CN105481395A - 速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法，即本泵送料包括特级矾土6～12wt%、棕刚玉25～35wt%、碳化硅10～20wt%、白刚玉粉20～30wt%、蓝晶石粉2～8wt%、单质Si粉1～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～6wt%、硅微粉0.5～3.5wt%、球状沥青0.5～3.5wt%。制备方法为在泵送料原料中外加0.1～2wt%的金属铝粉和0.5～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min，制得泵送料。本泵送料具备良好的耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、体积稳定性和适宜的导热性，且具有可泵送、快干速凝的优良施工性能；本制备方法简单、方便，降低制备成本。

Description

速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法。

背景技术

高炉炉缸用以盛装铁水和熔渣，温度一般在1450～1500℃，而炉缸上部则是高炉中温度最高的部位，温度高达1800℃。炉缸内衬除受高温作用外，还受到渣铁的化学侵蚀与铁水冲刷。这些部位受侵蚀破坏后不易修补，严重侵蚀时必须停炉大修，因此这些部位的损毁情况决定着高炉的寿命。尽管难以修补，但由于高炉炉衬在保证高炉正常生产以及高炉长寿方面起着重要的作用，为了保证开炉以后高炉的正常生产和寿命，降低高炉的运行成本，目前围绕高炉内衬的修补不断进行研究、开发和实践，取得了显著的成效。热态在线修补技术已经成为了快速有效解决高炉内衬损坏、延长高炉寿命的一种重要手段。

为了尽量减少停炉造成的经济损失，通常希望能够在不停炉或者在尽可能短的停炉时间内完成内衬修补。热态在线修补技术的顺利施工不仅要求所用耐火材料能够容易地输送到施工点，另外还要求耐火材料在施工完成后能够快速凝固并具备一定的结合强度，以保证脱模过程不会使得材料开裂，同时也希望脱模后可以对其进行快速干燥，以在较短时间内投入生产。

为此，急需开发一种可用于高炉炉缸维修造衬用的速凝快干泵送料。该材料应具备良好的耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、体积稳定性和适宜的导热性。Al₂O₃-SiC-C系材料不仅具有良好的抗渣铁侵蚀能力，同时SiC和C的引入也使其具备了良好的导热性能。该体系材料是目前高炉出铁沟工作衬普遍采用的一种材料，实践证明其性能可以满足目前生产需要。

中国专利申请（CN103496989A）公开了一种硅溶胶结合浇注料制备方法，该浇注料以焦宝石、矾土为骨料，蓝晶石、矾土细粉、SiO₂微粉、α-Al₂O₃微粉、SiC微粉为细粉，采用硅溶胶为结合剂，所制备的浇注料具有抗折强度和耐压强度高的特点，可用于中间包衬的施工，效果良好。而本发明旨在为高炉炉缸造衬提供一种快干速凝的泵送料，由于使用环境的不同，本发明显然与上述专利申请有着明显区别。

《耐火材料》2004年05期的文献“湿式泵送喷射料的研究及其在鱼雷罐上的应用”介绍了一种用于鱼雷罐车内衬维修用水泥结合的Al₂O₃-SiC-C湿式喷射料，该喷射料以CaCl₂为促凝剂，与本专利拟采用的技术方案不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法，本泵送料具备良好的耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、体积稳定性和适宜的导热性，且具有可泵送、快干速凝的优良施工性能；本制备方法简单、方便，降低制备成本。

为解决上述技术问题，本发明速凝快干的高炉内衬修补泵送料包括特级矾土6～12wt%、棕刚玉25～35wt%、碳化硅10～20wt%、白刚玉粉20～30wt%、蓝晶石粉2～8wt%、单质Si粉1～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～6wt%、硅微粉0.5～3.5wt%、球状沥青0.5～3.5wt%。

进一步，所述特级矾土的粒度为5～3mm，其Al₂O₃含量不小于88%。

进一步，所述棕刚玉的Al₂O₃含量不小于95%，其颗粒级配是3～1mm为40～60%、1～0.088mm为40～60%。

进一步，所述碳化硅的SiC含量不低于97%，其颗粒级配是1～0.088mm为50～70%、小于0.088mm为30～50%。

进一步，所述白刚玉粉的粒度不大于0.074mm，其Al₂O₃含量不小于98.5%。

进一步，所述蓝晶石粉的粒度不大于0.074mm，其Al₂O₃含量为60～65%。

进一步，所述单质Si粉的粒度不大于0.074mm，其Si含量不小于98%。

进一步，所述活性α-Al₂O₃微粉的粒度为1～3μm，其Al₂O₃含量不小于98.5%。

进一步，所述硅微粉的粒度为1～3μm，其SiO₂含量不小于94%。

进一步，所述球状沥青的粒度为0.5～1mm，其残炭量不小于50%。

一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料的制备方法，按照上述的泵送料原料，外加所述泵送料原料0.1～2wt%的金属铝粉和0.5～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min，制得泵送料。

