CN102633513B

CN102633513B - 一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料

Info

Publication number: CN102633513B
Application number: CN 201210139880
Authority: CN
Inventors: 刘永峰; 刘开琪; 王秉军; 丁钰; 赵宏伟
Original assignee: New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd; China Iron and Steel Research Institute Group
Current assignee: Beijing Gangyan New Metallurgy Engineering Design Co ltd
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2032-05-08
Also published as: CN102633513A

Abstract

本发明属于耐火材料领域，涉及一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，包括主料和外加剂，其中主料的组分按质量百分比为：高铝颗粒50-70％，高铝细粉10-20％，碳化硅10-25％，氧化硅微粉1-3％，氧化铝微粉4-10％，铝酸盐水泥1-3％；外加剂按上述主料总质量为100％，各外加剂组分的质量百分比为：复合防爆剂1-3％，硅溶胶1-3％，抗渣润湿剂1-5％，减水剂0.1-0.2％，可塑性原料1-5％。本发明采用鳞片石墨作为抗渣润湿剂以改善浇注料的抗侵蚀性能，采用可塑性原料和适宜的减水剂防止鳞片石墨的偏析，采用硅溶胶提高浇注料的强度。本发明的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，采用现场施工，施工结束后大火烘烤3-5小时即可通铁，致密度高，强度高，耐渣铁冲刷，抗渣渗透和侵蚀性能好，使用寿命长。

Description

一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料

技术领域

本发明属于耐火材料领域。尤其涉及一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料。

背景技术

目前，速烘防爆型耐火浇注料在我国中小型高炉的铁沟已经得到了应用。原理上，速烘防爆型耐火浇注料通过引入防爆纤维、金属铝粉、乳酸铝、偶氮二甲酰胺等复合防爆剂在基质中形成贯穿气孔和交错裂纹以达到防爆裂的效果。例如，公开号为CN102093061A的中国发明专利公开了一种非防爆型传统铁沟浇注料，以白刚玉、碳化硅为骨料，以刚玉粉、碳化硅细粉、超微粉、铝酸盐水泥为基质，外加沥青、金属氮化物、粘土、分散剂等制备而成，其110℃×24h抗折强度为6-8MPa，1450℃×3h抗折强度为8-10MPa，110℃×24h耐压强度为50-70MPa，1450℃×3h耐压强度为50-70MPa。公开号为CN101830719A的中国发明专利公开了一种防爆铁沟浇注料，以电熔板状刚玉、碳化硅、超微粉为主要原料，添加防爆剂、纯铝酸盐水泥、分散剂等制备而成，其110℃×24h抗折强度仅大于等于3MPa，1450℃×3h抗折强度仅大于等于4.5MPa，110℃×24h耐压强度仅大于等于20MPa，1450℃×3h耐压强度仅大于等于30MPa。

结合上述两篇专利文献，对比公开号为CN1661117A的中国发明专利，其公开了一种非防爆型传统铁沟浇注料，采用电熔致密刚玉和SiC为骨料，以刚玉粉、超细粉、高铝水泥为基质，外加氮化硅、金属硅、分散剂等制备而成，其110℃×24h抗折强度为5.4-5.7MPa，1450℃×3h抗折强度为5.5-5.8MPa，110℃×24h耐压强度为44-45MPa，1450℃×3h耐压强度为92.4-96.8MPa；综合分析可以得出，目前应用的速烘防爆型耐火浇注料虽然防爆性能(防爆温度可达到800℃)得到了体现，而其致密度、强度等性能指标较传统铁沟浇注料均明显下降，且一次通铁量不高。并且，速烘防爆型耐火浇注料在使用过程中的损毁主要是由于致密度差和强度低而导致的耐冲刷性差，以及由此而加剧的熔渣对浇注料基质的渗透和侵蚀等原因。因此，应该在提高防爆温度的基础上，进一步改善速烘防爆型耐火浇注料的致密度及强度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种具有致密度高、强度高、良好抗冲刷性能和抗侵蚀性能的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料。

本发明的设计思路如下：通过引入石墨以提高浇注料的抗冲刷性能和抗侵蚀性能，通过引入粘土和选择适宜的减水剂以防止石墨在基质中的偏析，通过加入硅溶胶以提高浇注料的致密度和强度，通过引入细直径的防爆纤维以提高抗熔渣侵蚀性能。

