CN104788105B

CN104788105B - 一种镍铁包用脱硫枪浇注料、其制备方法及应用

Info

Publication number: CN104788105B
Application number: CN201510117012.7A
Authority: CN
Inventors: 万小宝; 赵冉; 刘丽; 任林; 盛海洋; 王伟伟; 黄建; 王恒; 孙启茗; 赵日霞; 车晓梅; 刘美荣
Original assignee: Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd
Current assignee: Beijing Lier High Temperature Materials Co Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: CN104788105A

Abstract

本发明提供一种镍铁包用脱硫枪浇注料，由重量份的以下成分组成：刚玉78～88份，碳化硅微粉3～5份，纯铝酸钙水泥4～6份，氧化铝微粉5～8份，微硅粉3～5份，复合添加剂1～3份；其中，所述复合添加剂为防爆纤维、钢纤维、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的两种或两种以上的组合。由于镍铁包脱硫过程中作业温度高，本发明选用优质刚玉为骨料，主要因为其耐火度高、耐磨、抗冲刷，能达到高温作业要求。浇注料中加入碳化硅微粉，在提高浇注料产品的抗热震性能的同时，也能有效提高产品的抗渣性能、不粘渣性能和耐冲刷性能。

Description

一种镍铁包用脱硫枪浇注料、其制备方法及应用

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种含有铝氧化物的浇注料及其制备和应用。

背景技术

硫是钢中的有害元素，要生产高质量的钢尤其是特殊用途和高附加值的钢，就必须降低钢中硫的含量，相对于炼钢脱硫或精炼脱硫而言，铁水脱硫预处理工艺更为简单，是降低炼钢脱硫负担、简化操作和提高炼钢技术经济指标的有效途径之一。在脱硫过程中，脱硫枪起到至关重要的作用，而脱硫枪寿命的长短将严重影响脱硫的效率。目前我国普遍采用喷枪浸入喷吹法进行铁水脱硫预处理，作为铁水脱硫所必不可少的功能性设备，脱硫枪在铁水脱硫工艺中起到至关重要的作用。脱硫枪由金属芯管和耐火浇注料两部分组成，其直径为200-300mm，长4000-5000mm。炼钢时以高压氮气为载体将高活性脱硫剂喷入铁水，使铁水剧烈搅拌，达到脱硫的目的。炼钢时铁水温度达1280-1350℃，脱硫枪插入铁水深度1.5-2.0m。(提高脱硫枪使用寿命的研究，代小明，《四川冶金》2003年02期)

镍铁包以镍铁矿为原料进行冶炼，在铁水脱硫过程中，因为在喷吹高活性脱硫剂的同时还将喷吹氧气18～20分钟，并且加入铝线等升温介质吹氧升温，整个吹氧过程将有18～20min，脱硫作业在1460℃～1680℃或更高完成，铁水温度高于普通炼钢，对脱硫枪的质量要求相当苛刻，而相对于通常的脱硫作业温度在1400℃以下的脱硫枪浇注料无法满足其要求。所以对脱硫枪浇注料的选择要求也非常的严格。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种镍铁包用脱硫枪浇注料。该浇注料能适应脱硫作业的高温恶劣环境，提高了脱硫枪的热震稳定性，有效的降低了脱硫枪在使用过程中产生的裂纹，延长了脱硫枪的使用寿命。

本发明的第二个是提出所述浇注料的制备方法。

本发明的第三个目的是提出所述浇注料的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种镍铁包用脱硫枪浇注料，由重量份的以下成分组成：

刚玉78～88份，碳化硅微粉3～5份，纯铝酸钙水泥4～6份，氧化铝微粉5～8份，微硅粉3～5份，复合添加剂1～3份；

其中，所述复合添加剂为防爆纤维、钢纤维、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的两种或两种以上的组合。

复合添加剂选择有机纤维、钢纤维、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的任意两种或两种以上组合而成，复合添加剂起到的作用是保证浇注料的正常施工生产和使用。选用熔点温度在60℃～110℃有机纤维，保证了浇注料的流动性能的同时也提高了耐火材料的抗折耐压强度的同时，且有效的保护了脱硫枪在烘烤过程不爆裂；三聚磷酸钠和六偏磷酸钠能减少浇注料产品的加水量，提高产品浇注过程的分散性能，避免了浇注料偏析的发生，同时还可提高产品的常温强度；钢纤维与脱硫枪内部钢结构的热膨胀性能相近，在浇注料中加入一定量的钢纤维后提高浇注料和脱硫枪内部钢结构高温热膨胀的匹配，减少浇注料高温使用时的开裂。

