CN103145435A - 钒铁型渣沟浇注料 - Google Patents

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本发明公开了一种钒铁型渣沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：20～25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：10～15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：10～15份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：5～10份；粒径为1mm的碳化硅：5～10份；粒径为200目的碳化硅：10～15份；氧化铝微粉：3～5份；铝酸钙水泥：3～5份；球状沥青：2～5份；金属硅粉：1～4份；硅微粉：2～5份；三聚磷酸钠：0.15～0.3份；六偏磷酸钠：0.1～0.2份；有机纤维：0.05～0.1份；金属铝粉：0.2～0.5份。本发明将生产钒铁时产生的钒铁渣进行回收利用，浇注料的抗热震性和抗渣侵蚀性更佳，实用寿命更长。

Description

钒铁型渣沟浇注料
【技术领域】
本发明涉及渣沟浇注料领域，尤其是采用钒铁生产时产生的副产品钒铁渣为原料的钒铁型渣沟浇注料。
【背景技术】
钒铁渣是生产钒铁时产生的副产品。攀钢生产钒铁每年产生1.5万吨以上的钒铁渣。目前，这些钒铁渣小部分用于生产电炉炉衬捣打料，大部分出售给周边小厂提取其中的残钒，但提钒后的残渣成为废弃物，没有从根本上解决钒铁渣的综合利用问题。
钒铁渣中Al2O3和MgO的质量分数之和大于90%，耐火性能优异，是优质的高铝质或铝镁质耐火原料，且本身具有胶凝性。因此，近期有人在研究用钒铁渣来做耐火材料，但是，目前关于钒铁渣作为耐火材料的研究都停留在实验阶段，只是单纯把钒铁渣粉碎成不同规格直接混合使用，这样的方案为保证性能必须加入大量的钒铁渣细粉料，但是钒铁渣的化学成分如下：CaO11.88%，SiO20.635%，Al2O365.26%，Fe2O3≤0.5%，MgO17.25，V2O51.71，其中CaO含量达到将近12%，而CaO与耐火原料用的Al2O3和SiO2反应生成低融物钙长石（CaO.Al2O3.2SiO2)和钙黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2），影响产品的使用寿命。对于骨料而言，产生这种反应效果不大，但是对于细粉而言，细粉的化学反应活性要比骨料化学反应活性要大很多，所以在1400度左右使用温度下，粉料不宜采用钒铁渣细粉。所以适量的钒铁渣可以起到烧结剂的作用，如果过多的话，就会过烧结，从而对浇注料产生不利的影响。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种钒铁型渣沟浇注料，能够充分回收利用生产钒铁时产生的钒铁渣，生产出的钒铁型渣沟浇注料抗热震性、抗渣侵蚀性更好，寿命更长。
为实现上述目的，本发明提出了一种钒铁型渣沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：20～25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：10～15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：10～15份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：5～10份；粒径为1mm的碳化硅：5～10份；粒径为200目的碳化硅：10～15份；氧化铝微粉：3～5份；铝酸钙水泥：3～5份；球状沥青：2～5份；金属硅粉：1～4份；硅微粉：2～5份；三聚磷酸钠：0.15～0.3份；六偏磷酸钠：0.1～0.2份；有机纤维：0.05～0.1份；金属铝粉：0.2～0.5份。
作为优选，各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：23份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：14份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：8份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：14份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：4份；金属硅粉：3.1份；硅微粉：4份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.4份。
作为优选，各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：11份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7.2份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：15份；氧化铝微粉：4.2份；铝酸钙水泥：4.2份；球状沥青：4.2份；金属硅粉：3.2份；硅微粉：3.9份；三聚磷酸钠：0.3份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.5份。
作为优选，各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：21份；粒径为3-5mm的钒铁渣：15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：9.6份；粒径为1mm的碳化硅：9份；粒径为200目的碳化硅：12.9份；氧化铝微粉：3.7份；铝酸钙水泥：3.7份；球状沥青：3.7份；金属硅粉：3份；硅微粉：4.9份；三聚磷酸钠：0.15份；六偏磷酸钠：0.1份；有机纤维：0.05份；金属铝粉：0.2份。
作为优选，所述铝酸钙水泥采用纯铝酸钙水泥。
作为优选，所述纯铝酸钙水泥采用超高铝型的纯铝酸钙水泥。
作为优选，所述有机纤维采用粘胶纤维。
