CN102746006B - 铁水脱硫搅拌桨用修补料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，它由修补料基料和适量的添加剂混合而成。修补料基料按重量配比由45～65%的普通高铝矾土，3～8%的焦宝石，10～20%的红柱石，20～28%的耐火粘土，1～5%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由≤0.5%的三聚磷酸钠或≤0.5%的三聚氰胺；≤0.5%的硅酸铝纤维碎棉或≤0.5%的有机纤维，这两类添加剂配合使用，添加量不能为零。本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种原料来源广泛，成本低廉，性能优良的铁水脱硫搅拌桨用修补料，该修补料在搅拌桨上进行修补，可使KR脱硫搅拌桨的平均使用寿命提高30次以上。
Description
技术领域
本发明属于转炉炼钢前铁水预处理用耐火材料领域，具体地说涉及一种铁水脱硫搅拌桨用修补料。
背景技术
目前，国内外冶金企业在转炉炼钢前进行铁水炉外搅拌脱硫时，大中型炼钢企业大部分采用KR搅拌桨进行脱硫，其中在线维护使用的修补料大多采用焦宝石为主材质的耐火料。
以钢厂所使用的KR搅拌桨用修补料为例，它的主要原料为焦宝石，其主要成分按重量百分比AI2O3≥55%,SiO2≥20%,其理化指标：抗压强度（110℃×24h）≥20Mpa，抗压强度（1500℃×3h）≥58Mpa；体积密度（110℃×24h）≥2.3g/cm3,体积密度（1500℃×3h）≥2.2g/cm3，烧后线变化（1500℃×3h）为±0.3%。
通过对上述KR铁水搅拌脱硫现场调研和该搅拌桨修补料破损状况的考察，发现修补料破损的主要形式是冲刷，开裂，热剥落等现象，一方面说明现有焦宝石质修补料在实际使用温度条件下不能进行良好的烧结，致使衬体组织疏松，结合强度较低，从而为维护搅拌桨使用寿命带来不利因素。统计数据表明：莱钢型钢炼钢厂KR搅拌桨修补料目前使用3～4次就脱落，严重影响搅拌桨使用寿命。另一方面焦宝石原材料的采用，还大大增加了搅拌桨后期维护成本，增加了供应方的材料成本。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种原料来源广泛，成本低廉，性能优良的铁水脱硫搅拌桨用修补料，该修补料在搅拌桨上进行修补，可使KR脱硫搅拌桨的平均使用寿命提高30次以上。
为达到上述目的，本发明根据铁水KR搅拌脱硫预处理的工艺过程和搅拌桨的使用特点，设计了一种铁水脱硫搅拌桨用修补料。
一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，由修补料基料和添加剂混合而成，其特征在于：修补料基料按重量配比由45～65%的高铝矾土，3～8%的焦宝石，10～20%的红柱石，20～28%的耐火粘土，1～5%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由≤0.5%的三聚磷酸钠或≤0.5%的三聚氰胺中的一种、以及≤0.5%的硅酸铝纤维碎棉或≤0.5%的有机纤维中的一种，配合使用，添加剂的总添加量不能为零。
上述修补料基料较佳的重量配比为：基料按重量配比由50～60%的高铝矾土，4～7%的焦宝石，12～18%的红柱石，22～26%的耐火粘土，2～4%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由≤0.2%的三聚磷酸钠或≤0.2%的三聚氰胺中的一种、以及≤0.2%的硅酸铝纤维棉或≤0.2%的有机纤维中的一种，这两类添加剂配合使用，添加剂的总添加量不能为零。
耐火粘土是指耐火度大于1580℃、可做耐火材料的粘土和用作耐火材料的铝土矿。它们除具有较高的耐火度外，在高温条件下能保持体积的稳定性，并具有抗渣性、对急冷急热的抵抗性，以及一定的机械强度，因此经煅烧后异常坚定。
纯铝酸钙水泥，是用高纯氧化钙和氧化铝经高温烧结而成以氧化铝的含量在70-80%左右的水硬性结合剂。由于此产品氧化铝含量较高，各种杂质成分相对较低。特别是CA相（铝酸一钙）和CA2（铝酸二钙）的合理搭配，使得此产品不仅能赋予不定型耐火材料很高的机械性能，还使其具有优异的高温表现，非常适用高温环境。具有低杂质，结合强度高，凝结时间稳定等优点。
有机纤维是由有机聚合物制成的纤维或利用天然聚合物经化学处理而制成的纤维。如粘胶纤维、锦纶、涤纶及芳纶等。或者指符合有机标准的天然植物纤维或动物纤维，如有机棉、有机麻、有机丝、有机羊毛等。本发明对有机纤维没有特别限定。硅酸铝纤维棉或有机纤维做为防爆剂。
