CN105110800A - 高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身下部内衬的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高炉内衬修补技术领域，具体涉及一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身下部内衬的修复方法。喷涂料包括：粒度在5～8mm的矾土为4～8wt％，粒度在3～5mm的矾土为10～20wt％，粒度在1～3mm的矾土为15～25wt％，粒度在0.088～1mm的电熔刚玉为10～15wt％；粒度在0.088～1mm的碳化硅为8～12wt％；粒度≤0.088mm的电熔刚玉为25～35wt％，二氧化硅微粉为1～4wt％，活性氧化铝微粉为5～10wt％，外加剂为0.8～1.5wt％。喷涂料使用寿命可以达到16个月以上，相比纯铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料使用寿命提高50％，不仅具有施工时间长、中温物理性能优异、烘烤时间短的特点，还具有一次修补使用寿命高的特点。

Description

高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身下部内衬的修复方法

技术领域

本发明属于高炉内衬修补技术领域，具体涉及一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身下部内衬的修复方法。

背景技术

高炉是长期处于连续高温生产的冶炼设备。在长期运行中，高炉内衬受到侵蚀、剥落出现局部或大面积损坏，影响高炉正常运行。为了达到长寿、高效的目的，现已普遍采用湿法喷涂技术，在高炉不停炉的状态下利用高炉休风期间对高炉的内衬破损区域进行修补。

目前高炉炉身下部的内衬修补使用较多的是以纯铝酸钙水泥作为结合剂并加入水进行搅拌的湿法喷涂料，虽然应用广泛，但是仍存在一些问题：1.在材料中引入了CaO，易于材料中的Al₂O₃、SiO₂反应生产低共熔物，导致材料性能降低；2.材料的热态性能不好，抗冲刷性能差；3.材料的施工时间不够长，一般不超过1h，要求施工过程中的细节控制非常严格，易出现问题；4.此喷涂料的烘烤时间较长，且在烘烤过程中有爆裂的可能性；5.使用寿命不长，一般维持在8～10个月。

因此，需要研究开发出一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，可以有效延长施工时间、增强材料的中温物理性能、缩短烘烤时间，并大幅提高高炉炉身下部内衬的使用寿命。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种施工时间长、中温物理性能优异、烘烤时间短及使用寿命高的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料、其制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，包括以下重量百分含量的各个组份：粒度在5～8mm的矾土为4～8wt％，粒度在3～5mm的矾土为10～20wt％，粒度在1～3mm的矾土为15～25wt％，粒度在0.088～1mm的电熔刚玉为10～15wt％，粒度在0.088～1mm的碳化硅为8～12wt％，粒度≤0.088mm的电熔刚玉为25～35wt％，二氧化硅微粉为1～4wt％，活性氧化铝微粉为5～10wt％，外加剂为0.8～1.5wt％。

在上述技术方案中，将特级矾土与电熔棕刚玉作为高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料(以下简称“湿法喷涂料”)的骨料部分，显著提高了湿法喷涂料的抗冲刷性能及降低渣铁的粘附性能；将碳化硅作为湿法喷涂料的骨料和基质，能明显提高材料的抗氧化和抗侵蚀性能。

在上述技术方案中，以活性氧化铝微粉为湿法喷涂料的基质，当湿法喷涂料大于1000℃时能使孔隙充分填充，并与液体硅溶胶中的活性SiO₂反应并形成陶瓷结合，不仅使得湿法喷涂料致密，且提高了浇注料的高温强度。本发明添加二氧化硅微粉，不仅能提高湿法喷涂料的初始流动性，且能填充湿法喷涂料的缝隙，并利用其700℃烧结的特性提高了湿法喷涂料的常温与中温的强度。

优选的，所述矾土中：Al₂O₃含量>85wt％，Fe₂O₃含量<1.5wt％。

优选的，所述电熔刚玉中：Al₂O₃含量>98wt％，TiO₂含量<1wt％，Fe₂O₃含量<0.5wt％。

优选的，所述碳化硅中：SiC含量>97wt％，Fe₂O₃含量<0.5wt％。

优选的，所述二氧化硅微粉中：SiO₂含量>97wt％，D₅₀<6μm。

优选的，所述活性氧化铝微粉中：Al₂O₃含量＞99wt％，D₅₀<1.5μm。

具体的，所述外加剂包括0.5～1wt％的防氧化剂和0.3～0.5wt％的高效减水剂。防氧化剂为金属硅粉。高效减水剂为聚羧酸系减水剂。

以金属硅粉作为湿法喷涂料的抗氧化剂，具有抗氧化的作用，能够有效保护湿法喷涂料中的SiC不易被氧化，间接地提高了材料的抗侵蚀性能。

减水剂采用聚羧酸系减水剂，使湿法喷涂料的结合剂加入量降低，减水效果提高25％；气孔少且能均匀分布，能有效降低湿法喷涂料的气孔率，使得结构更加致密，且能有效抵挡渣铁侵蚀与渗透。