其中，所述刚玉中Al₂O₃≥98％；所述碳化硅微粉中SiC≥96％；所述纯铝酸钙水泥中Al₂O₃≥70％；所述氧化铝微粉中Al₂O₃≥99％；所述微硅粉中SiO₂≥94％。可市购得到。

其中，所述刚玉包括刚玉骨料，及白刚玉、板状刚玉。所述碳化硅微粉粒度可选200目。

进一步地，所述刚玉包括粒度≤15mm的刚玉骨料，及质量比为 5～8：13～16的白刚玉和板状刚玉；或者，所述刚玉包括粒度≤15mm的刚玉骨料及板状刚玉。

其中，所述刚玉中各成分百分比含量为：5mm＜粒度≤8mm的刚玉骨料占10％～15％；3mm＜粒度≤5mm的刚玉骨料占10％～15％；1mm＜粒度≤3mm的刚玉骨料占27％～34％；0≤粒度≤1mm的刚玉骨料占15％～20％；白刚玉和/或板状刚玉占20％～27％，所述白刚玉和板状刚玉是粒度为200目至400目的细粉。

其中，所述防爆纤维为低熔点有机纤维，其熔点为60℃～110℃；所述钢纤维的长度为20～30mm。

其中，所述三聚磷酸钠的粒度≤0.088mm；所述六偏磷酸钠的粒度≤0.088mm。均可市购。

优选地，所述复合添加剂由防爆纤维0.05～0.1份、钢纤维1～2份、三聚磷酸钠0.1～0.2份组成。

本发明所述镍铁包用脱硫枪浇注料的制备方法，首先按所述镍铁包用脱硫枪浇注料的重量配比配置原料，然后将45～65％的刚玉加入搅拌锅中，混炼2～5分钟后，再加入共磨粉，所述共磨粉包括35～55％的刚玉、碳化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铝微粉、微硅粉，及三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠，经震动共磨20分钟以上制备，最后加入钢纤维和有机纤维，混炼6～10分钟，即得到镍铁包用脱硫枪浇注料。

加入钢纤维和有机纤维时，应均匀撒入搅拌锅内，防止出现团聚现象，出现团聚现象应将团聚的钢纤维挑出并分散后再撒入搅拌锅中。

优选地，所述的制备方法为：首先按所述镍铁包用脱硫枪浇注料的重量配比配置原料，然后按照先后顺序将5mm＜粒度≤8mm的刚玉骨料、3mm＜粒度≤5mm的刚玉骨料、1mm＜粒度≤3mm的刚玉骨料加入搅拌锅中，混炼2～5分钟；

再加入共磨粉，所述共磨粉包括0≤粒度≤1mm的刚玉骨料、白刚玉和板状刚玉细粉、碳化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铝微粉、微硅粉，及三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠，经震动共磨20分钟以上制备，最后加入钢纤维和有机纤维，混炼7-9分钟，即得到镍铁包用脱硫枪浇注料。

应用本发明所述镍铁包用脱硫枪浇注料的制备脱硫枪的方法，包括步骤：

先将镍铁包用脱硫枪浇注料匀速加水搅拌均匀，加水量为5％～8％；将加水调匀的浇注料放在平台上震动1分钟，然后加入到镍铁包脱硫枪模具中，震动成型后带模养护20h～36h，脱模后自然养护48h，然后装入烘烤窑中进行高温烘烤，经64h烘烤后，自然冷却后即可。

本发明所述镍铁包用脱硫枪，优选用于温度在1430℃～1680℃的铁水处理中。

本发明提出浇注料的预震，能避免细粉与骨料的分离，有效的减少浇注料的团聚现象，同时有助于浇注料中气体的排除，避免了气孔率较高问题，同时浇注料更致密，也提高了抗侵蚀性能，通过以上措施避免了脱硫枪在烘烤及使用过程中由于物料分布不均而产生裂纹、爆裂以及耐材疏松强度低的现象。脱模前，用铁棒轻敲，应有清脆响声，确保枪体有足够强度方可脱模。

