CN103113120B - 一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，属于不定型耐火材料技术领域。所述喷涂料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：电熔刚玉45～60％；碳化硅15～35％；微粉5～15％；高效防氧化剂2～6％；促凝剂氧化镁1～2％；聚丙烯防爆纤维或/和水溶性纤维0.05～0.2％；球沥青2-4％；所述结合剂是比重为1.3-1.4g/cm³的液态磷酸二氢铝，以喷涂料主材料的总重量为1计算，外加液体磷酸二氢铝11～16％。本发明的材料附着率高，与铁沟残衬的结合性好，抗渣铁侵蚀及冲刷能力强，使用寿命长，热态施工完毕后无需烘烤即可投入使用，可以大幅提高铁沟主沟的一代沟役水平，经济效益突出。

Description

一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料

技术领域

本发明属于不定型耐火材料技术领域，具体涉及一种以液体磷酸二氢铝为结合剂的用于使用环境恶劣的高炉出铁场铁沟部位的喷涂料。

背景技术

现有技术中，高炉出铁场是炼铁工艺的重要一环。近几年来，随着高炉的大型化和强化冶炼，渣铁量增加，渣铁温度提高，出铁场工作层用耐火材料的使用环境日益恶劣。尤其是主沟落铁点处，由于受高温熔渣的冲刷，损毁更快，大型高炉铁沟一代沟役的通铁量一般只有12万吨左右，修补过于频繁，吨铁耐材消耗量大，不利于稳定高效出铁。为了提高主沟落铁点处的使用寿命，最好的办法是采用热喷涂的方法对该处进行热态修补，但是现有技术中尚未有适应炉前操作条件下的高性能铁沟热喷涂料。国内现有的铁沟热喷涂料多为水泥结合，存在附着性差，新旧材料的结合性不好，高温下易爆，需较长时间烘烤，而且使用寿命短的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，本发明的材料附着率高，与铁沟残衬的结合性好，抗渣铁侵蚀及冲刷能力强，使用寿命长，而且在热态施工完毕后无需烘烤即可投入使用。

本发明的技术方案是：一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料由喷涂料主材料和结合剂组成，其特别之处在于所述喷涂料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：

电熔刚玉                                45～60％；

碳化硅                                  15～35％；

微粉                                    5～15％；

高效防氧化剂                            2～6％；

促凝剂氧化镁                            1～2％；

聚丙烯防爆纤维或/和水溶性防爆纤维       0.05～0.2％；

球沥青                                  2-4％；

所述结合剂是比重为1.3-1.4g/cm³的液态磷酸二氢铝，以喷涂料主材料的总重量为1计算，外加液体磷酸二氢铝11～16％。

所述的电熔刚玉由颗粒料和细粉料组成；所述颗粒料为电熔棕刚玉，由0.1-1mm的颗粒和1.1-3mm的颗粒和3.1-5mm的颗粒混合组成；所述细粉料为细度不大于325目的白刚玉或致密刚玉细粉。

所述的棕刚玉为低碳型棕刚玉，其Al₂O₃含量大于95％，C含量小于0.1％。

所述的碳化硅为黑碳化硅，其SiC含量大于98％、Fe₂O₃含量小于0.5％。

所述的微粉是以下微粉之一或它们之中的混合物：细度不大于2微米的氧化铝微粉，其中，Al₂O₃＞99％，Na₂O＜0.2％；或硅微粉，其中SiO₂＞96％；或细度不大于5微米的刚玉微粉，其中Al₂O₃＞98.5％，Na₂O＜0.5％。

所述的高效防氧化剂是以下物质之一或它们之中的混合物：细度为200目的金属铝粉，其中Al＞99％；或细度为325目的金属硅粉，其中Si＞98％；或细度为325目的碳化硼，其中B₄C＞95％；或细度不大于5微米的碳化硅微粉，其中SiC＞97.5％，Fe₂O₃＜0.6％。

