CN102617157B - 一种炮泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种易开口、防渗铁、抗渣铁浸蚀抑制扩孔的炮泥及其制备方法，包括如下步骤：将焦粉、沥青、碳化硅、刚玉、氮化硅铁、绢云母、球粘土、蓝晶石、金属硅、金属铝和活性α-Al2O3微粉的干料混合均匀，加入煤焦油和煤焦油改性酚醛树脂作为结合剂，碾压后，再加入煤焦油改性酚醛树脂碾压后既得，本发明在具体实施过程中，可根据高炉生产工艺操作制度，对炮泥中的各项组分进行相应的调整，从而在易开口、防渗铁、抗渣铁浸蚀抑制扩孔等方面，获得理想的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高炉用耐火材料，还特别涉及一种炮泥及其制备方法。
背景技术
近些年随着冶炼技术装备水平的不断提高和对高炉综合能耗的要求，我国较有实力的钢铁公司，先后建造了4000立方米以上的大型高炉，大型高炉也因其通铁量大，对铁口炮泥质量的要求越来越高。总体上讲，高炉铁口用炮泥堵上时，出铁通道内要填充满炮泥，并在炉缸内形成泥包，使铁口维持足够的深度；出铁时要求炮泥维持稳定的孔径，出铁均匀；出完铁后，要尽量避免大量焦炭和半熔融的粘液喷出。每天高炉的出铁口都要反复多次被打开和充填，炽热的铁水和渣液对铁口炮泥产生物理和化学侵蚀。如果炮泥质量差，使用时就会出现潮铁口、浅铁口、断铁口、跑大流、减压、放风、烧坏炉前设备等一系列问题，影响正常生产，甚至造成人身伤害事故。
总之，高炉堵铁口用炮泥的质量和使用性能，直接影响着高炉生产过程的稳定顺行，大型高炉日出铁量一般在一万吨或一万吨以上，加上冶炼过程形成的铁渣，每小时约有600吨左右的渣铁需要从铁口排除炉外，必须采取重叠出铁的作业方式。而采用现有技术生产的高炉炮泥不能够完全满足大型高炉的要求，时常会造成由于铁口扩孔严重被迫提前堵口，从而导致不能按时排净渣铁，高炉被迫减风，严重影响高炉的正常生产和稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种易开口、防渗铁和抗渣铁浸蚀抑制扩孔的炮泥及其制备方法。
具体技术方案由如下步骤实现：
一种炮泥，包括如下原料：
焦粉9-12重量份 沥青2-5重量份 碳化硅15-20重量份
刚玉40-50重量份 氮化硅铁8-14重量份 绢云母2-6重量份
球粘土10-15重量份 蓝晶石4-6重量份
金属硅1-3重量份 金属铝1-3重量份
活性α-Al2O3微粉1-5重量份
其中，结合剂包括煤焦油6-9重量份和煤焦油改性酚醛树脂6-9重量份。
优选地，所述的原料配比关系还可以为：
焦粉12重量份 沥青4重量份 碳化硅18重量份
刚玉35重量份 氮化硅铁8重量份 绢云母3重量份
球粘土10重量份 蓝晶石5重量份
金属硅1重量份 金属铝1重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述原料配比关系还可以为：
焦粉9重量份 沥青3重量份 碳化硅16重量份
刚玉32重量份 氮化硅铁14重量份 绢云母2重量份
球粘土12重量份 蓝晶石5重量份
金属硅2重量份 金属铝2重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述原料配比关系还可以为：
焦粉10重量份 沥青3重量份 碳化硅20重量份
刚玉30重量份 氮化硅铁10重量份 绢云母4重量份
球粘土12重量份 蓝晶石5重量份
金属硅1.5重量份 金属铝1.5重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述焦粉包括如下组分：
固定碳82-100重量份 挥发分0.1-3重量份
全硫0.1-1重量份 水分0.1-2重量份。
优选地，所述煤焦油改性酚醛树脂中固含量不小于85％。
优选地，所述煤焦油改性酚醛树脂中残碳量40-100重量份，游离酚0.1-1重量份，水分0.1-2重量份。
优选地，所述碳化硅中碳化硅含量为97％。
优选地，所述刚玉中Al2O3含量大于95％。
一种炮泥的制备方法，包括如下步骤：
将9-12重量份的焦粉、2-5重量份的沥青、15-20重量份的碳化硅、40-50重量份的刚玉、8-14重量份的氮化硅铁、2-6重量份的绢云母、10-15重量份的球粘土、4-6重量份的蓝晶石、1-3重量份的金属硅、1-3重量份的金属铝、1-5重量份的活性α-Al2O3微粉的干料混合均匀，加入6-9重量份的煤焦油和4-5重量份的煤焦油改性酚醛树脂作为结合剂，碾压后，再加入2-4重量份的煤焦油改性酚醛树脂碾压后既得。
