CN102505058A - 冶金用渣罐罐底保护材料及其制备方法和喷补方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金材料领域，涉及一种冶金用渣罐罐底保护材料。本发明的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其主要原料包括如下重量份数的组分：钢渣颗粒料63-79重量份；无熟料胶凝材5-20重量份；水1-13重量份；所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料还包括速凝剂和增塑剂，速凝剂为钢渣颗粒料重量的3-15%；增塑剂为钢渣颗粒料重量的0.3-1%。本发明的罐底保护材料通过喷补罐均匀喷补到渣罐底部，利用渣灌温度快速凝结，形成具有一定厚度一定强度的保护层，可有效防止因热态钢渣冲击而造成的渣灌损害和人员伤亡及财产损失。

Description

冶金用渣罐罐底保护材料及其制备方法和喷补方法

技术领域

本发明属于冶金材料领域，涉及一种冶金用渣罐罐底保护材料，尤其涉及一种以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

背景技术

目前，冶金行业中利用的渣灌保护材料实际上是罐壁保护材料，主要通过均匀喷补到热态渣灌内部，形成保护层。但对渣灌罐底一直以来没有针对性的保护材料，长期以来是以垫底渣充当，不但延长作业时间，不利于生产的良性循环，而且垫底渣存在一定的弊端，并不能完全起到罐底保护作用。

渣灌垫底渣实际是在渣灌底部铺垫一层大约40cm厚度钢渣颗粒料(0-20mm)，当热态钢渣经过倾倒进入渣灌时起到缓冲隔板作用，使热态钢渣无法直接接触罐底，达到保护的效果。但当热态钢渣中含有液体钢水时，经过倾倒至渣灌，冲破垫底渣，钢水直接接触渣灌底部，会将罐底冲破，造成液态钢水漏出渣灌，出现渣灌车烧毁，严重时会造成人员伤亡和重大财产损失。因此寻求一种既经济又实效的罐底保护材料是各大钢厂的研究课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种既耐冲击，又不增加额外成本的罐底保护功能材料，以提高渣灌使用寿命，降低成本，减少事故发生，并促进冶金渣的利用，促进生产循环。本发明的以钢渣为主要原料的罐底保护材料主要用于热态渣罐(罐内壁温度120℃)罐底填充，可有效防止液态钢渣冲破罐底，降低渣罐报废率。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

本发明的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其主要原料包括如下重量份数的组分：

钢渣颗粒料    63-79重量份；

无熟料胶凝材  5-20重量份；

水            1-13重量份；优选为3-13重量份；

所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料好包括速凝剂和增塑剂，所述速凝剂为钢渣颗粒料重量的3-15％；所述增塑剂为钢渣颗粒料重量的0.3-1％。。

优选的，所述速凝剂为钢渣颗粒料重量的5-15％；所述增塑剂为钢渣颗粒料重量的0.5-1％。

优选的，所述钢渣颗粒料的钢渣区间粒径φ范围为0.1mm≤φ≤6mm，且区间筛分百分含量≥85％。

本发明的采用上述区间的钢渣颗粒料作为罐底保护材料的主要原材料，所述无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂为不可缺少的优化原料组分，经过试配，得到的罐底保护材料的常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％。

较佳的，所述无熟料胶凝材是由矿粉和石膏粉中的一种或两种与钢渣粉按比例混合而成；三者的重量比例为：钢渣粉∶矿粉∶石膏粉＝(40-90)∶(0-52)∶(0-8)，且矿粉和石膏粉不同时为0。

优选的，所述钢渣粉为80μm筛余百分率≤20％的钢渣粉。

优选的，所述矿粉为45μm筛余量百分率≤20％的矿粉；所述石膏粉为45μm筛余量百分率≤20％的石膏粉。

本发明的无熟料胶凝材的性能指标，如表a所示：

表a无熟料胶凝材指标

较佳的，所述速凝剂为水玻璃，如可选苏州市蠡口建筑材料厂的水玻璃。

较佳的，所述增塑剂为BQ-SJ型或SBT型增塑剂；其中，BQ-SJ型增塑剂，如可选自山东临朐县宝强混凝土外加剂厂的BQ-SJ型砂浆增塑剂，SBT型增塑剂，如可选自江苏博特新材料有限公司的SBT系列型砂浆增塑剂或者江苏博特新材料有限公司的SBT-M1型砂浆增塑剂。