所述的促凝剂氧化镁选用中档镁砂粉或电熔镁粉，细度不大于200目。

所述的球沥青是市售的球状改性高温沥青，粒度不大于1.5mm。

所述的喷涂料在现场混合并进行喷涂，先将喷涂料主材料按重量比进行搅拌、混合均匀，再加入所述比例的结合剂液体磷酸二氢铝，采用干法喷涂设备直接对铁沟部位进行喷涂。

本发明的优点：材料附着率高，与铁沟残衬的结合性好，抗渣铁侵蚀及冲刷能力强，使用寿命长，而且在热态施工完毕后无需烘烤即可投入使用，可以大幅提高铁沟主沟的一代沟役水平，每喷涂一次落铁点处使用材料约5吨左右，即可延长主沟落铁点过铁量达4-5万吨铁左右，经济效益突出。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。首先描述本发明的喷涂料主材料成分构成及特点。电熔刚玉是铁沟喷涂料主材料中的主材，电熔刚玉具有体积稳定性好，抗铁水抗渣性能较好的特点，且价格适中。本发明中电熔刚玉选择以电熔棕刚玉为颗粒料，以白刚玉或致密刚玉为细粉。并且限定了颗粒料的由0.1-1mm的颗粒和1.1-3mm的颗粒和3.1-5mm的颗粒混合组成；所述细粉料为细度不大于325目的白刚玉或致密刚玉细粉。所述的棕刚玉为低碳型棕刚玉，其Al₂O₃含量大于95％，C含量小于0.1％。当选择电熔棕刚玉时，为取得最佳的效果，还要求棕刚玉的冶炼条件为倾倒炉，Al₂O₃含量大于95％，C含量小于0.1％，也即使用低碳型棕刚玉。刚玉细粉以白刚玉或致密刚玉为主，细度不大于325目，具体化学成要求达到或超过国家标准及行业标准。

喷涂料主材料中的碳化硅对高炉渣有着极佳的抗侵蚀能力，但由于其对铁水润湿，掺入量不宜过大，一般掺入形式以0.1-1mm，1.1-3mm颗粒料和3.1-5mm的颗粒混合组成；200目以下为主，要求使用黑碳化硅，SiC含量大于98％，Fe₂O₃含量小于0.5％。

喷涂料主材料中的微粉在铁沟喷涂料中起到增加材料的致密性的作用，同时减少了气孔及液体低熔物的加入量，增强了整个喷涂料体系的抗侵蚀能力。所述的微粉可以是细度不大于2微米的氧化铝微粉(Al₂O₃＞99％，Na₂O＜0.2％)、或硅微粉(SiO₂＞96％)、或细度不大于5微米的刚玉微粉(Al₂O₃＞98.5％，Na₂O＜0.5％)，或由它们之中的两种或多种复合而成。

喷涂料主材料中的球沥青是铁沟喷涂料中碳的主要来源，在中低温时可以使喷涂料的气孔被堵塞，提高喷涂料的抗渣性和抗铁水能力。该球沥青为市售的高温球状改性球沥青，粒度要求不大于1.5mm。

喷涂料主材料中的高效防氧化剂；本喷涂料中碳对渣铁有优良抗侵蚀性的同时，存在易被氧化的特点，铁沟喷补料的损坏往往从碳被中高温氧化开始，因此高效的防氧化剂是长寿命铁沟喷涂料的重点之一。本发明中的高效防氧化剂是金属铝粉，其Al＞99％，200目；或金属硅粉，其Si＞98％，325目；或碳化硼粉，其B₄C＞95％，325目；或细度不大于5微米的碳化硅微粉，其SiC＞97.5％，Fe₂O₃＜0.6％；或它们之中的两种或多种的复合物。金属铝粉是常用的抗氧化剂，优先与氧反应，保护碳的存在，生成物也是高熔点物质，但易与酸反应产生气体，因此掺入量不宜太大。金属硅粉也是常用的抗氧化剂，在1400度以上优先与氧反应，保护碳不被氧化，同时高温下与碳原位生成碳化硅，可以提高喷涂料在高温的热态强度。碳化硼是中温抗氧化剂，通过自身与氧的反应可以防止碳在中温时被氧化，同时提高铁沟喷涂料的中温强度，促进新旧材料的结合。碳化硅微粉，其SiC＞97.5％，Fe₂O₃＜0.6％；自身抗渣侵蚀的能力很强，同时在高温下可以起到抗氧化增碳的作用。

喷涂料主材料中的促凝剂为氧化镁，经实验研究中档镁砂粉或电熔镁粉与磷酸二氢铝有较佳的反应速度，而且纯度较好，因此可选用中档镁砂粉或电熔镁粉，不宜选用轻烧镁粉，细度一般为不大于200目。

喷涂料主材料中的防爆纤维可选用普通聚丙烯纤维或水溶性纤维(市售产品)，一般纤维长度为3-5mm。防爆纤维在铁沟喷涂料中不但起抗爆裂的作用，还起到一定的抗拉增韧效果，提高铁沟喷涂料的整体性，减小回弹量。水溶性防爆纤维的抗爆裂性能和提高喷涂料的整体性能优于普通聚丙烯纤维，但其存在不易分散的问题，可与普通纤维配合使用或采取常规的其它的措施提高其分散性。

本发明的结合剂为液体磷酸二氢铝，以喷涂料主材料的重量为1，加入液体磷酸二氢铝的量为11～16％，液体磷酸二氢铝的比重，视主材料的性能不同而不同，一般在1.3-1.4g/cm3之间波动。在满足施工性能的情况下尽可能减小结合剂的比重或减少结合剂的使用量。