本发明还提供了上述高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的应用，该喷涂料用于高炉内衬的热态喷涂修复或冷态喷涂修复。

本发明还提供了一种高炉炉身下部内衬的修复方法，包括如下步骤：按配方比例进行粉料的混合制备，将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、外加剂(包括防氧化剂和高效减水剂)用锥形搅拌机搅拌20～30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度5～8mm的矾土、粒度3～5mm的矾土、粒度1～3mm的矾土、粒度0.088～1mm的电熔刚玉、粒度0.088～1mm的碳化硅和粒度≤0.088mm的电熔刚玉用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料；在室温下称取结合剂与湿法喷涂料粉料混合均匀，使用湿法喷涂机将混合好的湿法喷涂料通过管道泵送至高炉炉身下部内衬修补区域，并在管道的出口处加入固化剂。

具体的，所述结合剂为液体硅溶胶，ph值为9～10，固含量>35wt％，SiO₂含量>30wt％。

所述结合剂的干重为高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的重量的12～16wt％。

液体硅溶胶作为结合剂可以使得湿法喷涂料不仅具有较长的施工时间，还具有快速烘烤、良好体积稳定性及抗热震稳定性以及良好抗CO侵蚀等性能，而且使得湿法喷涂料的热态性能优异，可以间接提高湿法喷涂料的使用寿命。

具体的，所述固化剂为硫酸镁溶液或硫酸铝溶液，溶液的质量浓度>30％。可通过在温水中加入硫酸镁或硫酸铝盐制得固化剂。

所述固化剂的干重为高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的重量的0.8～1.5wt％。

固化剂采用硫酸镁或硫酸铝的饱和溶液，其可以快速将搅拌均匀的湿法喷涂料固化，并在较短时间内产生强度，保证喷涂修补后能够粘附在高炉内衬上保证不出现垮塌。

由于本发明采用优化的原料选择、严格的质量控制以及适宜的应用方法，所制备的湿法喷涂料使用寿命可以达到16个月以上，相比纯铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料使用寿命提高50％。经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.8g/cm3，耐压强度≥45MPa，抗折强度≥8.1Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.78g/cm3；耐压强度≥115MPa，线变化率为0～0.2％，抗折强度≥21Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥9MPa。

总体上，本发明不仅具有施工时间长、中温物理性能优异、烘烤时间短的特点，还具有一次修补使用寿命高的特点。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

为避免重复，先将本具体实施方式中原料和外加剂的物化指标统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述碳化硅中的SiC含量>97wt％，，Fe₂O₃含量<0.5wt％。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量>97wt％，粒度≤0.074mm。

所述活性氧化铝微粉的Al₂O₃含量＞99wt％，D₅₀<1.5μm。

所述硅粉中的Si含量>97wt％，粒度≤0.088mm。

所述结合剂为液体硅溶胶，ph值为9～10，固含量>35wt％，SiO₂>30wt％。

所述固化剂为硫酸镁或硫酸铝溶液，溶液浓度>30％。

实施例1

基于本发明所提供的技术方案，高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：

粒度5～8mm的特级矾土为4～6wt％，

粒度3～5mm的特级矾土为15～20wt％，

粒度1～3mm的特级矾土为15～20wt％，

粒度0.088～1mm的电熔刚玉为13～15wt％，

粒度0.088～1mm的碳化硅为8～10wt％，

粒度≤0.088mm的电熔刚玉为30～35wt％，

二氧化硅微粉为1～2.5wt％，

活性氧化铝微粉为7～10wt％；

外加剂：

防氧化剂为所述原料1wt％，

高效减水剂为所述原料0.4wt％；

结合剂：

结合剂为所述原料12～16wt％；

固化剂

固化剂为所述原料1.0wt％。

按上述原料的百分含量进行粉料的混合制备，先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、防氧化剂和高效减水剂用锥形搅拌机搅拌20～30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度3～5mm的特级矾土、粒度1～3mm的特级矾土、粒度0.088～1mm的电熔刚玉、粒度0.088～1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的电熔刚玉用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的粉料；固化剂为硫酸镁或硫酸铝的饱和溶液，通过在温水中加入硫酸镁或硫酸铝盐制得固化剂；在室温下称取结合剂与湿法喷涂料粉料混合均匀，使用湿法喷涂机将混合好的湿法喷涂料通过管道泵送至高炉炉身下部内衬修补区域，并在管道的出口处加入固化剂，湿法喷涂料由于自身的粘性粘附至高炉炉身下部的内衬，从而对高炉炉身下部内衬进行热态或冷态喷涂修复。

