CN104725055A

CN104725055A - 一种MgO-Al2O3质高温热态修补材料及其使用方法

Info

Publication number: CN104725055A
Application number: CN201310712289.5A
Authority: CN
Inventors: 甘菲芳; 赵明; 姚金甫; 金从进; 郑庆; 马志刚; 杨健; 刘继鸣; 王峰
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN104725055B

Abstract

一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料及其使用方法，该材料成分重量百分比为：镁砂粒度5-0mm65～80%，镁铝尖晶石粒度1-0mm6～20%，氧化铝微粉粒度10-0μm3～6%，金属发热剂，其为镁铝金属复合粉粒度0.074～0mm5～12%；镁铝金属复合粉比例为Mg:Al=4:1～1:1；修补高温材料通过输送管道，以氧气或和空气的混合气体为载体及助燃气体，通过喷枪喷补在高温炉窑被修补区，修补时高温炉窑保持800℃以上的高温，产生的热量使金属发热剂和氧气之间发生放热反应，使修补料沉积在母体耐火材料基底之前将其部分熔融软化；同时也软化和熔融欲修补的母体耐火材料表面，母体耐火材料和修补体牢固地粘合在一起，延长炉窑寿命。

Description

一种MgO-Al2O3质高温热态修补材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种MgO-Al₂O₃质高温热态修补材料及其使用方法。

背景技术

以MgO-Al₂O₃质碱性耐火材料为内衬的高温炉窑应用非常广泛，不仅因为MgO-Al₂O₃质材料耐高温性能好，还在于这类材料抗碱性渣侵蚀性能好，所以在钢铁冶金及水泥行业应用很多。

例如炼钢及精炼炉采用耐高温的MgO-Al₂O₃质材料作为工作内衬，在应用过程中受到钢水、熔渣的侵蚀和渗透，耐火内衬经常出现熔损、开裂及剥落而导致高温炉窑寿命下降提前下线，因此需要在应用过程中对损坏严重的部位进行经常性修补，以保持炉窑的整体寿命。

炼钢工序的RH精炼炉通常采用的是镁铬砖，RH炉精炼温度一般在1560～1650℃，真空度最高可达50Pa，炉渣属于高碱度渣。在这种高温和碱性使用环境下，镁铬砖中的Cr₂O₃易和炉气中的碱金属氧化物反应生成六价铬化合物R₂CrO₄，在其它条件下也可形成R₂(Cr·S)O₄固溶体。这两种化合物都是有毒的水溶性物质，无论排放到大气中，还是存留在使用后拆除的残砖中，六价铬离子都会对人类及动物造成严重危害。因此RH炉环境友好无铬内衬材料的应用成为了环保绿色耐火材料的亮点，经过研究与实践宝钢走在RH无铬化的技术前列。所以镁尖晶石砖成为了替代RH镁铬砖性价比最优的耐火材料。

随着冶炼钢种的需求，RH也成为了钢水脱硫的精炼容器，喷粉脱硫对其下部槽、环流管耐火砖的冲刷、渣侵非常严重，经常出现裂缝、熔洞等损坏现象，不得不在高温热态情况下（800℃以上）对这些重点部位进行紧急修补。通常采用的方式有半干法喷补及湿法喷补，但这两类修补材料在应用时都要加入大量的水，采用水合结合剂通过化学反应，使修补料粘附在被修补部位并产生强度。这些修补方式可以延长钢铁冶炼炉的寿命但同时也存在不少缺点：喷补料含水，在上千度的热态修补条件下，水分迅速蒸发，影响料的粘附性，造成粘结强度低影响使用寿命，材料回弹率高造成材料消耗高；水对红热的被修补层也非常不利，急剧冷却有时造成被修补层耐材开裂、剥落，反而影响炉体寿命。另外普通修补料有的还采用无机盐结合剂如磷酸盐、硅酸盐等，与水合结合剂化学反应产物一样通常都是低熔点物相，不利于修补材料的抗侵蚀熔损性能。因此需要开发一种适合高温炉窑高温热态下修补、性能优异的修补材料。