本发明采用一定颗粒级配区间的钢渣颗粒、无熟料胶凝材、速凝剂等混合作为罐底保护材料，加水后均匀搅拌，形成浆体材料。再将浆体材料通过喷补罐均匀喷补到渣罐底部，形成具有一定厚度，一定强度的保护层，起到保护作用。

本发明主要是利用钢渣为主要原料制作的钢渣渣罐的罐底保护材料经过喷补，利用渣灌温度快速凝结，形成具有一定强度的保护层，可有效防止因热态钢渣冲击而造成的渣灌损害和人员伤亡及财产损失。

本发明的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按照配比称取各原料：钢渣颗粒料、无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂。

(2)、将称取的各原料放在强制式搅拌机内，按照配比加水进行搅拌，搅拌均匀后形成浆体材料，即为所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

较佳的，所述搅拌的时间5-15分钟即可。

本发明步骤(2)中所使用的强制式搅拌机可选用现有技术中常规的强制式搅拌机。

本发明将所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料可现场对热态渣罐罐底进行喷补。

本发明的以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法，包括如下步骤：将以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补到热态渣罐的罐底内壁，凝结后形成罐底保护层，渣罐罐底喷补后需置放20分钟以上才能进行接渣作业。

较佳的，所述热态渣罐的温度为100-500℃。更佳的，所述热态渣罐的温度为300-400℃。

较佳的，所述罐底保护层的平均厚度为15-30cm，其中罐底底部的厚度为30-50cm，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度为50-80cm。进一步的，所述罐底保护层的平均厚度为15-25cm，其中罐底底部的厚度为30-40cm，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度为50-60cm。采用罐底保护材料后不再需要垫渣。因为底部需要具有耐冲击性，所需厚度必须达到规定厚度，罐底最低处较罐底其他部位喷补厚度要厚，以免钢渣冲破罐底保护层。

渣罐的传统喷补工艺和本发明的渣罐喷补工艺相比如下：

渣罐的传统喷补工艺(参见图1)为：罐壁保护材料喷补——渣灌车开至垫底渣工艺——铺设垫底渣；

本发明的渣罐喷补工艺(参见图2)为：罐壁保护材料喷补——罐底保护材料喷补；两道工序在一个位置进行，而且采用上述罐底保护材料进行喷补。

本发明的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其有益效果为：

1、新型罐底保护材料替代原有的垫底渣，可与罐壁保护材料喷补一同完成，减少作业垫底渣作业时间，有利于生产循环。

2、新型罐底保护材料替代原有的垫底渣，利用渣灌余热迅速凝固，具有耐冲击的功效，杜绝渣灌因罐底穿孔报废，提高灌龄。

3、新型罐底保护材料可减少因罐底穿孔造成的人员伤亡和财产损失，有利用钢铁企业和谐发展；

4、新型罐底保护材料是钢渣的另一种利用途径，利用钢渣具有微观多孔和胶凝性，“以渣治渣”，提高钢渣附加值。

附图说明

图1渣罐的垫底渣工艺流程图

其中，A1为未垫渣的渣灌，A2为具有垫底渣的渣灌，A3为装渣结束的渣灌(未漏)，A4为渣灌漏渣(损坏)

图2本发明罐底喷补料喷补工艺流程图

其中，B1为未喷补罐底材料的渣灌，B2喷补罐底喷补料的渣灌，B3为装渣结束的渣灌(未损坏)

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料组分及其配比如表1所示；其原料所使用的钢渣集料的性能参数如表2所示；其无熟料胶凝材的性能参数如表3所示，其无熟料水泥性能测定值如表4所示，其原料中水、促凝剂和增塑剂的具体组分如表5所示。本实施例的无熟料胶凝材重量配比为：钢渣粉∶矿粉∶石膏＝42∶52∶6。