优选地，所述的原料配比关系还可以为：
焦粉12重量份 沥青4重量份 碳化硅18重量份
刚玉35重量份 氮化硅铁8重量份 绢云母3重量份
球粘土10重量份 蓝晶石5重量份
金属硅1重量份 金属铝1重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述原料配比关系还可以为：
焦粉9重量份 沥青3重量份 碳化硅16重量份
刚玉32重量份 氮化硅铁14重量份 绢云母2重量份
球粘土12重量份 蓝晶石5重量份
金属硅2重量份 金属铝2重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述原料配比关系还可以为：
焦粉10重量份 沥青3重量份 碳化硅20重量份
刚玉30重量份 氮化硅铁10重量份 绢云母4重量份
球粘土12重量份 蓝晶石5重量份
金属硅1.5重量份 金属铝1.5重量份
活性α-Al2O3微粉3重量份
其中，结合剂包括煤焦油7重量份和煤焦油改性酚醛树脂7重量份。
优选地，所述焦粉包括如下组分：
固定碳82-100重量份 挥发分0.1-3重量份
全硫0.1-1重量份 水分0.1-2重量份。
优选地，所述煤焦油改性酚醛树脂中固含量不小于85％。
优选地，所述煤焦油改性酚醛树脂中残碳量40-100重量份，游离酚0.1-1重量份，水分0.1-2重量份。
优选地，所述碳化硅中碳化硅含量为97％。
优选地，所述刚玉中A12O3含量大于95％。
本发明提供的大型高炉用炮泥，引入了氮化硅铁、金属铝、金属硅以及改性焦油树脂，使炮泥在不同的温度范围内，均具有较好的结构强度。而部分金属相的引入，很大程度上改善了高炉炮泥的高温强度及抗氧化性能，使炮泥在出铁过程中抵抗渣铁浸蚀和抗冲刷能力显著加强。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
实施例1：
本发明实施例提供的一种炮泥是按照以下要求进行配料：粒度为1-0mm的焦粉原料12kg，粒度为1-0mm沥青原料4kg，粒度为1.5～0mm的碳化硅原料18kg，粒度为3～0mm刚玉原料35kg，粒度小于0.074mm氮化硅铁原料8kg，粒度小于0.088绢云母原料3kg，粒度小于0.088球粘土原料10kg，80目蓝晶石原料5kg，粒度小于0.074mm金属铝原料1kg，粒度小于0.074mm金属硅原料1kg，5μα氧化铝原料3kg。
将上述各种原料按照本发明比例进行配料，将配好的各种原料混合均匀，加入即热至60℃改性焦油树脂结合剂7kg和加热至60℃的焦油结合剂4kg，碾压15分钟后，再加入剩余3kg的焦油结合剂碾压20分钟即可出料，将成型机挤出的泥，用塑料膜包装，长度控制在270mm-300mm之间。塑膜包装要求严密，无露泥现象。
将炮泥制备成一定尺寸的试样块，检测其物理性能为：200℃×8h体积密度：2.29g/cm3，1350℃×3h耐压强度：28MPa，1350℃×3h线变化率0.32％。
本发明添加了多种在不同温度下使炮泥具有足够强度的材料，沥青、焦油、改性焦油树脂除了使炮泥具有一定的可塑性便于炮泥压入铁口，在400℃开始结焦，使炮泥具有一定强度；绢云母、氮化硅铁、金属铝、金属硅可以给炮泥在中温阶段提供足够的强度，另外金属铝、金属硅还起到抗氧化防止脱碳以及利于炮泥烧结时气体的排出；在1100℃以上时，球粘土开始烧结，从而保证了炮泥在高温阶段具有较好的强度；刚玉、碳化硅具有优良的高温性能，在高温下不被融化，抵抗渣铁的浸蚀和冲刷；焦粉在高温下的残炭可以防止渣铁的侵润，并具有良好的透气性，有利于铁口的打开。
对于大型高炉用炮泥是专门为4000立方米及以上高炉研制开发的炮泥，本发明在具体实施过程中，可根据高炉生产工艺操作制度，对炮泥中的各项组分进行相应的调整，从而在易开口、防渗铁、抗渣铁浸蚀抑制扩孔等方面，获得理想的使用效果。
实施例2
本发明实施例提供的另外一种炮泥是按照以下要求进行配料：粒度为1-0mm的焦粉原料9kg，粒度为1-0mm沥青原料3kg，粒度为1.5～0mm的碳化硅原料16kg，粒度为3～0mm刚玉原料32kg，粒度小于0.074mm氮化硅铁原料14kg，粒度小于0.088绢云母原料2kg，粒度小于0.088球粘土原料12kg，80目蓝晶石原料5kg，粒度小于0.074mm金属铝原料2kg，粒度小于0.074mm金属硅原料2kg，5μα氧化铝原料3kg。
