CN105174980A - 一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法。其技术方案是：以15~30wt%的高铝矾土、5~20wt%的钛铁合金渣、24~36wt%的电熔白刚玉、10~16wt%的碳化硅、7~13wt%的氧化铝微粉、2~5wt%的硅微粉、2~5wt%的硅粉、2~5wt%的铝酸钙水泥和2~5wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.01~0.07wt%的FDN型萘系减水剂、0.03~0.12wt%的三聚磷酸钠和0.05~0.2wt%的铝粉，干混1~3min，再外加所述原料的4~5.5wt%的水，混合3~7min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料。本发明具有工艺简单、生产成本低、产品原料可再生和对设备无特殊要求的特点；所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料体积稳定性好、强度大、抗侵蚀性能优异和使用寿命长。

Description

一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火浇注料。具体涉及一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法。

背景技术

随着高炉大型化和长寿化的发展，高炉炼铁产量的提高，对高炉用耐火材料的使用寿命要求越来越高。高炉出铁沟是引导高温铁水和熔渣从炉内经铁口流向铁水罐的通道，出铁沟用浇注料的性能好坏直接决定出铁沟的使用寿命，从而决定高炉的生产能力及效率的高低。

由于出铁沟用耐火材料直接受铁水和渣的高温冲刷，又受机械磨损和化学侵蚀，同时还受温度梯度急剧变化或长时间高温等的综合作用（胡文强,魏航宇.邯钢5号高炉铁沟侵蚀及生产维护[J].南方冶金.2015(1):43-48），加剧了铁水和渣向耐火材料的浸透侵蚀，导致结构破坏，熔损速率加快，使用寿命缩短，降低了通铁量。“高炉出铁沟浇注料”（CN102775165A）专利技术，所述该浇注料由矾土、烧结板状刚玉、红柱石、氧化铝空心球、电熔氧化锆、氧化铝微粉和氮化硅铁等原料组成，虽然这种以矾土为主要成分的浇注料与普通浇注料相比，熔损速率较低，使用寿命有所延长，一次通铁量为16万吨，但仍有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、原料可再生和对设备无特殊要求的高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法；用该方法制备的高炉出铁沟用耐火浇注料体积稳定性好、强度大、抗侵蚀性能优异和使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以15~30wt%的高铝矾土、5~20wt%的钛铁合金渣、24~36wt%的电熔白刚玉、10~16wt%的碳化硅、7~13wt%的氧化铝微粉、2~5wt%的硅微粉、2~5wt%的硅粉、2~5wt%的铝酸钙水泥和2~5wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.01~0.07wt%的FDN型萘系减水剂、0.03~0.12wt%的三聚磷酸钠和0.05~0.2wt%的铝粉，干混1~3min，再外加所述原料的4~5.5wt%的水，混合3~7min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料。

所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al₂O₃为70~80wt%，TiO₂为8~16wt%，MgO为1~4wt%，CaO为7~12wt%；钛铁合金渣的耐火度>1790℃；钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%。

所述高铝矾土的Al₂O₃含量≥86wt%；高铝矾土的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%。

所述电熔白刚玉的Al₂O₃含量≥93wt%；电熔白刚玉的颗粒级配是：小于3mm且大于等于1mm为40~60wt%，粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~45wt%，粒度小于0.074mm为10~20wt%。

所述碳化硅的SiC含量≥97wt%；碳化硅的颗粒级配是：粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~50wt%，粒度小于0.074mm为50~70wt%。

所述氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒度﹤0.044mm。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥96wt%，粒度﹤0.088mm。

所述单质硅粉的Si含量≥98wt%，粒度﹤0.088mm。

所述铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt%，CaO含量≤20wt%，粒度﹤0.044mm。

所述球状沥青的C含量≥55wt%，粒度为0.5~1mm。

所述三聚磷酸钠的Na₅P₃O₁₀含量≥98wt%，粒度﹤1mm。

所述的FDN型萘系减水剂的β-萘磺酸钠甲醛缩合物含量≥99wt%，粒度﹤0.088mm。

所述铝粉的Al含量≥98.5wt%，粒度﹤0.088mm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明采用的钛铁合金渣的颗粒强度大和热膨胀率低，使用时永久线变化率小，改善了高炉出铁沟用耐火浇注料的体积稳定性，其常温抗折强度和常温耐压强度也得到了明显提高；同时在高温下使用时，钛铁合金渣中的TiO₂还可以与高炉熔渣中的SiO₂、CaO、Al₂O₃和MgO发生反应生成高熔点化合物，提高了高炉熔渣的粘度，降低了高炉熔渣对高炉出铁沟用耐火浇注料的侵蚀和渗透，减少了高炉熔渣对高炉出铁沟用耐火浇注料的冲刷损耗，一次通铁量达到18~21万吨，从而延长了高炉出铁沟用耐火浇注料的使用寿命。