进一步地，上述修补料基料优选的粒度级配为：高铝矾土粒度为1～3毫米和200目细粉，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为0.1～1毫米和200目细粉。
其理化指标：抗压强度（110℃×24h）≥28Mpa，抗压强度（1500℃×3h）≥65Mpa；体积密度（110℃×24h）≥2.9g/cm3,体积密度（1500℃×3h）≥2.8g/cm3，烧后线变化（1500℃×3h）为≤±0.2%。与现在使用的修补料相比具有高温下更高的强度，体积密度更高，线变化率更小，在现场使用时具有高的高温强度，耐冲刷性增强，附着力更强，不易脱落等优点。
烧后线变化又称残余线变化、重烧线变化或高温体积稳定性。耐火制品加热至高温后，制品尺寸(长度)发生的不可逆变化，以%表示，正值表示膨胀，称重烧线膨胀；负值表示收缩，称重烧线收缩。可通过实验测得。它是将耐火制品试样加热到规定的温度，保温一定时间，冷却至室温后其长度所产生的残余膨胀或收缩。测定时采用的温度时间，应按照每种制品技术标准的规定。这也是表达高温体积稳定性的一个方面，是耐火制品的一项重要质量指标。烧后线变化（1500℃×3h）为≤±0.2%的含义是，将本发明的修补料试样加热到规定的温度，保温一定时间，冷却至室温后其长度所产生的残余膨胀≤0.2%，产生的残余收缩≤0.2%。
浇注料烧后线变化的测定按YB 2202的规定进行，1500℃恒温3h。抗压强度的测定按YB 2204的规定进行。
体积密度的测定按照《耐火材料颗粒体积密度检测方法》(GB/T2999-2002)进行。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的制备方法，包括下列步骤：
1、按配方称量好的高铝矾土，焦宝石，红柱石，耐火粘土，纯铝酸钙水泥提前倒入搅拌机进行预混，预混时间5～30分钟。
2、再倒入添加剂进行充分搅拌，搅拌时间8～30分钟，最后装袋。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时用先加入磷酸二氢铝，添加量为搅拌桨用修补料总重量的5～7%，进行初混，初混时间2～10分钟，再加入水，加入量为搅拌桨用修补料总重量的6～8%，进行充分搅拌，搅拌时间5～15分钟，搅拌完后待用。
优选的，铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时用磷酸二氢铝和水按1：1比例，添加量为搅拌桨用修补料总重量的12～13%。
优选的，铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，包括下列步骤：
1、称量一定总重的搅拌桨用修补料倒入搅拌机，加入总重的6%～6.5%磷酸二氢铝进行初混，初混时间2～8分钟。
2、再加入总重的6%～6.5%的水，进行充分搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌完后待用。
本发明从改善铁水搅拌器使用温度条件下修补料的烧结性，热震稳定性，施工性能，使用要求等角度出发，并充分考虑原料的来源与性价比，选用普通高铝矾土为修补料的骨料原料，不仅改善了脱硫搅拌桨修补料的烧结状况，而且可以有效降低了修补料的制作成本，为了进一步完善修补料的施工性能与使用性能，在修补料基料中增加适量的添加剂，包括粘合剂，减水剂，防爆剂。耐火粘土为粘合剂，三聚磷酸钠或三聚氰胺为减水剂，硅酸铝纤维棉或有机纤维为防爆剂，根据耐火原料致密堆积的原则，结合具体实验，探索出了修补料的最佳骨料颗粒级配与粉料级配。
归纳起来，本发明的铁水脱硫搅拌桨用修补料具有如下优点：
其一，本发明的铁水脱硫搅拌桨用修补料的原料选择价格低廉，来源广泛的高铝矾土为主要原料，大幅度降低了耐火材料的生产成本，降低耐火材料的生产成本10%。
其二，本发明的修补料在铁水搅拌脱硫的使用条件下烧结状况良好，结合强度高。本发明通过选择烧结温度低的高铝矾土与焦宝石为骨料，有效改善了骨料与粉料之间的烧结状况，提高了使用条件下搅拌桨修补料的耐冲刷性和抗剥落性，耐冲刷性和抗剥落性分别提高5%和6%。
其三，本发明的修补料通过基料的合理选择和添加剂中增强剂，减水剂，防爆剂等的合理组配，使修补料具有良好的施工性能和优良的使用性能。
其四，采用本发明的修补料对KR搅拌桨进行修补，成本低廉，平均可以在原桨龄的基础上提高30次以上。
