CN103224400B

CN103224400B - 一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料

Info

Publication number: CN103224400B
Application number: CN201210181966.0A
Authority: CN
Inventors: 魏建修; 彭云涛; 谢大勇; 黄刚; 薛海涛; 邵荣丹; 樊海兵; 姚建
Original assignee: MCC WUHAN METALLURGICAL BUILDING RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: MCC WUHAN METALLURGICAL BUILDING RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: CN103224400A

Abstract

本发明公开了一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，属于不定型耐火材料技术领域。所述浇注料主材料由如下原料成分及重量百分数组成：电熔莫来石M7060～72％；电熔白刚玉8～15％；纯铝酸钙水泥1～1.5％；复合超微粉14～18％；红柱石4～8％；减水剂0.04～0.08％；夏季另加缓凝剂0～0.05％；冬季另加促凝剂0～0.15％；本发明的材料加水量少、流动性好、常温强度高，体积稳定性好，高温强度高，热震稳定性好，可以满足超高风温下送风支管的长期使用。

Description

一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料

技术领域

本发明属于不定型耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉送风支管部位使用的能耐超高风温热风常期冲刷的耐火浇注料。

背景技术

现有技术中，高炉送风支管是指高炉热风围管以下进入高炉的送风管道。风管的基本组成包括膨胀节(又称波纹管)、弯管和直吹管。长期以来，风管发红一直是影响高炉安全生产的问题之一，国内各铁厂都存在类似问题。

送风支管内衬材料长期经受高速气流的冲刷，因此要求内衬材料在使用温度下，具有优良的体积稳定性、耐磨性和热震稳定性。风管内衬材料还要导热系数低以降低风管的表面温度。风管内衬材料的线收缩不能太大。风管内衬材料最薄处仅20mm，要求材料有极好的流动性以保证最薄处也能浇注饱满，由于直吹管细长，脱模过程中的撞击易将材料震裂，因此材料要有高的常温强度。风管浇注料还要求固化速度快，一般为1-5小时内可以脱模，以便提高模具使用效率。由此可见，风管整个结构对浇注料的要求很高，太钢将建的超高风温热风炉系统对送风支管提出了更高的要求，超高风温送风支管长期使用温度1400℃左右，现有技术中尚无符合这种高要求的浇注料。

发明内容

针对现有技术的以上技术难点，本发明要解决的技术问题是提供一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料。本发明的送风支管浇注料流动性好、常温强度高，体积稳定性好，高温强度高，热震稳定性好，可以满足超高风温下送风支管的长期使用。

本发明的技术方案是：一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特别之处在于所述送风支管浇注料由以下组分及重量百分数组成：

以上述组分的总量为100，在施工时，再加入以下物质：

夏季施工时加入缓凝剂 0～0.05％；

冬季施工时加入促凝剂 0～0.15％；

所述的电熔莫来石M70是工业氧化铝合成的电熔原料，其Al₂O₃>70%；所述电熔莫来石M70主要由0.1-1mm的颗粒、1.1-3mm的颗粒、3.1-5mm的颗粒混合组成，其中0.1-1mm的颗粒：1.1-3mm的颗粒：3.1-5mm的颗粒为42：32：26；所述电熔莫来石M70中还含有重量不大于20%的细粉料，所述细粉料为细度不大于325目的电熔莫来石M70细粉和电熔白刚玉细粉。

所述的纯铝酸钙水泥为凯诺斯公司生产的secar71水泥，其Al₂O₃含量大于69.5%。所述的红柱石为南非红柱石，细度为0.5-1.5mm,其Al₂O₃含量大于58%、Fe₂O₃含量小于0.5%。

所述的复合超微粉是细度不大于2微米的氧化铝微粉和硅微粉的混合物，或双峰氧化铝微粉和硅微粉的混合物；所述双峰氧化铝微粉中Al₂O₃>99%，Na₂O<0.1%；所述硅微粉中SiO₂>96%。

所述的缓凝剂是柠檬酸或草酸。所述的促凝剂是凯诺斯公司产品号为Kad-20促凝剂。

本发明中的百分数均为质量百分数。

本发明的优点：本发明的材料加水量少、流动性好、常温强度高，体积稳定性好，高温强度高，热震稳定性好，可以满足超高风温下送风支管的长期使用。

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。

实施例1

所述送风支管浇注料由以下组分及重量百分数组成：

电熔莫来石M70中，0.1-1mm的颗粒：1.1-3mm的颗粒：3.1-5mm的颗粒为42：32：26；所述电熔莫来石M70中含有重量不大于20%的细粉料，所述细粉料为细度不大于325目的电熔莫来石M70细粉和电熔白刚玉细粉。