从以上所述，本发明创新的采用了液体磷酸二氢铝作为结合剂，以氧化镁为促凝剂，严格控制原料质量，重点提高材料的抗氧化性，是一种新型的长寿命的铁沟喷涂料。本发明严格控制原料质量是为了取得最佳的技术效果，不采用本发明的严格控制原料质量的技术特征，而应用本发明的技术方案，如电熔刚玉采用普通的电熔刚玉；或如碳化硅不使用黑碳化硅，其中SiC含量也不一定达到98％、Fe₂O₃含量高于本发明的0.5％；或高效防氧化剂也不采用这么严格的要求，等等；也能取得较好的技术效果，只是它们可能比本发明的最佳效果会差一点。

使用本发明的喷涂料的方法简述如下：本喷涂料采用干法喷涂设备进行喷涂，成本低、易于操作，喷涂前不用先将喷涂料与结合剂或自来水混合除尘。施工前先将喷涂部位残渣清理干净，然后使用结合剂剂对该部位快速扫射一遍，再将骨粉料及结合剂混合喷涂。喷涂一般从沟的一边开始连续进行，厚度一般为220毫米左右。喷涂完毕后，约10分钟即可出铁，本喷涂料喷涂后不爆不裂，如果条件允许，喷涂后能延长烘烤时间，可以提高喷涂料的使用效果和寿命。

下面是本发明的工业试验应用情况描述。

实施例1：本发明的材料在莱钢的工业性试验应用

莱钢型钢炼铁厂3号高炉是3200立方高炉，日均出铁量为8040吨，2011年9月中旬，该高炉3#铁沟落铁点渣铁线位置侵蚀严重，我们在4个小时内完成了对该处的热态喷补。厚度180-250毫米左右，喷涂完毕后，约10分钟开始出铁，连续使用12天，过铁量达4.8万吨，其中沟衬喷涂料还余少量残衬。其它供货商中以水泥结合的同类喷涂料一般使用寿命在5天左右(过铁量2万吨铁)，甚至有时只能坚持1天时间便整体剥落。

此次喷涂料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：

电熔刚玉                            52％；

碳化硅                              23％；

微粉                                15％；

高效防氧化剂                        5.5％；

促凝剂氧化镁                        1.35％；

水溶性防爆纤维                      0.15％；

球沥青                              3％；

结合剂是比重为1.33g/cm³的液态磷酸二氢铝(外加)

铁沟喷涂料的理化指标如下表：

表1、铁沟喷涂料的理化指标

Claims (7)

1.一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，由喷涂料主材料和结合剂组成，其特征在于：所述喷涂料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：

所述结合剂是比重为1.3-1.4g/cm³的液态磷酸二氢铝，以喷涂料主材料的总重量为1计算，外加液体磷酸二氢铝11～16％；

所述的高效防氧化剂是以下物质之一或它们之中的混合物：细度为200目的金属铝粉，其中Al>99%；或细度为325目的金属硅粉，其中Si>98%；或细度为325目的碳化硼，其中B₄C>95%；或细度不大于5微米的碳化硅微粉，其中SiC>97.5%,Fe₂O₃<0.6%；

所述的促凝剂氧化镁选用中档镁砂粉或电熔镁粉，细度不大于200目。

2.根据权利要求1所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的电熔刚玉由颗粒料和细粉料组成；所述颗粒料为电熔棕刚玉，由0.1-1mm的颗粒和1.1-3mm的颗粒和3.1-5mm的颗粒混合组成；所述细粉料为细度不大于325目的白刚玉或致密刚玉细粉。

3.根据权利要求2所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的棕刚玉为低碳型棕刚玉，其Al₂O₃含量大于95%，C含量小于0.1%。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的碳化硅为黑碳化硅，其SiC含量大于98%、Fe₂O₃含量小于0.5%。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的微粉是以下微粉之一或它们之中的混合物：细度不大于2微米的氧化铝微粉，其中，Al₂O₃>99%，Na₂O<0.2%；或硅微粉，其中SiO₂>96%；或细度不大于5微米的刚玉微粉，其中Al₂O₃>98.5%，Na₂O<0.5%。

6.根据权利要求1所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的球沥青是市售的球状改性高温沥青，粒度不大于1.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种磷酸盐结合的热态修补用铁沟喷涂料，其特征在于：所述的喷涂料在现场混合并进行喷涂，先将喷涂料主材料按重量比进行搅拌、混合均匀，再加入所述比例的结合剂液体磷酸二氢铝，采用干法喷涂设备直接对铁沟部位进行喷涂。