CN104529486B - 一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂及其制备方法。所述界面剂，按质量份计，包含：金属硅粉5～10份，氮化硼粉5～10份，氧化钛粉30～50份，微硅粉5～20份，α-Al₂O₃微粉5～20份，铝酸盐水泥5～20份，以及聚磷酸盐5～10份。采用本发明的界面剂与高炉湿法喷涂料混合搅拌过程中，使得加水量少、湿润时间短且混合均匀性高，形成的喷涂料的密度高、耐压强度好，采用湿法喷涂技术喷涂形成高炉内衬后，使用周期长。

Description

一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，涉及一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂及其制备方法。

背景技术

高炉是连续进行高温作业的炼铁主要设备，其内衬由于长期受到撞击、侵蚀、熔损而出现局部或大面积的脱落，造成高炉操作炉型发生较大变化，从而炉况出现反复失常，缩短了高炉的寿命。目前国内外高炉内衬的喷涂和修补通常采用湿法输送与遥控喷涂相结合的湿法喷涂技术，与干法高炉造衬技术和传统的停炉砌砖维修相比，具有施工方便、耗时少、投产快、回弹率低、喷涂层结构致密、使用寿命长、环境污染小等特点。

现代高炉内衬湿法喷涂技术采用的湿法喷涂料以Al₂O₃-SiC-SiO₂体系为主，尤其是大中型高炉内衬。高炉湿法喷涂料通常采用刚玉或铝钒土、莫来石、焦宝石为骨料，碳化硅及氧化铝为基质，以铝酸钙水泥或粘土为结合剂，制成散状耐火材料，在现场喷涂施工。上述喷涂料为骨料-粉料混合物且成分复杂，在高炉冶炼过程中要充分发挥其各个组分的作用，必须要求混合均匀，加水量适宜、喷涂体质均一，为了获得高致密度、结构均匀、性能优良、施工高效的喷涂料，常依赖于多种微粉、超微粉和外加剂的使用。

在高炉内衬喷涂料中，基质占浇注料的30％～45％，超微粉、水泥等粉料，属于材料基质部分，对喷涂料的流变、施工、强度等性能影响比较大，在实际应用中起着决定因素。外加剂是属于Al₂O₃-SiC-SiO₂喷涂料基质部分，决定着材料的微观结构和使用寿命。

目前，掺杂了多种微粉、超微粉和外加剂的Al₂O₃-SiC-SiO₂体系高炉湿法喷涂料使用过程中主要存在以下问题：

(1)搅拌混合过程中，大量粉料和微量外加剂很难与高铝料、SiC、莫来石混合均匀，所以材料的混合均匀和湿润缓慢，搅拌时间长；

(2)泵送过程中的偏析；

(3)炉喉、炉身、炉腰材料强度比较低，经煤气和物料的冲刷和冲击，容易产生裂纹而脱落；

(4)炉腰下部和炉腹喷涂料的使用寿命比较短，小于6个月。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂，特别是一种适用于Al₂O₃-SiC-SiO₂体系高炉湿法喷涂料的界面剂。通过在高炉湿法喷涂料中加入该界面剂，解决了喷涂料施工过程中的润湿缓慢和偏析问题，同时提高材料使用过程中的强度，更重要的是在炉腰下部和炉腹喷涂料使用过程中材料和熔体接触面形成保护膜，降低铁渣熔体对材料的侵蚀，提高材料使用寿命。加入5％～15％界面剂喷涂料的自流值大于210mm，湿润时间小于25s，加水量小于7.5％，密度大于2.35g/cm³，110℃×24h的耐压强度大于65MPa，1000℃×3h的耐压强度大于50MPa，使用寿命大于2年。

本发明的另一目的在于提供上述用于高炉湿法喷涂料的界面剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的用于高炉湿法喷涂料的界面剂，按质量份计，包含：

在本发明优选的实施方案中，本发明的用于高炉湿法喷涂料的界面剂，按质量份计，包含：

在本发明中，所述金属硅粉平均粒度为0.64～0.88mm；

所述氮化硼粉中氮化硼BN的含量≥95％，中位径为0.6～1.0μm，优选为0.8μm；

所述氧化钛粉为二氧化钛粉，TiO₂含量≥90％，平均粒度为0.64～0.88mm；

所述微硅粉中SiO₂含量≥94％，平均粒度为0.1～0.15μm；

所述α-Al₂O₃微粉中Al₂O₃含量≥99.9％，其粒度为<5μm；

所述铝酸盐水泥为625型号铝酸盐水泥；

所述聚磷酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和多聚磷酸钠中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，提供上述用于高炉湿法喷涂料的界面剂的制备方法，所述方法包括：将金属硅粉、氮化硼粉、氧化钛粉、微硅粉、α-Al₂O₃微粉、铝酸盐水泥、聚磷酸盐组分按各自质量份在搅拌机中连续混合搅拌5～10分钟，得到所述用于高炉湿法喷涂料的界面剂。

在上述制备方法中，优选的是，搅拌机转子的转速为400～600转/分，转盘转速为180转/分。

本发明的有益效果是：

(1)有利于物料高度均匀混合

在高炉湿法喷涂料中添加本发明所述界面剂，有利于高炉喷涂料充分均匀混合，未添加所述界面剂的普通喷涂料的自流动值为185mm，添加所述界面剂的喷涂料的自流动值大于210mm。自流动值越大，喷涂料混合越均匀。