表1、实施例1浇注料的理化指标

实施例2

所述送风支管浇注料由以下组分及重量百分数组成：

电熔莫来石M70中，0.1-1mm的颗粒：1.1-3mm的颗粒：3.1-5mm的颗粒为42：32：26；所述电熔莫来石M70中含有重量不大于20%的细粉料，所述细粉料为细度不大于325目的电熔莫来石M70细粉。

表2、实施例2浇注料的理化指标

实施例3

所述送风支管浇注料由以下组分及重量百分数组成：

表3、实施例3浇注料的理化指标

从以上三个实例可以看出本发明的风管浇注料与普通风管浇注料有如下明显的区别：

表4主要性能对比表

主要性能对比	本发明风管浇注料	普通风管浇注料
			主材料	电熔莫来石M70	烧结莫来石或其它
水泥含量	1-1.5%（极低）	3-5%（普遍较高）
			热态强度	1400℃×1h：6-11Mpa（超高）	1250℃×1h：0-6Mpa （较低）
工作温度	1400℃	1250℃-1050℃
			线收缩	0-0.1（极小，体积稳定性极好）	0.3-0.5（较小，体积稳定性良好）

下面，描述本发明的风管浇注料成分构成及特点。电熔莫来石M70是风管浇注料主材料中的主材，电熔莫来石M70具有纯度高，吸水率低，体积密度适中，体积稳定性好，热震稳定性好等特点。所述颗粒料为电熔莫来石M70，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目的白刚玉和电熔莫来石M70细粉。所述的白刚玉Al₂O₃含量大于99%，细度不大于325目，具体化学成分要求达到或超过国家标准及行业标准。白刚玉细粉起到提高基质中铝含量从而提高耐高温性能的作用。

浇注料主材料中的红柱石可以提高浇注料的热态抗折强度，提高浇注料的热震稳定性能，还可以降低生产成本，一般颗粒度为0.5-1.5mm；红柱石为南非产红柱石，其Al₂O₃含量大于58%、Fe₂O₃含量小于0.5%。红柱石是一种纯的无水铝硅酸盐（Al₂O₃.SiO₂），它的晶体在烧后保持密度和致密度几乎不变，没有内部空隙。红柱石的莫来石化缓慢稳定，在整个使用阶段也一直有显微膨胀。红柱石转化为莫来石的同时会产生12%的无定型的SiO₂，也伴随着4.5%的体积膨胀。实验过程中发现在送风支管浇注料中加入红柱石可以提高高温抗折强度。红柱石的加入还可以提高材料的热震稳定性，这主要是因为红柱石的热膨胀系数比莫来石大(红柱石的热膨胀系数为7.6×10^-6℃^-1,莫来石的为5.3×10^-6℃^-1),在试样加热过程中,基质部分将限制红柱石颗粒的自由膨胀；而在冷却过程中,红柱石颗粒收缩,在红柱石颗粒和周围基质之间将自发产生环状微裂纹，微裂纹可以起到缓冲热应力，阻止裂纹扩散的作用。

浇注料主材料中的微粉在风管浇注料中起到增加材料的致密性的作用，同时减少了气孔及水泥的加入量，增强了整个浇注料体系的高温性能。一般将氧化铝微粉及二氧化硅微粉复合使用，其中氧化铝微粉细度不大于2微米，采用双峰氧化铝具有更佳的使用效果，化学成份：Al₂O₃>99%，Na₂O<0.1%；硅微粉应选择市场上所售产品中纯度较高的以保证浇注料的热态强度，建议化学成份：SiO₂>96%。

浇注料主材料中的纯铝酸钙水泥为超高风温风管浇注料常用结合剂,是常温强度的主要来源,但高温下水泥中的CaO与SiO₂易形成低熔物，影响高温性能。随着水泥加入量增大在提高材料常温强度的同时，会显著降低材料的高温抗折强度，通过实验研究，超高风温风管浇注料中加入质量比1-1.5%水泥综合性能最好。选用凯诺斯公司生产的secar71水泥使得强度的稳定性得以充分保障，其Al₂O₃含量大于69.5%。