本发明采用的钛铁合金渣属于工业废弃物，资源丰富、价格低廉和原料可再生，对钛铁合金渣的利用不仅节能环保，且有利于耐火材料工业的可持续发展。另外，本发明在制备过程中仅需混合即可，且对设备无特殊要求，故工艺简单和生产成本低。

本发明所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.9~3.0g/cm³和2.85~2.9g/cm³，常温抗折强度为8~13MPa和9~16MPa，常温耐压强度为40~60MPa和55~80MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.1~0.05；1450℃×3h条件下抗渣和铁水侵蚀经检测为无明显侵蚀。

因此，本发明具有工艺简单、生产成本低、产品原料可再生和对设备无特殊要求的特点；所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料体积稳定性好、强度大、抗侵蚀性能优异和使用寿命长。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式中所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al₂O₃为70~80wt%，TiO₂为8~16wt%，MgO为1~4wt%，CaO为7~12wt%；钛铁合金渣的耐火度>1790℃；钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%。

所述高铝矾土的Al₂O₃含量≥86wt%；高铝矾土的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%。

所述电熔白刚玉的Al₂O₃含量≥93wt%；电熔白刚玉的颗粒级配是：小于3mm且大于等于1mm为40~60wt%，粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~45wt%，粒度小于0.074mm为10~20wt%。

所述碳化硅的SiC含量≥97wt%；碳化硅的颗粒级配是：粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~50wt%，粒度小于0.074mm为50~70wt%。

所述氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒度﹤0.044mm。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥96wt%，粒度﹤0.088mm。

所述单质硅粉的Si含量≥98wt%，粒度﹤0.088mm。

所述铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt%，CaO含量≤20wt%，粒度﹤0.044mm。

所述球状沥青的C含量≥55wt%，粒度为0.5~1mm。

所述三聚磷酸钠的Na₅P₃O₁₀含量≥98wt%，粒度﹤1mm。

所述的FDN型萘系减水剂的β-萘磺酸钠甲醛缩合物含量≥99wt%，粒度﹤0.088mm。

所述铝粉的Al含量≥98.5wt%，粒度﹤0.088mm。

实施例1

一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法。以25~30wt%的高铝矾土、5~10wt%的钛铁合金渣、24~28wt%的电熔白刚玉、14~16wt%的碳化硅、11~13wt%的氧化铝微粉、4~5wt%的硅微粉、4~5wt%的硅粉、4~5wt%的铝酸钙水泥和2~3wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.01~0.03wt%的FDN型萘系减水剂、0.03~0.06wt%的三聚磷酸钠和0.05~0.1wt%的铝粉，干混1~2min，再外加所述原料的4~4.5wt%的水，混合3~5min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料。

本实施例所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.90~2.98g/cm³和2.85~2.89g/cm³，常温抗折强度为8~12MPa和9~14MPa，常温耐压强度为40~55MPa和57~76MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.1~-0.05%；1450℃×3h条件下抗渣和铁水侵蚀经检测为无明显侵蚀。

实施例2

一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法。以20~25wt%的高铝矾土、10~15wt%的钛铁合金渣、32~36wt%的电熔白刚玉、10~12wt%的碳化硅、7~9wt%的氧化铝微粉、3~4wt%的硅微粉、2~3wt%的硅粉、3~4wt%的铝酸钙水泥和4~5wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.03~0.05wt%的FDN型萘系减水剂、0.06~0.09wt%的三聚磷酸钠和0.1~0.15wt%的铝粉，干混2~3min，再外加所述原料的4.5~5wt%的水，混合4~6min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料。

本实施例所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.92~3.0g/cm³和2.85~2.9g/cm³，常温抗折强度为8~13MPa和10~16MPa，常温耐压强度为43~60MPa和59~80MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.07~0.04%；1450℃×3h条件下抗渣和铁水侵蚀经检测为无明显侵蚀。

实施例3

一种高炉出铁沟用耐火浇注料及其制备方法。以15~20wt%的高铝矾土、15~20wt%的钛铁合金渣、28~32wt%的电熔白刚玉、12~14wt%的碳化硅、9~11wt%的氧化铝微粉、2~3wt%的硅微粉、3~4wt%的硅粉、2~3wt%的铝酸钙水泥和3~4wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.05~0.07wt%的FDN型萘系减水剂、0.09~0.12wt%的三聚磷酸钠和0.15~0.2wt%的铝粉，干混2~3min，再外加所述原料的5~5.5wt%的水，混合5~7min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料。