具体实施方式
以下实施例是本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，由修补料基料和添加剂混合而成，其特征在于：修补料基料按重量配比由52%的高铝矾土，5%的焦宝石，13%的红柱石，28%的耐火粘土，2%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.3%的三聚磷酸钠和0.2%的硅酸铝纤维棉构成。
其理化指标：抗压强度（110℃×24h）29Mpa，抗压强度（1500℃×3h）66Mpa；体积密度（110℃×24h）2.95g/cm3,体积密度（1500℃×3h）2.82g/cm3，烧后线变化（1500℃×3h）为±0.2%。
高铝矾土粒度为1～3毫米，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为200目细粉。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的制备方法，包括下列步骤：
1、按配方称量好的高铝矾土，焦宝石，红柱石，耐火粘土，纯铝酸钙水泥提前倒入搅拌机进行预混，预混时间5分钟。
2、再倒入添加剂进行充分搅拌，搅拌时间8分钟，最后装袋。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时用先加入磷酸二氢铝，添加量为搅拌桨用修补料总重量的5.5%，进行初混，初混时间2分钟，再加入水，加入量为搅拌桨用修补料总重量的6%，进行充分搅拌，搅拌时间5分钟，搅拌完后待用。
实施例2
其它同实施例1，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.3%的三聚氰胺和0.2%的硅酸铝纤维棉构成。
高铝矾土粒度为200目细粉，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为0.1～1毫米。
实施例3
其它同实施例1，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.3%的三聚磷酸钠和0.2%的有机纤维的一种构成。
实施例4
其它同实施例1，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.3%的三聚氰胺和0.2%的有机纤维的一种构成。
实施例5
一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，由修补料基料和添加剂混合而成，其特征在于：修补料基料按重量配比由55%的普通高铝矾土，4%的焦宝石，16%的红柱石，20%的耐火粘土，5%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.25%的三聚磷酸钠和0.4%的硅酸铝纤维棉或构成。
高铝矾土粒度为200目细粉，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为0.1～1毫米。
其理化指标：抗压强度（110℃×24h）28.5Mpa，抗压强度（1500℃×3h）65Mpa；体积密度（110℃×24h）2.91g/cm3,体积密度（1500℃×3h）2.85g/cm3，烧后线变化（1500℃×3h）为±0.18%。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的制备方法，包括下列步骤：
1、按配方称量好的高铝矾土，焦宝石，红柱石，耐火粘土，纯铝酸钙水泥提前倒入搅拌机进行预混，预混时间8分钟。
2、再倒入添加剂进行充分搅拌，搅拌时间10分钟，最后装袋。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时用先加入磷酸二氢铝，添加量为搅拌桨用修补料总重量的6%，进行初混，初混时间3分钟，再加入水，加入量为搅拌桨用修补料总重量的7%，进行充分搅拌，搅拌时间6分钟，搅拌完后待用。
实施例6
其它同实施例5，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.25%的三聚氰胺和0.4%的有机纤维构成。
实施例7
一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，由修补料基料和添加剂混合而成，其特征在于：修补料基料按重量配比由58%的普通高铝矾土，5%的焦宝石，10%的红柱石，24%的耐火粘土，3%的纯铝酸钙水泥构成。添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.5%的三聚磷酸钠和0.5%的硅酸铝纤维棉构成。