为实现上述目的，本发明还提出了一种钒铁型高温抗折渣沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：20～25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：10～15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：10～15份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：5～10份；粒径为1mm的碳化硅：5～10份；粒径为200目的碳化硅：10～15份；氧化铝微粉：3～5份；铝酸钙水泥：3～5份；球状沥青：2～5份；金属硅粉：2～6份；硅微粉：2～5份；三聚磷酸钠：0.15～0.3份；六偏磷酸钠：0.1～0.2份；有机纤维：0.05～0.1份；金属铝粉：0.7～1.5份；氮化钛：1～3份。
作为优选，各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：22份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7份；粒径为1mm的碳化硅：7份；粒径为200目的碳化硅：12份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：3份；金属硅粉：3.5份；硅微粉：3份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：1.1份；氮化钛：2.2份。
本发明的有益效果：本发明将生产钒铁时产生的钒铁渣进行回收利用，并适量加入多种辅助成分，对不同粒径的钒铁渣的性能进一步改善，得到的钒铁型渣沟浇注料的强度性能超过标准要求，加热永久线变化在标准要求范围之内，而且抗热震性和抗渣侵蚀性优于钢厂目前使用的渣沟浇注料。钒铁型渣沟浇注料还具有良好的抗热震性、抗渣侵蚀性，使用效果良好，寿命长。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
【具体实施方式】
实施例一：
钒铁型渣沟浇注料，由以下组分构成各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：23份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：14份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：8份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：14份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：4份；金属硅粉：3.1份；硅微粉：4份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.4份。
铝酸钙水泥按其化学成分可分为普通铝酸钙水泥（Al2O3 53～72％，CaO21～35％）和纯铝酸钙水泥（Al2O3 72～82％，CaO 19～23％）两类。普通铝酸钙水泥又可分为低铁型（Fe2O3<2％）和高铁型的（Fe2O37～16％）两种，低铁型的铝酸钙水泥又可分为矾土水泥（Al2O3 53～56％，CaO 33～35％）、铝－60水泥（Al2O3 59％～61％，CaO 27～31％）和低钙铝酸盐水泥（Al2O3 65～70％，CaO 21～24％）。纯铝酸钙水泥又可分为普通型（Al2O3 72～78％）和超高铝型（Al2O3 78～85％）的两种。本实施例中，铝酸钙水泥采用超高铝型的纯铝酸钙水泥。
所述有机纤维是指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。本实施例中采用粘胶纤维。
实施时，先将由铝热法得到的钒铁渣原料经破粉碎、筛分制成8-5mm（不包括8mm，包括5mm）、5-3mm（不包括5mm，包括3mm）、3-1mm（不包括3mm，包括1mm）和1-0.088mm（不包括1mm，包括0.088mm）共四种粒度的料备用。铝热法冶炼钒铁的还原剂为金属铝，调渣剂为氧化钙，因此铝热法钒铁渣的主要成分为Al2O3、CaO、MgO(来自炉衬材料)以及夹杂的钒氧化物等。该钒铁渣为主要原料可以生产出性能优异的钒铁型渣沟浇注料，其强度性能超过标准要求，加热永久线变化在标准要求范围之内，而且抗热震性和抗渣侵蚀性优于攀钢现场使用的渣沟浇注料。现场应用表明，钒铁型渣浇注料使用效果良好，寿命长，受到用户好评。产品的主要化学成分：Al2O3≥48%；SiC+C≥17%。体积密度在110℃×24h条件下≥2.50g/cm3；在1450℃×3h条件下≥2.45g/cm3。常温耐压强度在110℃×24h条件下≥20Mpa；在1450℃×3h条件下≥40Mpa。加热永久线变化在1450℃×3h条件下为±0.5%。
本实施例为最佳实施例。
实施例二：
钒铁型渣沟浇注料，由以下组分构成各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：11份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7.2份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：15份；氧化铝微粉：4.2份；铝酸钙水泥：4.2份；球状沥青：4.2份；金属硅粉：3.2份；硅微粉：3.9份；三聚磷酸钠：0.3份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.5份。
本实施例成本更低。
实施例三：
钒铁型渣沟浇注料，由以下组分构成各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：21份；粒径为3-5mm的钒铁渣：15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：9.6份；粒径为1mm的碳化硅：9份；粒径为200目的碳化硅：12.9份；氧化铝微粉：3.7份；铝酸钙水泥：3.7份；球状沥青：3.7份；金属硅粉：3份；硅微粉：4.9份；三聚磷酸钠：0.15份；六偏磷酸钠：0.1份；有机纤维：0.05份；金属铝粉：0.2份。
本实施例烧结效果更佳。
实施例四：
钒铁型高温抗折渣沟浇注料，包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：22份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7份；粒径为1mm的碳化硅：7份；粒径为200目的碳化硅：12份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：3份；金属硅粉：3.5份；硅微粉：3份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：1.1份；氮化钛：2.2份。