结合上述设计思路，为实现发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其中，所述耐火浇注料包括主料和外加剂，其中主料的组分按质量百分比为：高铝颗粒50-70％，高铝细粉10-20％，碳化硅10-25％，氧化硅微粉1-3％，氧化铝微粉4-10％，铝酸盐水泥1-3％；外加剂按上述主料总质量为100％，各外加剂组分的质量百分比为：复合防爆剂1-3％，硅溶胶1-3％，抗渣润湿剂1-5％，减水剂0.1-0.2％，可塑性原料1-5％。

所述复合防爆剂为铝粉、防爆纤维和偶氮二甲酰胺，其组分按质量百分比为：铝粉60-80％，防爆纤维10-20％，偶氮二甲酰胺10-20％。

所述的防爆纤维为聚丙烯纤维或聚酯纤维，且直径为2-3μm，长度为3-5mm。

所述减水剂为聚乙二醇缩聚物或聚丙烯酸盐。

所述硅溶胶的pH值为9-10、氧化硅含量20％。

所述可塑性原料为球粘土和/或膨润土。

所述抗渣润湿剂为鳞片石墨，其粒度小于10μm，固定碳含量不小于98％。

组成原料的粒度范围为：高铝颗粒：0.088mm～5mm；高铝细粉：0.045mm～0.088mm；碳化硅：0.045mm～1mm；氧化硅微粉：1-3μm；氧化铝微粉：2-5μm。

所述高铝颗粒为致密刚玉颗粒、白刚玉颗粒、特级矾土颗粒中的至少一种。

所述致密刚玉颗粒、白刚玉颗粒、特级矾土颗粒粒度范围：0.088mm～5mm。

所述高铝细粉为白刚玉细粉和/或特级矾土细粉。

所述白刚玉细粉、特级矾土细粉粒度范围：0.045mm～0.088mm。

所述高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料的性能满足：防爆温度为950-1000℃，110℃×24h体积密度为2.80-2.85g/cm³，110℃×24h抗折强度为5.5-5.8Mpa，1450℃×3h抗折强度为8.2-8.5Mpa，110℃×24h耐压强度为40-56Mpa，1450℃×3h耐压强度为65-70Mpa。

本发明各组分及其含量的设计依据为：

抗渣润湿剂1-5％：本发明的主要创新在于添加鳞片石墨作为抗渣润湿剂，其中鳞片石墨的粒度小于10μm，固定碳含量不小于98％。由于鳞片石墨与熔渣具有较小的润湿性，因此加入石墨可以降低熔渣与浇注料的润湿性，以减小熔渣对浇注料的冲刷、渗透和侵蚀，从而提高浇注料的抗冲刷性能和抗侵蚀性能。

减水剂0.1-0.2％：本发明采用聚乙二醇缩聚物或聚丙烯酸盐中的一种作为减水剂，是因为本发明在选择减水剂时，并非仅将减水效果作为选用与否的最关键因素，而且所选用的减水剂还要实现不使浆料泌水，从而避免泌水过程引起的石墨上浮、偏析、分层等现象。

可塑性原料1-5％：本发明的可塑性原料可以是球粘土或膨润土中的一种或组合。可塑性原料与石墨具有良好的润湿性，加入可塑性原料的目的在于保持石墨在混合料中的均匀性，防止石墨上浮、偏析、分层等现象。

硅溶胶1-3％：本发明的硅溶胶为碱性硅溶胶，其pH值9-10，氧化硅含量20％。硅溶胶是一种无机结合剂，引入硅溶胶的目的在于提高浇注料的常温强度和高温强度，以提高浇注料的抗冲刷性能，同时，引入硅溶胶可增强浇注料的防爆裂性能。

复合防爆剂1-3％，本发明的防爆纤维为聚丙烯纤维或聚酯纤维中的一种，其直径2-3μm，长度3-5mm。添加防爆纤维可提高浇注料的强度和防爆裂性能，除考虑这一因素外，更重要的是：通过减小纤维直径以降低熔渣的毛细管作用。由于纤维在高温环境下使用，会发生碳化收缩，从而在浇注料内部留下较多的通道，纤维越粗，通道直径越大，渣铁越容易渗透和侵蚀，而纤维直径越细，通道直径越细，加上石墨与熔渣的不润湿性，从而减弱熔渣对浇注料润湿、渗透和侵蚀。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料不但防爆温度高，而且致密度高、强度高，具有良好抗冲刷性能和抗侵蚀性能；