(2)提高喷涂料施工过程物料润湿和分散性能

本发明所述界面剂加入到包含骨料和粉料的高炉湿法喷涂料中，加水搅拌时，能使水快速润湿物料表面，降低搅拌时间，有利于搅拌中的各级物料的均匀分散。物料的润湿和分散性能可以用润湿时间来表达，未添加界面剂的普通喷涂料的湿润时间为50s，添加界面剂的喷涂料的湿润时间小于25s。

(3)减少物料施工加水量，提高物料致密性和强度

本发明所述界面剂有效降低了高炉湿法喷涂料的加水量，使其形成流动性良好的无偏析浆体，达到优良的泵送性能，使喷涂料达到最紧密堆积，形成致密喷注体。未添加本发明界面剂的普通喷涂料和添加了本发明界面剂的喷涂料的上述性能的主要指标对比如表1所示。

表1

(4)降低熔体对材料侵蚀

加入本发明所述界面剂的高炉湿法喷涂料在高炉冶炼过程中，与高炉中的渣铁接触时，在接触表面形成一层耐侵蚀性的物质，有效保护高炉熔体对材料的进一步损坏，提高材料的使用周期，达到高炉高效长寿的要求。熔体对材料的抗侵蚀性能最主要的标准就是使用时间，未添加本发明界面剂的普通喷涂料的使用周期为一年，添加了本发明界面接的喷涂料的使用周期在两年以上。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面各实施例仅用于举例说明本发明，而本发明的保护范围不受这些实施例的限制，所列材料与前面所述材料的要求一致。

在下述实施例中，普通喷涂料P的构成为：矾土35份，棕刚玉30份，碳化硅14份，活性氧化铝7份，粘土2份，水泥7份，硅微粉5份，六偏磷酸钠0.04份，有机纤维0.07份。

实施例1

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

将上述各组分按其质量份投入搅拌机中，连续搅拌混合5分钟，转子转速为400转/分，转盘转速为180转/分，制得均匀的用于高炉湿法喷涂料的界面剂1。

未添加界面剂1的普通喷涂料P与添加了界面剂1的喷涂料P₁的性能测试结果如表2，其中喷涂料P₁是界面剂1以普通喷涂料P质量的5％的量加入到普通喷涂料P中混合得到的。

表2

从表2的测试结果可以看出，本发明的界面剂1与高炉湿法喷涂料混合搅拌过程中，使得加水量少、湿润时间短且混合均匀性高，形成的喷涂料P₁的密度高、耐压强度好，采用湿法喷涂技术喷涂形成高炉内衬后，使用周期长。

实施例2

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

将上述各组分按其质量份投入搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，转子转速为400转/min，转盘转速为180转/min，制得均匀的用于高炉湿法喷涂料的界面剂2。

未添加界面剂2的普通喷涂料P与添加了界面剂2的喷涂料P₂的性能测试结果如表3，其中喷涂料P₂是界面剂2以普通喷涂料P质量的10％的量加入到普通喷涂料P中混合得到的。

表3

实施例3

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

将上述各组分按其质量份投入搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，制得均匀的用于高炉湿法喷涂料的界面剂3。

未添加界面剂3的普通喷涂料P与添加了界面剂3的喷涂料P₃的性能测试结果如表4，其中喷涂料P₃是界面剂3以普通喷涂料P质量的8％的量加入到普通喷涂料P中混合得到的。

表4

实施例4

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例5

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例6

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例7

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例8

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例9

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

实施例10

用于高炉湿法喷涂料的界面剂的各组分配比如下：

将实施例4-10的各组分按其质量份投入搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，转子转速为450转/min，转盘转速为180转/min，制得均匀的用于高炉湿法喷涂料的界面剂4-10。

未添加界面剂4-10的普通喷涂料P与分别添加了界面剂4-10的喷涂料P₄-P₁₀的性能测试结果如表5，其中喷涂料P₄-P₁₀分别是界面剂4-10以普通喷涂料P质量的8％的量加入到普通喷涂料P中混合得到的。

表5

如上所述，对本发明的实施例进行了详细说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高炉湿法喷涂料的界面剂，其特征在于，按质量份计，所述界面剂包含：

2.根据权利要求1所述的界面剂，其特征在于，按质量份计，所述界面剂包含：

3.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述金属硅粉平均粒度为0.64～0.88mm。

4.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述氮化硼粉中氮化硼的含量≥95％，中位径为0.6～1.0μm。

5.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述氧化钛粉为二氧化钛粉，TiO₂含量≥90％，平均粒度为0.64～0.88mm。

6.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述微硅粉中SiO₂含量≥94％，平均粒度为0.1～0.15μm。

7.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述α-Al₂O₃微粉中Al₂O₃含量≥99.9％，其粒度为<5μm。

8.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述聚磷酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和多聚磷酸钠中的一种或多种。

9.根据权利要求1或2所述的界面剂，其特征在于，所述铝酸盐水泥为625型号铝酸盐水泥。

10.一种根据权利要求1至9中任一项所述的用于高炉湿法喷涂料的界面剂的制备方法，所述制备方法包括：将金属硅粉、氮化硼粉、氧化钛粉、微硅粉、α-Al₂O₃微粉、铝酸盐水泥、聚磷酸盐组分按各自质量份在搅拌机中，连续混合搅拌5～10分钟，得到所述用于高炉湿法喷涂料的界面剂。