其制备方法(工艺流程图如图2所示)为：

按照配比称取钢渣颗粒料、无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂后，将称取的各原料放在强制式搅拌机内，按照配比加水进行均匀搅拌，搅拌约10分钟形成浆体材料，即得到所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法为：将所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补到热态渣罐的罐底内壁，凝结后形成平均喷补厚度为18.1cm的罐底保护层，且罐底底部的厚度为35.4cm，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度控制为50-80cm，其中热态渣罐的温度为350℃，，渣罐罐底喷补后需置放20分钟以上才能进行接渣作业。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果如表6所示。

实施例2：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料组分及其配比如表1所示；其原料所使用的钢渣集料的性能参数如表2所示；其无熟料胶凝材的性能参数如表3所示，其无熟料水泥性能测定值如表4所示，其原料中水、促凝剂和增塑剂的具体组分如表5所示。本实施例的无熟料胶凝材重量配比为：钢渣粉∶矿粉∶石膏＝42∶52∶6。

其制备方法(工艺流程图如图2所示)为：

按照配比称取钢渣颗粒料、无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂后，将称取的各原料放在强制式搅拌机内，按照配比加水进行均匀搅拌，搅拌约10分钟左右后形成浆体材料，即得到所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法为：将所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补到热态渣罐的罐底内壁，凝结后形成平均喷补厚度为16.7cm的罐底保护层，且罐底底部的厚度33.6cm，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度控制为50-80cm，其中热态渣罐的温度为400℃，渣罐罐底喷补后需置放20分钟以上才能进行接渣作业。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果如表6所示。

实施例3：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料组分及其配比如表1所示；其原料所使用的钢渣集料的性能参数如表2所示；其无熟料胶凝材的性能参数如表3所示，其无熟料水泥性能测定值如表4所示，其原料中水、促凝剂和增塑剂的具体组分如表5所示。本实施例的无熟料胶凝材重量配比为：钢渣粉∶矿粉∶石膏＝42∶52∶6。

其制备方法(工艺流程图如图2所示)为：

按照配比称取钢渣颗粒料、无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂后，将称取的各原料放在强制式搅拌机内，按照配比加水进行均匀搅拌，搅拌约10分钟左右后形成浆体材料，即得到所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法为：将所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补到热态渣罐的罐底内壁，凝结后形成平均喷补厚度为15.4cm的罐底保护层，且罐底底部的厚度约为32.7，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度控制为50-80cm，其中热态渣罐的温度为300℃，渣罐罐底喷补后需置放20分钟以上才能进行接渣作业。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果如表6所示。

对比例1  1吨渣灌垫底渣

采用现有技术的原工艺，在渣灌底部垫上渣灌垫底渣(0-20mm)，其中渣灌垫底渣的原料配比如表1所示；其原料所使用的钢渣集料的性能参数如表2所示。本对比例的渣灌垫底渣的测试结果如表6所示。

表1罐底保护材料原料配方

其中，实施例1-3和对比例1中的钢渣集料的性能参数如下表2：

表2钢渣集料的性能参数

钢渣集料	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					0.1-6mm区间含量，％	87.6	88.3	91.7	89.2
0.1-20mm区间含量，％	-	-	-	90.7

实施例1-3和对比例1中的无熟料胶凝材的性能参数如下表3：

表3无熟料胶凝材的性能参数

实施例1-3和对比例1中无熟料水泥性能测定值如下表4：

表4无熟料水泥性能测定值

名称	初凝时间	终凝时间	抗压强度，Mpa
				无熟料胶凝材	63min	9.5h	30.7

其中，实施例1-3中的组分的类型参数如下表5：

表5各实施例中的组分的类型参数

实施例1-3和对比例1的罐底保护材料的测试结果如下表6所示：

表6实例结果

上述表6中经对比可知，本发明的罐底保护材料的测试结果说明其抗折强度、抗压强度、坍落度、相对压力泌水率、20min后含水率等各性能均优于对比例1的罐底垫渣性能，且使用时罐底损坏为0。因罐底穿孔造成渣灌损坏(如图1所示)，修理费为每个渣灌约一万元(不包含造成的间接财产损失和人员伤亡损失)。