其中，所述高温烘烤的烘烤曲线为：

温度(℃)	升温速度(℃/h)	需要时间(小时)	累计时间(小时)
				冷窑～200	≤22℃	8	8
200～300	≤12℃	8	16
				300	保温	12	28
300～400	≤15℃	8	36
				400	保温	12	48
400～600	≤20℃	10	58
				600	保温	6	64

本发明的有益效果在于：

由于镍铁包脱硫过程中作业温度高，本发明选用优质刚玉为骨料，主要因为其耐火度高、耐磨、抗冲刷，能达到高温作业要求。

浇注料中加入碳化硅微粉，在提高浇注料产品的抗热震性能的同时，也能有效提高产品的抗渣性能、不粘渣性能和耐冲刷性能。

本发明原料大比例的选用耐高温物料，以及根据各物料的化学成分确定了各种物料在镍铁包用脱硫枪浇注料中的添加比例，保证了耐火材料的优良使用性能的同时还有效的降低了炼钢耐材成本。

具体实施方式

实施例中，不同粒度分级的刚玉骨料(Al₂O₃≥98％)、粒度320目的白刚玉细粉、粒度320目的板状刚玉细粉均为市购。防爆纤维购自辽阳金泰，熔点70℃±10℃。钢纤维的长度为20～30mm；三聚磷酸钠的粒度≤0.088mm；六偏磷酸钠的粒度≤0.088mm，均为市购。碳化硅微粉中SiC≥96％；纯铝酸钙水泥中Al₂O₃≥70％；氧化铝微粉中Al₂O₃≥99％；微硅粉中SiO₂≥94％，均为市购。

实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。

实施例1：

镍铁包用脱硫枪浇注料，按重量份由以下组分组成：粒度8～5mm刚玉骨料10份、5～3mm刚玉骨料10份、3～1mm刚玉骨料25份、1～0mm刚玉骨料15份、白刚玉细粉5份、板状刚玉细粉16份、碳化硅微粉3份(粒度为200目，下同)、纯铝酸钙水泥6份、煅烧氧化铝5.5份、微硅粉5份；外加：钢纤维1.5份、防爆纤维0.05份、三聚磷酸钠0.2份(粒度≤0.088mm，下同)。

镍铁包用脱硫枪浇注料的制备方法为：

按本实施例的镍铁包用脱硫枪浇注料的重量配比配置原料，然后按照先后顺序将5mm＜粒度≤8mm的刚玉骨料、3mm＜粒度≤5mm 的刚玉骨料、1mm＜粒度≤3mm的刚玉骨料加入搅拌锅中，混炼3分钟；

再加入共磨粉，共磨粉包括0～1mm的刚玉骨料，白刚玉细粉、板状刚玉细粉、碳化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铝微粉、微硅粉，及三聚磷酸钠，经震动共磨20分钟，最后加入钢纤维和有机纤维，混炼8分钟，即得到镍铁包用脱硫枪浇注料。

实施例2

镍铁包用脱硫枪浇注料，按重量份由以下组分组成：粒度8～5mm刚玉骨料10份、5～3mm刚玉骨料12.5份、3～1mm刚玉骨料20份、1～0mm刚玉骨料17.5份、白刚玉细粉7份、板状刚玉细粉14份、碳化硅微粉4份、纯铝酸钙水泥5份、煅烧氧化铝6.5份、微硅粉4份；外加：钢纤维1.5份、防爆纤维0.1份、三聚磷酸钠0.15份。

制备方法同实施例1，其中加入钢纤维和有机纤维后混炼7分钟。

实施例3：

镍铁包用脱硫枪浇注料，按重量份由以下组分组成：粒度8～5mm刚玉骨料8份、5～3mm刚玉骨料12份、3～1mm刚玉骨料20份、1～0mm刚玉骨料20份、板状刚玉细粉20份、碳化硅微粉5份、纯铝酸钙水泥4份、煅烧氧化铝8份、微硅粉3份；外加：钢纤维2份、防爆纤维0.15份、三聚磷酸钠0.1份。