中国专利CN200910011434.0提供一种喷枪热态修补料：其组成材料是莫来石、耐火水泥、镁砂、磷酸二氢铝或水玻璃，修补时间短，热稳定性好，强度高。但该技术材料组成不适合修补镁铝质耐火材料。

中国专利CN201210017178.8提供一种抗水化炼钢转炉用热态修补材料，其方案是40～70%的镁砂、50～20%的鳞片石墨，15～40%的镁橄榄石细粉为原料，外加1～10%单质硅粉和15～30%液体酚醛树脂。搅拌混合后倒入热态高温的转炉中进行修补，具有烧结时间短、高温强度高、耐侵蚀的使用特点。但该技术同样不适合修补高温炉窑及苛刻的使用条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料及其使用方法，主要是针对修补镁铝质母体耐材的高温炉窑。它不含水、不含低熔点的有机及无机结合剂，具有优异的耐高温性能、抗侵蚀性能，与修补的母体材料结合强度高，与现有技术比有更好的使用寿命和应用效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料，其成分重量百分比为：

镁砂粒度 5-0mm 65～80%，

镁铝尖晶石粒度 1-0mm 6～20%，

氧化铝微粉粒度 10-0μm 3～6%，

金属发热剂，其为镁铝金属复合粉粒度 0.074～0mm 5～12%，其中，镁铝金属复合粉的比例为Mg:Al=4:1～1:1。

本发明的一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料的使用方法，该高温材料的成分重量百分比为：镁砂粒度5-0mm65～80%，镁铝尖晶石粒度1-0mm6～20%，氧化铝微粉粒度10-0μm3～6%，金属发热剂，其为镁铝金属复合粉粒度0.074～0mm5～12%，其中，镁铝金属复合粉的比例为Mg:Al=4:1～1:1；将上述修补高温材料通过一输送管道，以氧气、或氧气与空气的混合气体、或空气为载体及助燃气体，气体压力不小于0.4MPa，将其输送到带有冷却系统的喷枪，喷补在高温炉窑被修补区域，修补时高温炉窑保持800℃以上的高温，高温炉窑母体耐火材料所产生的热量会使金属发热剂和氧气之间发生放热反应，放热反应释放出来的高热量能使反应区的修补料沉积在母体耐火材料基底之前将其部分熔融软化；同时释放出来的热量也会部分软化和熔融欲修补的母体耐火材料表面，这样在母体耐火材料和修补体牢固地粘合在一起，修补体可以填充裂缝、溶洞、剥落凹面等部位，或形成一层新的衬体，延长炉窑的寿命。

本发明修补材料在应用时不含水，不含低熔点的有机或无机结合剂，因此，修补层在使用中具有优异的耐高温性能，抗钢水、渣侵蚀和冲刷的性能，大大延长了炉窑整体寿命。

本发明修补材料克服了现有技术的缺点，主要是针对镁铝质母体耐材高温炉窑的热态修补，修补时不含水与低熔点结合剂，回弹率低，粘结强度高，具有优异的抗侵蚀性、耐高温性。

金属粉发热剂在燃烧过程中会氧化生成MgO或Al₂O₃，这两种物质不仅是高熔点物相，而且和母材的主成分是一致的，不会成为杂质；并且在应用中在高温作用下可以反应生成镁铝尖晶石，同样是母材耐火材料的主成分，因此可以保证修补层材料的耐高温性能、抗侵蚀性能。

本发明的有益效果是：

1)修补质量高。窑炉热态下的高温能使修补料中的金属发热剂燃烧放热，使内衬破损部位及修补料本身熔融软化，从而将修补料粘附在需修补处，产生了在整个耐火材料上延伸的连续结构，使受损的耐火材料得到修复。加之修补料与母体耐火材料材质接近，修补料与母材耐火材料熔为一体坚固耐用。