本实施例在钒铁型渣沟浇注料中添加氮化钛（TiN）来提高浇注料的高温抗折性能。TiN的引入的量：1-3份，金属硅粉引入量：1-3份，金属铝粉引入量0.5-1份。引入TiN在耐火材料中起的作用：一方面，TiN氧化生成TiO2产生的体积膨胀使试样结构趋于疏松，有损于高温抗折强度的提高；另一方面，生成的TiO2由于其阳离子与氧离子的E/e2值适中，因此能有效地促进Al2O3烧结，使产品结构致密化，有利于高温抗折强度的提高。高温抗折强度随TiN加入量的变化是上述二种作用共同作用的结果。当TiN加入量过少时，生成的TiO2量少，体积膨胀小，TiO2促进烧结作用占主导而使其高温抗折强度提高；当TiN加入量增大时，由于体积膨胀过大，导致试样的结构趋于疏松而使高温抗折强度降低。TiN可以起到防氧化的作用，适量TiN的加入量可使产品相应试样的脱碳层厚度最薄，防氧化效果最好。
复合添加TiN、金属硅粉和金属铝粉的好处：金属硅粉和铝粉在提高试样高温抗折强度方面具有重要作用。其原因是:Al在高温时与C反应形成Al4C3，产生8-9%的体积膨胀而堵塞气孔，使材料更加致密，从而提高了产品的高温强度。Si在高温下与C反应形成SiC，使产品组织结构以及使表层更周密性，从而提高产品的高温强度。TiN氧化导致试样高温强度降低的缺点可以通过复合加入具有补强作用的铝粉和金属硅粉来弥补。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：20～25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：10～15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：10～15份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：5～10份；粒径为1mm的碳化硅：5～10份；粒径为200目的碳化硅：10～15份；氧化铝微粉：3～5份；铝酸钙水泥：3～5份；球状沥青：2～5份；金属硅粉：1～4份；硅微粉：2～5份；三聚磷酸钠：0.15～0.3份；六偏磷酸钠：0.1～0.2份；有机纤维：0.05～0.1份；金属铝粉：0.2～0.5份。
2.如权利要求1所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：23份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：14份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：8份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：14份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：4份；金属硅粉：3.1份；硅微粉：4份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.4份。
3.如权利要求1所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：11份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7.2份；粒径为1mm的碳化硅：8份；粒径为200目的碳化硅：15份；氧化铝微粉：4.2份；铝酸钙水泥：4.2份；球状沥青：4.2份；金属硅粉：3.2份；硅微粉：3.9份；三聚磷酸钠：0.3份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：0.5份。
4.如权利要求1所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：21份；粒径为3-5mm的钒铁渣：15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：9.6份；粒径为1mm的碳化硅：9份；粒径为200目的碳化硅：12.9份；氧化铝微粉：3.7份；铝酸钙水泥：3.7份；球状沥青：3.7份；金属硅粉：3份；硅微粉：4.9份；三聚磷酸钠：0.15份；六偏磷酸钠：0.1份；有机纤维：0.05份；金属铝粉：0.2份。
5.如权利要求1至4中任一项所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：所述铝酸钙水泥采用纯铝酸钙水泥。
6.如权利要求5所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：所述纯铝酸钙水泥采用超高铝型的纯铝酸钙水泥。
7.如权利要求1至4中任一项所述的钒铁型渣沟浇注料，其特征在于：所述有机纤维采用粘胶纤维。
8.一种钒铁型高温抗折渣沟浇注料，其特征在于：包括以下组分且各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：20～25份；粒径为3-5mm的钒铁渣：10～15份；粒径为1-3mm的钒铁渣：10～15份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：5～10份；粒径为1mm的碳化硅：5～10份；粒径为200目的碳化硅：10～15份；氧化铝微粉：3～5份；铝酸钙水泥：3～5份；球状沥青：2～5份；金属硅粉：2～6份；硅微粉：2～5份；三聚磷酸钠：0.15～0.3份；六偏磷酸钠：0.1～0.2份；有机纤维：0.05～0.1份；金属铝粉：0.7～1.5份；氮化钛：1～3份。
9.如权利要求8所述的一种钒铁型高温抗折渣沟浇注料，其特征在于：各组分质量比例为：粒径为5-8mm的钒铁渣：22份；粒径为3-5mm的钒铁渣：13份；粒径为1-3mm的钒铁渣：13份；粒径为0.088-1mm的钒铁渣：7份；粒径为1mm的碳化硅：7份；粒径为200目的碳化硅：12份；氧化铝微粉：4份；铝酸钙水泥：4份；球状沥青：3份；金属硅粉：3.5份；硅微粉：3份；三聚磷酸钠：0.2份；六偏磷酸钠：0.2份；有机纤维：0.1份；金属铝粉：1.1份；氮化钛：2.2份。
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