本实施例所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.91~3.0g/cm³和2.86~2.9g/cm³，常温抗折强度为9~13MPa和11~16MPa，常温耐压强度为45~57MPa和55~75MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.05~0.05%；1450℃×3h条件下抗渣和铁水侵蚀经检测为无明显侵蚀。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

本具体实施方式采用的钛铁合金渣的颗粒强度大和热膨胀率低，使用时永久线变化率小，改善了高炉出铁沟用耐火浇注料的体积稳定性，其常温抗折强度和常温耐压强度也得到了明显提高；同时在高温下使用时，钛铁合金渣中的TiO₂还可以与高炉熔渣中的SiO₂、CaO、Al₂O₃和MgO发生反应生成高熔点化合物，提高了高炉熔渣的粘度，降低了高炉熔渣对高炉出铁沟用耐火浇注料的侵蚀和渗透，减少了高炉熔渣对高炉出铁沟用耐火浇注料的冲刷损耗，一次通铁量达到18~21万吨，从而延长了高炉出铁沟用耐火浇注料的使用寿命。

本具体实施方式采用的钛铁合金渣属于工业废弃物，资源丰富、价格低廉和原料可再生，对钛铁合金渣的利用不仅节能环保，且有利于耐火材料工业的可持续发展。另外，本具体实施方式在制备过程中仅需混合即可，且对设备无特殊要求，故工艺简单和生产成本低。

本具体实施方式所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料，在110℃×24h和1450℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.9~3.0g/cm³和2.85~2.9g/cm³，常温抗折强度为8~13MPa和9~16MPa，常温耐压强度为40~60MPa和55~80MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.1~0.05；1450℃×3h条件下抗渣和铁水侵蚀经检测为无明显侵蚀。

因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低、产品原料可再生和对设备无特殊要求的特点；所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料体积稳定性好、强度大、抗侵蚀性能优异和使用寿命长。

Claims (10)

1.一种高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：以15~30wt%的高铝矾土、5~20wt%的钛铁合金渣、24~36wt%的电熔白刚玉、10~16wt%的碳化硅、7~13wt%的氧化铝微粉、2~5wt%的硅微粉、2~5wt%的硅粉、2~5wt%的铝酸钙水泥和2~5wt%的球状沥青为原料，外加所述原料0.01~0.07wt%的FDN型萘系减水剂、0.03~0.12wt%的三聚磷酸钠和0.05~0.2wt%的铝粉，干混1~3min，再外加所述原料的4~5.5wt%的水，混合3~7min，即得高炉出铁沟用耐火浇注料；

所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al₂O₃为70~80wt%，TiO₂为8~16wt%，MgO为1~4wt%，CaO为7~12wt%；钛铁合金渣的耐火度>1790℃；钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%；

所述高铝矾土的Al₂O₃含量≥86wt%；高铝矾土的颗粒级配是：粒度小于8mm且大于等于5mm为40~60wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm为40~60wt%；

所述电熔白刚玉的Al₂O₃含量≥93wt%；电熔白刚玉的颗粒级配是：小于3mm且大于等于1mm为40~60wt%，粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~45wt%，粒度小于0.074mm为10~20wt%；

所述碳化硅的SiC含量≥97wt%；碳化硅的颗粒级配是：粒度小于1mm且大于等于0.074mm为30~50wt%，粒度小于0.074mm为50~70wt%。

2.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒度﹤0.044mm。

3.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥96wt%，粒度﹤0.088mm。

4.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述单质硅粉的Si含量≥98wt%，粒度﹤0.088mm。

5.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铝酸钙水泥的Al₂O₃含量≥80wt%，CaO含量≤20wt%，粒度﹤0.044mm。

6.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述球状沥青的C含量≥55wt%，粒度为0.5~1mm。

7.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述三聚磷酸钠的Na₅P₃O₁₀含量≥98wt%，粒度﹤1mm。

8.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述的FDN型萘系减水剂的β-萘磺酸钠甲醛缩合物含量≥99wt%，粒度﹤0.088mm。

9.根据权利要求1所述高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铝粉的Al含量≥98.5wt%，粒度﹤0.088mm。

10.一种高炉出铁沟用耐火浇注料，其特征在于所述高炉出铁沟用耐火浇注料是根据权利要求1~9项中任一项所述的高炉出铁沟用耐火浇注料的制备方法所制备的高炉出铁沟用耐火浇注料。