.05％～0.5％，优选为0.1％～0.4％，更优选为0.2％～0.3％。
在本发明提供的加热炉用喷补料中还包括聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠能够降低喷补料的脱水凝结速度，从而使得所述喷补料与受补工作面形成有效结合，提高与受补工作面的结合强度。另外，所述聚丙烯酸钠还具有减水、分散作用，使主要材料和结合剂分散更为均匀，保持较高的附着性能和与受补工作面的结合强度。在本发明中，所述聚丙烯酸钠的分子量优选为1000～10000，更优选为2000～8000，最优选为3000～7000。所述聚丙烯酸钠占所述加热炉用喷补料的质量百分比为0.01％～0.2％，优选为0.05％～0.15％，更优选为0.08％～0.12％。
在本发明提供的加热炉用喷补料中还包括铝粉，进行喷补时，所述铝粉能够与水反应，起到排水、排气、防爆裂的作用。所述铝粉占所述加热炉用喷补料的质量百分比为0.2％～3.0％，优选为0.5％～2.5％，更优选为1％～2％。
为了提高所述加热炉用喷补料的性能，所述加热炉用喷补料优选还包括防爆纤维，所述防爆纤维占所述加热炉用喷补料的质量百分比优选为0.02％～0.08％，更优选为0.04％～0.06％。
将高铝矾土熟料、电熔镁砂、铝镁尖晶石、蓝晶石、结合剂、三聚磷酸钠、铝粉和防爆纤维按照比例在混合机中混合均匀，即可得到用于加热炉的喷补料。得到喷补料后，采用喷补设备将喷补料和水混合对加热炉的破损部位进行修补。
本发明提供的喷补料由多种主要原料、多种结合剂和多种添加剂组成，在300℃～1100℃的范围内具有良好的附着性能，无需停炉即可实现对加热炉的在线修补，提高了工作效率。
本发明提供的喷补料与受补工作面的结合强度较较好，实验表明，当喷补面厚度为200mm以上时，喷补面的使用寿命可达6个月以上；当喷补面厚度为100mm～200mm时，喷补面的使用寿命可达4个月以上；当喷补面厚度为100mm以下时，喷补面的使用寿命可达3个月以上。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的加热炉用喷补料进行详细描述。
以下各实施例中所用原料均为从市场上购得，其中，聚丙烯酸钠购自北京赛泰克水处理技术有限公司，牌号为CY-101；防爆纤维购自北京威尔思工贸有限公司，牌号为WES-I；SiO2超微粉购自埃肯国际贸易(上海)有限公司，牌号为Elkem-940U；软质黏土购自广西扶绥盛唐矿物材料有限公司；牌号为特级维罗白泥，细度小于250目。
实施例1
按照表1所示的配方将各原料混合，得到加热炉用喷补料。
表1实施例1提供的加热炉用喷补料配方
采用上述喷补料对中型型钢加热炉的进料口、出料口、固定梁端部和活动梁端部的破损部位进行修补，具体操作如下：将所述喷补料加入高压喷涂罐内，接通气源和水源，气压大于0.5MPa的条件下进行喷涂，水的用量为喷补料用量的7wt％，喷涂后烧结2h，喷补料牢固附着于受补工作面上形成喷补面。所述喷补面的平均厚度达50mm，使用该修补后的加热炉进行轧钢生产，受补部位在加热炉使用6个月后，均未出现损毁剥落现象。
由实施例1可知，采用本发明提供的喷补料对加热炉进行修补时，喷补料附着性能较好，与受补工作面的结合强度较好，修补后使用寿命较长。
实施例2
按照表2所示的配方将各原料混合，得到加热炉用喷补料。
表2实施例2提供的加热炉用喷补料配方
采用所述喷补料对加热炉炉顶塌方进行修补，所述塌方长5m、宽0.5m、厚20cm，具体操作如下：将所述喷补料加入高压喷涂罐内，接通气源和水源，气压大于0.5MPa的条件下进行喷涂，水的用量为喷补料用量的7wt％，喷涂后烧结2h，喷补料牢固附着于塌方部位形成喷补面。加热炉正常使用8个月后，炉顶未出现冒火或者损毁剥落现象。
由实施例2可知，采用本发明提供的喷补料对加热炉进行修补时，喷补料附着性能较好，与受补工作面的结合强度较好，修补后使用寿命较长。
比较例1
按照表3所示的配方将各原料混合，得到加热炉用喷补料。
表3比较例1提供的加热炉用喷补料配方
采用所述喷补料对加热炉炉顶塌方进行修补，所述塌方长5m、宽0.5m、厚20cm，具体操作如下：将所述喷补料加入高压喷涂罐内，接通气源和水源，气压大于0.5MPa的条件下进行喷涂，水的用量为喷补料用量的7wt％，喷涂后烧结2h，喷补料牢固附着于塌方部位形成喷补面。加热炉正常使用3个月后，炉顶未出现冒火现象；正常使用5个月后停炉大修，进炉内检查炉顶受补部位，发现有轻度剥落现象。
由实施例1、实施例2和比较例1可知，采用本发明提供的喷补料对加热炉进行修补时，喷补料附着性能较好，与受补工作面的结合强度较好，修补后使用寿命较长。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种加热炉用喷补料，包括：
45wt%~85wt%的高铝矾土熟料；
5wt%~20wt%的电熔镁砂；
2wt%10wt%的铝镁尖晶石；
1wt%~5wt%的蓝晶石；
5wt%~35wt%的结合剂；
0.05wt%~0.5wt%的三聚磷酸钠；
0.01wt%~0.2wt%的聚丙烯酸钠；
0.2wt%~3.0wt%的铝粉；
所述结合剂包括：
占加热炉用喷补料质量百分比为1%~5%的软质黏土；
占加热炉用喷补料质量百分比为1%~15%的纯铝酸钙水泥；
占加热炉用喷补料质量百分比为1%~5%的SiO2超微细粉；
占加热炉用喷补料质量百分比为2%~10%的α-Al2O3。
2.根据权利要求1所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述高铝矾土熟料包括：
占加热炉用喷补料质量百分比为10%~30%的粒度为3mm~5mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为10%~30%的粒度为1mm~3mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为20%~35%的粒度为0.074mm~1mm的高铝矾土熟料；
占加热炉用喷补料质量百分比为5%~20%的粒度＜0.074mm的高铝矾土熟料。
3.根据权利要求2所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述高铝矾土熟料中，Al2O3的含量为85wt%以上。
4.根据权利要求1所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述电熔镁砂的粒度小于0.074mm。
5.根据权利要求4所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述电熔镁砂中，MgO的含量为90wt%以上。
6.根据权利要求1所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述铝镁尖晶石的粒度小于0.074mm。
7.根据权利要求1所述的加热炉用喷补料，其特征在于，所述SiO2超微细粉的粒度小于0.5μm。
8.根据权利要求1所述的加热炉用喷补料，其特征在于，还包括0.02wt%~0.08wt%的防爆纤维。
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