本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.78g/cm³，耐压强度≥42MPa，抗折强度≥7.9Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.76g/cm³；耐压强度≥108MPa，线变化率为0～0.2％，抗折强度≥20.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥8.3MPa。

本实施例所制备的湿法喷涂料修补高炉炉身下部内衬后，其使用寿命可以达到16个月以上，相比纯铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料使用寿命提高50％。

实施例2

基于本发明所提供的技术方案，高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：

粒度5～8mm的特级矾土为6～8wt％，

粒度3～5mm的特级矾土为10～15wt％，

粒度1～3mm的特级矾土为20～25wt％，

粒度0.088～1mm的电熔刚玉为10～13wt％，

粒度0.088～1mm的碳化硅为10～12wt％，

粒度≤0.088mm的电熔刚玉为25～30wt％，

二氧化硅微粉为2.5～4wt％，

活性氧化铝微粉为5～7wt％；

外加剂：

防氧化剂为所述原料1wt％，

高效减水剂为所述原料0.4wt％；

结合剂：

结合剂为所述原料12～16wt％；

固化剂

固化剂为所述原料1.0wt％。

制备方法与实施例1相同

本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.80g/cm³，耐压强度≥45MPa，抗折强度≥8.6Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.78g/cm³；耐压强度≥116MPa，线变化率为0～0.2％，抗折强度≥22.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥9.6MPa。

本实施例所制备的湿法喷涂料修补高炉炉身下部内衬后，其使用寿命可以达到16个月以上，相比纯铝酸钙水泥结合的湿法喷涂料使用寿命提高50％。

实施例1、2中的浇注料各原料配料比例组成见表1，各组分以重量份计。

表1

实施例1、2中浇注料性能指标见表2。

表2

通过上述实施例可以看出，在本发明所提供的技术方案内，对各个组分的含量进行调整，或对各个组份的物化性质在前述技术方案的指标内进行调整，得到的湿法喷涂料用于湿法喷涂料修补高炉炉身下部内衬后，均能够达到前述的各种优异性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，包括以下重量百分含量的各个组份：粒度在5～8mm的矾土为4～8wt％，粒度在3～5mm的矾土为10～20wt％，粒度在1～3mm的矾土为15～25wt％，粒度在0.088～1mm的电熔刚玉为10～15wt％，粒度在0.088～1mm的碳化硅为8～12wt％，粒度≤0.088mm的电熔刚玉为25～35wt％，二氧化硅微粉为1～4wt％，活性氧化铝微粉为5～10wt％，外加剂为0.8～1.5wt％。

2.根据权利要求1所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述矾土中：Al₂O₃含量>85wt％，Fe₂O₃含量<1.5wt％。

3.根据权利要求2所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述电熔刚玉中：Al₂O₃含量>98wt％，TiO₂含量<1wt％，Fe₂O₃含量<0.5wt％。

4.根据权利要求3所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述碳化硅中：SiC含量>97wt％，Fe₂O₃含量<0.5wt％。

5.根据权利要求4所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述二氧化硅微粉中：SiO₂含量>97wt％，D₅₀<6μm。

6.根据权利要求5所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述活性氧化铝微粉中：Al₂O₃含量＞99wt％，D₅₀<1.5μm。

7.根据权利要求1至6任一所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料，其特征在于：所述外加剂包括0.5～1wt％的防氧化剂和0.3～0.5wt％的高效减水剂；所述防氧化剂为金属硅粉；所述高效减水剂为聚羧酸系减水剂。

8.一种根据权利要求1至7任一所述的高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的应用，其特征在于：该喷涂料用于高炉内衬的热态喷涂修复或冷态喷涂修复。

9.一种高炉炉身下部内衬的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：按配方比例称取各个组份；将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、外加剂用锥形搅拌机搅拌20～30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度5～8mm的矾土、粒度3～5mm的矾土、粒度1～3mm的矾土、粒度0.088～1mm的电熔刚玉、粒度0.088～1mm的碳化硅和粒度≤0.088mm的电熔刚玉用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料；在室温下将结合剂与湿法喷涂料粉料混合均匀，使用湿法喷涂机将混合好的湿法喷涂料通过管道泵送至高炉炉身下部内衬修补区域，并在管道的出口处加入固化剂。

10.根据权利要求9所述的高炉炉身下部内衬的修复方法，其特征在于：所述结合剂为液体硅溶胶，ph值为9～10，固含量>35wt％，SiO₂含量>30wt％，所述结合剂的干重为高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的重量的12～16wt％；所述固化剂为硫酸镁溶液或硫酸铝溶液，溶液的质量浓度>30％，所述固化剂的干重为高炉炉身下部内衬用湿法喷涂料的重量的0.8～1.5wt％。