(2)本发明的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料采用现场施工，施工结束后大火烘烤3-5小时即可通铁，无需长时间烘烤，节约能源。

具体实施方式

实施例一

高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其组成配比为(重量百分比)：致密刚玉颗粒20％、白刚玉颗粒35.5％、白刚玉细粉15％、碳化硅20％、氧化硅微粉2％、氧化铝微粉5％、铝酸盐水泥2.5％，外加防爆纤维0.2％、金属铝粉1％、偶氮二甲酰胺0.2％、硅溶胶3％、鳞片石墨4％、聚乙二醇缩聚物减水剂0.15％、膨润土3％。

实施例二

高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其组成配比为(重量百分比)：白刚玉颗粒20％、特级矾土颗粒40.5％、白刚玉细粉15％、碳化硅15％、氧化硅微粉3％、氧化铝微粉4％、铝酸盐水泥2.5％，外加防爆纤维0.2％、金属铝粉1％、偶氮二甲酰胺0.3％、硅溶胶3％、鳞片石墨3％、聚丙烯酸钠减水剂0.17％、膨润土3％。

实施例三

高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其组成配比为(重量百分比)：特级矾土颗粒58％、特级矾土细粉15％、碳化硅18％、氧化硅微粉2％、氧化铝微粉4％、铝酸盐水泥3％，外加防爆纤维0.2％、金属铝粉0.8％、偶氮二甲酰胺0.2％、硅溶胶1％、鳞片石墨2％、聚丙烯酸钠减水剂0.15％、球粘土2％。

表1列出了实施例一至三的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料的性能指标。从表1所示的性能指标分析可知：本发明的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料防爆温度为950-1000℃，110℃×24h体积密度为2.80-2.85g/cm³，110℃×24h抗折强度为5.5-5.8Mpa，1450℃×3h抗折强度为8.2-8.5Mpa，110℃×24h耐压强度为40-56Mpa，1450℃×3h耐压强度为65-70Mpa，其不但防爆温度高于现有技术中的速烘防爆型耐火浇注料，而且致密度及强度性能指标优于现有技术。

表1.高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料性能指标

Claims

1.一种高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述耐火浇注料包括主料和外加剂，其中主料的组分按质量百分比为：高铝颗粒50-70%，高铝细粉10-20%，碳化硅10-25%，氧化硅微粉1-3%，氧化铝微粉4-10%，铝酸盐水泥1-3%；外加剂按上述主料总质量为100%，各外加剂组分的质量百分比为：复合防爆剂1-3%，硅溶胶1-3%，抗渣润湿剂1-5%，减水剂0.1-0.2%，可塑性原料1-5%；其中，

所述复合防爆剂为铝粉、防爆纤维和偶氮二甲酰胺，其组分按质量百分比为：铝粉60-80%，防爆纤维10-20%，偶氮二甲酰胺10-20%；

所述的防爆纤维为聚丙烯纤维或聚酯纤维，且直径为2-3μm，长度为3-5mm；

所述减水剂为聚乙二醇缩聚物或聚丙烯酸盐；

所述硅溶胶的pH值为9-10、氧化硅含量20%；

所述可塑性原料为球粘土和/或膨润土；

所述抗渣润湿剂为鳞片石墨，其粒度小于10μm，固定碳含量不小于98%。

2.根据权利要求1所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：组成原料的粒度范围为：高铝颗粒：0.088mm～5mm；高铝细粉：0.045mm～0.088mm；碳化硅：0.045mm～1mm；氧化硅微粉：1-3μm；氧化铝微粉：2-5μm。

3.根据权利要求1所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述高铝颗粒为致密刚玉颗粒、白刚玉颗粒、特级矾土颗粒中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述致密刚玉颗粒、白刚玉颗粒、特级矾土颗粒粒度范围：0.088mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述高铝细粉为白刚玉细粉和/或特级矾土细粉。

6.根据权利要求5所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述白刚玉细粉、特级矾土细粉粒度范围：0.045mm～0.088mm。

7.据权利要求1所述的高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料，其特征在于：所述高炉铁沟用速烘防爆型耐火浇注料的性能满足：防爆温度为950-1000℃，110℃×24h体积密度为2.80-2.85g/cm³，110℃×24h抗折强度为5.5-5.8Mpa，1450℃×3h抗折强度为8.2-8.5Mpa，110℃×24h耐压强度为40-56Mpa，1450℃×3h耐压强度为65-70Mpa。