高铝矾土粒度为1～3毫米，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为200目细粉。
其理化指标：抗压强度（110℃×24h）29.5Mpa，抗压强度（1500℃×3h）65Mpa；体积密度（110℃×24h）2.95g/cm3,体积密度（1500℃×3h）2.83g/cm3，烧后线变化（1500℃×3h）为±0.17%。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的制备方法，包括下列步骤：
1、按配方称量好的高铝矾土，焦宝石，红柱石，耐火粘土，纯铝酸钙水泥提前倒入搅拌机进行预混，预混时间10分钟。
2、再倒入添加剂进行充分搅拌，搅拌时间12分钟，最后装袋。
铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时用先加入磷酸二氢铝，添加量为搅拌桨用修补料总重量的6.5%，进行初混，初混时间6分钟，再加入水，加入量为搅拌桨用修补料总重量的6.5%，进行充分搅拌，搅拌时间9分钟，搅拌完后待用。
本发明的搅拌桨用修补料，非常适合于急冷急热工况条件下，对耐火工作衬进行修补，尤其适合于铁水预处理领域KR脱硫搅拌桨衬体的修补。
实施例8
其它同实施例7，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.5%的三聚磷酸钠和0.5%的有机纤维构成。
实施例9
其它同实施例7，不同之处在于：
添加剂以所述修补料基料的总重量为计量基准（100％），由0.5%的三聚磷酸钠和0.5%的有机纤维构成。
Claims (5)
1.一种铁水脱硫搅拌桨用修补料，由修补料基料和添加剂混合而成，其特征在于：修补料基料按重量配比由45～65%的高铝矾土，3～8%的焦宝石，10～20%的红柱石，20～28%的耐火粘土，1～5%的纯铝酸钙水泥构成；添加剂以所述修补料基料的总重量为100％计量基准，由≤0.5%的三聚磷酸钠或≤0.5%的三聚氰胺中的一种、以及≤0.5%的硅酸铝纤维棉或≤0.5%的有机纤维中的一种，配合使用，添加剂的总添加量不能为零；铁水脱硫搅拌桨用修补料的理化指标为：110℃×24h的抗压强度≥28Mpa，1500℃×3h的抗压强度≥65Mpa；110℃×24h的体积密度≥2.9g/cm3, 1500℃×3h的体积密度≥2.8g/cm3，1500℃×3h的烧后线变化为≤±0.2%；
所述修补料基料粒度级配为：高铝矾土粒度为1～3毫米和200目细粉，焦宝石粒度为0.1～1毫米，红柱石粒度为0.1～1毫米和200目细粉。
2.如权利要求1所述的铁水脱硫搅拌桨用修补料，其特征在于：所述的修补料基料的重量配比为：基料按重量配比由50～60%的高铝矾土，4～7%的焦宝石，12～18%的红柱石，22～26%的耐火粘土，2～4%的纯铝酸钙水泥构成；
添加剂以所述修补料基料的总重量为100％计量基准，由≤0.2%的三聚磷酸钠或≤0.2%的三聚氰胺中的一种、以及≤0.2%的硅酸铝纤维碎棉或≤0.2%的有机纤维中的一种，这两类添加剂配合使用，添加剂的总添加量不能为零。
3.如权利要求1或2任一项所述的铁水脱硫搅拌桨用修补料的制备方法，包括下列步骤：
1）按配方称量好的高铝矾土，焦宝石，红柱石，耐火粘土，纯铝酸钙水泥提前倒入搅拌机进行预混，预混时间5～30分钟；
2）再倒入添加剂进行充分搅拌，搅拌时间8～30分钟，最后装袋。
4.如权利要求1或2任一项所述的铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，使用时先加入磷酸二氢铝，添加量为搅拌桨用修补料总重量的5～7%，进行初混，初混时间2～10分钟；然后加入水，加入量为搅拌桨用修补料总重量的6～8%，进行充分搅拌，搅拌时间5～15分钟，搅拌完后待用。
5.如权利要求1所述的铁水脱硫搅拌桨用修补料的使用方法，包括下列步骤：
1）称量一定总重的搅拌桨用修补料倒入搅拌机，加入总重的6%～6.5%磷酸二氢铝进行初混，初混时间2～8分钟；
2）再加入总重的6%～6.5%的水，进行充分搅拌，搅拌时间5～10分钟，搅拌完后待用。
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