浇注料主材料中的缓凝剂为市场常见的柠檬酸、草酸，仅在夏季施工时浇注料出现初凝过快的时候少量添加。

浇注料主材料中的促凝剂是凯诺斯公司生产的Kad-20，这是一种化学成份与铝70水泥相同的物质，仅在冬季少量添加就可以缩短浇注料的固化时间。

浇注料主材料中的减水剂为六偏磷酸钠，是一种常用的化学试剂，对微粉有着良好的分散作用，而且价格适中。

从以上所述，本发明采用了超低水泥与复合微粉为结合剂，严格控制原料质量，重点提高材料的高温性能，是一种新型的长寿命的风管浇注料。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，如纯铝酸钙水泥不采用凯诺斯公司生产的secar71水泥而采用国内类似的铝70水泥，也能取得较好的技术效果，只是在稳定性和重复性上可能出现一定波动；或如红柱石不采用南非产红柱石而采用国内品级较高的同类产品等等；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。

使用本发明的浇注料的方法简述如下：本浇注料采用强制式搅拌机搅拌，干混1～2分钟，加4.2～4.8%左右的洁净自来水湿混2～3分钟，并视物料状况，补充适宜的水量，继续搅拌至合适稠度，在满足施工性能的前提下应严格控制加水量，浇注支吹管时浇注料应更接近自流状态。采用振动棒振动浇注，振动时应做到有序振动，一般以表面无豆大气泡翻出为宜，振动时间不宜过长,搅拌好的物料应在20分钟内施工完毕。施工温度应保持在5℃以上。振动时振动棒应缓慢插入料层，连续移动至各部位缓慢拔出，以防止留下孔洞，直到最后表面返浆，排气较少和不沉降为止。施工完毕约3小时浇注料固化后方可拆模。并自然养护48小时以上方可烘烤。烘烤应按照小火、中火、大火的顺序缓慢升温，烘烤时间不低于48小时，烘烤现象应该从风管中不断有水滴出，直到水滴完毕，风管钢壳表面颜色变黄确认烘烤完毕。如果条件允许，延长烘烤时间，可以提高浇注料的使用效果、减少裂纹的产生从而减小废品率。

太钢将建的超高风温热风炉系统对送风支管提出了更高的要求，应中冶赛迪邀请，本发明的送风支管浇注料将在太钢使用，其长期使用温度1400℃左右，工作内衬所用的风管浇注料是其极为关键的一环。

Claims

1.一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特征在于所述送风支管浇注料由以下组分及重量百分数组成：

所述的纯铝酸钙水泥为凯诺斯公司生产的secar71水泥，其Al₂O₃含量大于69.5%；

所述的复合超微粉是细度不大于2微米的氧化铝微粉和硅微粉的混合物，或双峰氧化铝微粉和硅微粉的混合物；所述双峰氧化铝微粉中Al₂O₃>99%，Na₂O<0.1%；所述硅微粉中SiO₂>96%；

所述的超高风温热风是指温度高达1400℃的热风；

以上述组分的总量为100，在施工时，再加入以下物质：

夏季施工时加入缓凝剂 0～0.05％；

冬季施工时加入促凝剂 0～0.15％。

2.根据权利要求1所述的一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特征在于：所述的电熔莫来石M70是工业氧化铝合成的电熔原料，其Al₂O₃>70%；所述电熔莫来石M70主要由0.1-1mm的颗粒、1.1-3mm的颗粒、3.1-5mm的颗粒混合组成，其中0.1-1mm的颗粒：1.1-3mm的颗粒：3.1-5mm的颗粒为42：32：26；所述电熔莫来石M70中还含有重量不大于20%的细粉料，所述细粉料为细度不大于325目的电熔莫来石M70细粉和电熔白刚玉细粉。

3.根据权利要求1所述的一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特征在于：所述的红柱石为南非红柱石，细度为0.5-1.5mm,其Al₂O₃含量大于58%、Fe₂O₃含量小于0.5%。

4.根据权利要求1所述的一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特征在于：所述的缓凝剂是柠檬酸或草酸。

5.根据权利要求1所述的一种能耐超高风温热风常期冲刷的高炉送风支管浇注料，其特征在于：所述的促凝剂是凯诺斯公司产品号为Kad-20促凝剂。