将上述各种原料按照本发明比例进行配料，将配好的各种原料混合均匀，加入即热至60℃改性焦油树脂结合剂7kg和加热至60℃的焦油结合剂4kg，碾压15分钟后，再加入3kg的焦油结合剂碾压20分钟即可出料，将成型机挤出的泥，用塑料膜包装，长度控制在270mm-300mm之间。塑膜包装要求严密，无露泥现象。
将炮泥制备成一定尺寸的试样块，检测其物理性能为：200℃×8h体积密度：2.35g/cm3，1350℃×3h耐压强度：34MPa，1350℃×3h线变化率0.06％。
实施例3
本发明实施例还提供的一种炮泥是按照以下要求进行配料：粒度为1-0mm的焦粉原料10kg，粒度为1-0mm沥青原料3kg，粒度为1.5～0mm的碳化硅原料20kg，粒度为3～0mm刚玉原料30kg，粒度小于0.074mm氮化硅铁原料10kg，粒度小于0.088绢云母原料4kg，粒度小于0.088球粘土原料12kg，80目蓝晶石原料5kg，粒度小于0.074mm金属铝原料1.5kg，粒度小于0.074mm金属硅原料1.5kg，5μα氧化铝原料3kg。
将上述各种原料按照本发明比例进行配料，将配好的各种原料混合均匀，加入即热至60℃改性焦油树脂结合剂7kg和加热至60℃的焦油结合剂4kg，碾压15分钟后，再加入3kg的焦油结合剂碾压20分钟即可出料，将成型机挤出的泥，用塑料膜包装，长度控制在270mm-300mm之间。塑膜包装要求严密，无露泥现象。
将炮泥制备成一定尺寸的试样块，检测其物理性能为：200℃×8h体积密度：2.36g/cm3，1350℃×3h耐压强度：30MPa，1350℃×3h线变化率0.18％。
为了说明和证明本发明实施例提供的炮泥的有益效果，分别以本实施例中3组炮泥为实验组，与表1中所述对照组进行炮泥理化性能测试和使用效果测试，具体结果如下：
一、炮泥理化性能研究
实验组：实验组1由实施例1制备、实验组2由实施例2制备和实验组3由实验例3制备。
对照组组分如表1：
表1对照组各组分配比关系表
按照常规工艺对表1中各组分进行制备，将实验组和对照组分别理化性能指标分别测试，结果如表2：
表2：实验组和对照组理化性能对比表
| 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 体密g/cm3 | 2.29 | 2.35 | 2.36 | 2.17 | 2.13 | 2.14 |
| 耐压强度MPa | 28 | 34 | 30 | 18 | 21 | 23 |
| 1350℃线变化％ | 0.32 | 0.06 | 0.18 | -0.37 | -0.12 | -0.15 |
从表上我们可以看出，经过本发明生产出得炮泥均具有良好的可塑性，检测得到的各项高温指标均优于目前技术生产的炮泥，同时，在三个试验组中，从体密、耐压轻度和1350℃重烧线变化来看，由实施例1制备的实验组1高温强度更高，烧后线变化率更小，更有利于大型高炉出铁稳定。
二、炮泥使用效果研究
将实验例1制备的三组实验组和对照组进行使用效果测试，测试结果如表3.
表3对照组与实验组使用效果对比表
从表3可以看出，本发明所制备的炮泥经过大高炉使用，其新压入的炮泥与铁口孔道内的旧泥之间烧结附着性好，抗渣铁浸蚀和冲刷能力强，铁流稳定，完全可以满足4000立方米及以上大型高炉对炮泥的性能要求。
Claims (5)
1.一种炮泥，其特征在于，包括如下原料：
焦粉 12重量份 沥青 4重量份 碳化硅 18重量份
刚玉 35重量份 氮化硅铁 8重量份 绢云母 3重量份
球粘土 10重量份 蓝晶石 5重量份
金属硅 1重量份 金属铝 1重量份
活性α-Al2O3微粉 3重量份
其中，结合剂包括煤焦油 7重量份和煤焦油改性酚醛树脂 7重量份。
2.根据权利要求1所述的炮泥，其特征在于，所述焦粉包括如下组分：
固定碳 82-100重量份 挥发分 0.1-3重量份
全硫 0.1-1重量份 水分 0.1-2重量份。
3.根据权利要求1所述的炮泥，其特征在于，所述煤焦油改性酚醛树脂中固含量占85%以上。
4.根据权利要求3所述的炮泥，其特征在于，所述煤焦油改性酚醛树脂中残碳量40-100重量份，游离酚 0.1-1重量份，水分0.1-2重量份。
5.根据权利要求1所述的炮泥，其特征在于，所述刚玉中Al2O3含量大于95%。
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