实施例4：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料中除增塑剂为BQ-SJ型增塑剂、无熟料胶凝材中钢渣粉∶矿粉∶石膏粉重量配比为50∶50∶8外，其他原料组分及其配比与实施例1相同，且其无熟料胶凝材的性能参数和性能测定值均与实施例1相同。本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的制备方法与实施例1相同。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果可知，其常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％，均优于对比例1的罐底垫渣性能，且使用时罐底损坏为0。

实施例5：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料中除无熟料胶凝材中钢渣粉∶矿粉重量配比为40∶52外，其他原料组分及其配比与实施例1相同，且其无熟料胶凝材的性能参数和性能测定值均与实施例1相同。本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的制备方法与实施例1相同。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果可知，其常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％，均优于对比例1的罐底垫渣性能，且使用时罐底损坏为0。

实施例6：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料中除无熟料胶凝材中钢渣粉∶石膏粉重量配比为50∶8外，其他原料组分及其配比与实施例1相同，且其无熟料胶凝材的性能参数和性能测定值均与实施例1相同。本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的制备方法与实施例1相同。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果可知，其常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％，均优于对比例1的罐底垫渣性能，且使用时罐底损坏为0。

实施例7：

配制1吨罐底保护材料：

本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料，其原料中除无熟料胶凝材中矿粉∶石膏粉重量配比为90∶30∶8外以及平均喷补厚度为25cm的罐底保护层，且罐底底部的厚度40cm，且渣灌底最低部位至罐底保护层上边沿高度控制为50-60cm以外，其他原料组分及其配比与实施例1相同，且其无熟料胶凝材的性能参数和性能测定值均与实施例1相同。本实施例的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的制备方法与实施例1相同。

本实施例所得的以钢渣为主要原料的罐底保护材料的测试结果可知，其常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％，均优于对比例1的罐底垫渣性能，且使用时罐底损坏为0。

Claims (10)

1.一种以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其主要原料包括如下重量份数的组分：

钢渣颗粒料    63-79重量份；

无熟料胶凝材  5-20重量份；

水            1-13重量份；

所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料还包括速凝剂和增塑剂，所述速凝剂为钢渣颗粒料重量的3-15％；所述增塑剂为钢渣颗粒料重量的0.3-1％。

2.如权利要求1所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料的常温抗压强度为10-30Mpa，坍落度为100-140mm，相对压力泌水率≤40％，20分钟后含水率≤2％。

3.如权利要求1所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所述钢渣颗粒料的钢渣区间粒径φ范围为0.1mm≤φ≤6mm，且区间筛分百分含量≥85％。

4.如权利要求1所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所述无熟料胶凝材是由矿粉和石膏粉中的一种或两种与钢渣粉按比例混合而成；三者的重量比例为：钢渣粉∶矿粉∶石膏粉＝(40-90)∶(0-52)∶(0-8)，且矿粉和石膏粉不同时为0。

5.如权利要求4所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所述钢渣粉为80μm筛余百分率≤20％的钢渣粉；所述矿粉为45μm筛余量百分率≤20％的矿粉；所述石膏粉为45μm筛余量百分率≤20％的石膏粉。

6.如权利要求4所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所示无熟料胶凝材的性能指标为：无熟料胶凝材的初凝时间＞45min，终凝时间＜12h，抗压强度＞10.0Mpa。

7.如权利要求1所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料，其特征在于，所述速凝剂为水玻璃；所述增塑剂为BQ-SJ型或SBT型增塑剂。

8.如权利要求1-7任一所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、按照配比称取各原料：钢渣颗粒料、无熟料胶凝材、速凝剂和增塑剂；

(2)、将称取的各原料放在强制式搅拌机内，按照配比加水进行搅拌，搅拌均匀后形成浆体材料，即得到所述以钢渣为主要原料的罐底保护材料。

9.如权利要求1-7任一所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法，包括如下步骤：将以钢渣为主要原料的罐底保护材料喷补到热态渣罐的罐底内壁，凝结后形成罐底保护层。

10.如权利要求1-7任一所述的以钢渣为主要原料的钢渣渣罐的罐底保护材料喷补渣罐罐底的方法，其特征在于，所述热态渣罐的余热温度为100-500℃；所述罐底保护层的平均厚度为15-30cm，其中罐底底部的厚度为30-50cm，且渣灌最低部位到罐底保护层上边沿的高度控制为50-80cm。

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