2)延长耐火层整体寿命，避免了由于有意冷却整体耐火层或将整体耐火层再加热到工作温度期间产生温度应力对耐材结构产生的破坏。

3)降低耐火材料消耗。与其他修补方式相比，该修补料回弹率极低，提高了单位耐材的利用率。

4)采用该技术的修补层组织致密，气孔率低，抗热震性、抗侵蚀性抗冲刷性强。寿命普遍比含水喷补法高出许多倍。

5)修补时不含水，避免了热态修补时水蒸发对修补层造成的剥落及水对被修补层母体材料的破坏。

本发明在于提供一种高温热态修补炉窑的MgO-Al₂O₃质耐火材料，尤其适合修补母体材料为镁尖晶石砖，镁铝质、镁质材料的高温炉窑，修补时炉窑温度＞800℃以上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例如下表1，表2为本发明实施例修补体材料的物理性能。

表1实施例的材料组成（wt%）

以上耐火原料与金属发热剂经过均匀混合而成（原料为重量分数计）。这种修补材料通过一套输送管道，以氧气或氧气与空气的混合气体或空气为载体，同时也作为助燃气体，将其输送到带有冷却系统的喷枪，喷补在被修补区域。修补区域的炉温要保持在800℃以上，这样的温度会使金属发热剂和氧气之间发生放热反应。放热反应释放出的热量产生出更高的温度使反应区的修补料沉积在母体耐火材料基底之前将其部分熔融软化；同时释放出来的热量也会部分软化和熔融欲修补的母体耐火材料表面，母体耐火材料和修补体牢固地粘合在一起。修补体可以填充裂缝、溶洞、剥落凹面等部位，或形成一层新的衬体，延长炉窑的寿命。

表2修补体材料的物理性能

本发明的修补材料比现有的半干法或湿法喷补材料气孔率下降10%，致密度更高；而且强度也比普通修补料高出30%以上；尤其与母体材料的粘结强度高出100%以上，可以使修补层具有更好的抗侵蚀性能和抗冲刷性能，有利于整体炉窑的寿命延长。

以镁铝质耐火材料为内衬的高温炉窑应用非常广泛，不仅有炼钢工序的无铬化RH精炼炉，还有采用水泥窑、石灰窑等高温烧成炉窑等。本发明技术都可以对这些设备进行有效的修补。该发明不仅可在宝钢实施，还可以推广应用在国内外其它地方或行业使用。

Claims

1.一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料，其成分重量百分比为：

镁砂粒度 5-0mm 65～80%，

镁铝尖晶石粒度 1-0mm 6～20%，

氧化铝微粉粒度 10-0μm 3～6%，

2.一种MgO-Al₂O₃质热态修补高温材料的使用方法，该高温材料的成分重量百分比为：镁砂粒度5-0mm65～80%，镁铝尖晶石粒度1-0mm6～20%，氧化铝微粉粒度10-0μm3～6%，金属发热剂，其为镁铝金属复合粉粒度 0.074～0mm 5～12%，其中，镁铝金属复合粉的比例为Mg:Al=4:1～1:1；将上述修补高温材料通过一输送管道，以氧气、或氧气与空气的混合气体、或空气为载体及助燃气体，气体压力不小于0.4MPa，将其输送到带有冷却系统的喷枪，喷补在高温炉窑被修补区域，修补时高温炉窑保持800℃以上的高温，高温炉窑母体耐火材料所产生的热量会使金属发热剂和氧气之间发生放热反应，放热反应释放出来的高热量能使反应区的修补料沉积在母体耐火材料基底之前将其部分熔融软化；同时释放出来的热量也会部分软化和熔融欲修补的母体耐火材料表面，这样在母体耐火材料和修补体牢固地粘合在一起，修补体可以填充裂缝、溶洞、剥落凹面等部位，或形成一层新的衬体，延长炉窑的寿命。