制备方法同实施例1，其中加入钢纤维和有机纤维后混炼9分钟。

实施例4

制备脱硫枪的设备可采用常规设备，为了浇注料的预震，在搅拌锅的出料处添加一个预震平台，由钢板以及其底部安装的震动电机组成，用弹簧支撑。

应用实施例1所得镍铁包用脱硫枪浇注料的制备脱硫枪的方法，包括步骤：

先将镍铁包用脱硫枪浇注料匀速加水搅拌均匀，加水量为6％(占浇注料的质量分数)；将加水调匀的浇注料放在平台上震动1分钟，然后加入到镍铁包脱硫枪模具中，震动成型后带模养护20h～36h，脱模后自然养护48h，然后装入烘烤窑中进行高温烘烤，经64h烘烤后，自然冷却后即可。

高温烘烤的烘烤曲线为：

采用同样的方法，用实施例2、3所得镍铁包用脱硫枪浇注料的制备脱硫枪。

表1：脱硫枪性能参数

实验例：

缅甸达贡山是我国参与的重大的镍矿资源项目，年产镍铁8.5万吨。在缅甸达贡山所使用的镍铁包的铁水罐容量为50吨，铁水深度是1.2m～1.4m，脱硫枪插入深度为1m左右。在铁水脱硫过程中，在喷吹高活性脱硫剂的同时还将喷吹氧气18～20分钟。铁水处理时的初始温度在1430℃～1450℃间，铁水处理过程温度高达1460℃～1680℃。

对脱硫枪的要求寿命为5炉，每炉脱硫时间为30min。本申请实施例3制脱硫枪，可达到寿命12炉。

以上的实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种应用镍铁包用脱硫枪浇注料制备脱硫枪的方法，包括步骤：

先将镍铁包用脱硫枪浇注料匀速加水搅拌均匀，加水量为5％～8％；将加水调匀的浇注料放在平台上震动1分钟，然后加入到镍铁包脱硫枪模具中，震动成型后带模养护20h～36h，脱模后自然养护48h，然后装入烘烤窑中进行高温烘烤，经64h烘烤后，自然冷却后即可；所述高温烘烤的烘烤曲线为：

所述镍铁包用脱硫枪浇注料，由重量份的以下成分组成：刚玉78～88份，碳化硅微粉3～5份，纯铝酸钙水泥4～6份，氧化铝微粉5～8份，微硅粉3～5份，复合添加剂1～3份；

其中，所述复合添加剂为防爆纤维、钢纤维、三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚玉中各成分百分比含量为：5mm＜粒度≤8mm的刚玉骨料占10％～15％；3mm＜粒度≤5mm的刚玉骨料占10％～15％；1mm＜粒度≤3mm的刚玉骨料占27％～34％；0＜粒度≤1mm的刚玉骨料占15％～20％；白刚玉和/或板状刚玉占20％～27％，所述白刚玉和板状刚玉是粒度为200目至400目的细粉。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防爆纤维为低熔点有机纤维，其熔点为60℃～110℃；所述钢纤维的长度为20～30mm。

4.权利要求3所述的方法，其特征在于，所述镍铁包用脱硫枪浇注料采用以下方法制备：首先按所述镍铁包用脱硫枪浇注料的重量配比配置原料，然后将45～65％的刚玉加入搅拌锅中，混炼2～5分钟后，再加入共磨粉，所述共磨粉包括35～55％的刚玉、碳化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铝微粉、微硅粉，及三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠，经震动共磨20分钟以上制备，最后加入钢纤维和低熔点有机纤维，混炼6～10分钟，即得到镍铁包用脱硫枪浇注料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，首先按所述镍铁包用脱硫枪浇注料的重量配比配置原料，然后按照先后顺序将5mm＜粒度≤8mm的刚玉骨料、3mm＜粒度≤5mm的刚玉骨料、1mm＜粒度≤3mm的刚玉骨料加入搅拌锅中，混炼2～5分钟；

再加入共磨粉，所述共磨粉包括0＜粒度≤1mm的刚玉骨料、白刚玉和板状刚玉细粉、碳化硅微粉、纯铝酸钙水泥、氧化铝微粉、微硅粉，及三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠，经震动共磨20分钟以上制备，最后加入钢纤维和有机纤维，混炼7-9分钟，即得到镍铁包用脱硫枪浇注料。