进一步，所述金属铝粉的粒度不大于0.074mm，其Al含量不小于97%。

进一步，所述硅溶胶的固含量不小于30%。

进一步，所述促凝剂为铝酸钙水泥，其Al₂O₃含量不小于70%。

由于本发明速凝快干的高炉内衬修补泵送料及其制备方法采用了上述技术方案，即本泵送料包括特级矾土6～12wt%、棕刚玉25～35wt%、碳化硅10～20wt%、白刚玉粉20～30wt%、蓝晶石粉2～8wt%、单质Si粉1～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～6wt%、硅微粉0.5～3.5wt%、球状沥青0.5～3.5wt%。制备方法为在泵送料原料中外加0.1～2wt%的金属铝粉和0.5～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min，制得泵送料。本泵送料具备良好的耐铁水侵蚀性、耐铁水渗透性、体积稳定性和适宜的导热性，且具有可泵送、快干速凝的优良施工性能；本制备方法简单、方便，降低制备成本。

具体实施方式

本发明速凝快干的高炉内衬修补泵送料包括特级矾土6～12wt%、棕刚玉25～35wt%、碳化硅10～20wt%、白刚玉粉20～30wt%、蓝晶石粉2～8wt%、单质Si粉1～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～6wt%、硅微粉0.5～3.5wt%、球状沥青0.5～3.5wt%。

进一步，所述特级矾土的粒度为5～3mm，其Al₂O₃含量不小于88%。

进一步，所述棕刚玉的Al₂O₃含量不小于95%，其颗粒级配是3～1mm为40～60%、1～0.088mm为40～60%。

进一步，所述碳化硅的SiC含量不低于97%，其颗粒级配是1～0.088mm为50～70%、小于0.088mm为30～50%。

进一步，所述白刚玉粉的粒度不大于0.074mm，其Al₂O₃含量不小于98.5%。

进一步，所述蓝晶石粉的粒度不大于0.074mm，其Al₂O₃含量为60～65%。

进一步，所述单质Si粉的粒度不大于0.074mm，其Si含量不小于98%。

进一步，所述活性α-Al₂O₃微粉的粒度为1～3μm，其Al₂O₃含量不小于98.5%。

进一步，所述硅微粉的粒度为1～3μm，其SiO₂含量不小于94%。

进一步，所述球状沥青的粒度为0.5～1mm，其残炭量不小于50%。

一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料的制备方法，按照上述的泵送料原料，外加所述泵送料原料0.1～2wt%的金属铝粉和0.5～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min，制得泵送料。

进一步，所述金属铝粉的粒度不大于0.074mm，其Al含量不小于97%。

进一步，所述硅溶胶的固含量不小于30%。

进一步，所述促凝剂为铝酸钙水泥，其Al₂O₃含量不小于70%。

实施例1：特级矾土6～9wt%、棕刚玉25～30wt%、碳化硅10～15wt%、白刚玉粉25～30wt%、蓝晶石粉为5～8wt%、单质Si粉4～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～3wt%、硅微粉1～2wt%、球状沥青0.5～2wt%。按照上述原料及其百分含量配料，外加上述原料0.1～1wt%的金属铝粉和0.5～0.8wt%促凝剂，先干混30s，然后加入12～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min。

该泵送料的主要物理性能是110℃烘干后的显气孔率为14～16%；体积密度为2.72～2.78g/cm³，抗折强度为4.5～5.5MPa，耐压强度为35～45MPa，初凝时间为32～42min。815℃中温保温3小时后，显气孔率为15～20%，体积密度为2.73～2.80g/cm³，抗折强度为7.0～8.5MPa，耐压强度为60～70MPa，加热永久线变化率为0～0.06%。1400℃高温保温3小时后的显气孔率为14～19%，体积密度为2.75～2.82g/cm³，抗折强度为20～23MPa，耐压强度为175～190MPa；加热永久线变化率为0～0.08%。

实施例2：特级矾土9～12wt%、棕刚玉30～35wt%、碳化硅15～20wt%、白刚玉粉20～25wt%、蓝晶石粉2～5wt%、单质Si粉1～4wt%、活性α-Al₂O₃微粉3～5wt%、硅微粉2～3.5wt%、球状沥青2～3.5wt%。按照上述原料及其百分含量配料，外加上述原料1～2wt%的金属铝粉和0.8～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～12wt%的硅溶胶后再混合4～8min。

该泵送料的主要物理性能是110℃烘干后的显气孔率为15～20%，体积密度为2.70～2.75g/cm³，抗折强度为4.8～5.7MPa，耐压强度为37～45MPa，初凝时间为30～40min。815℃中温保温3小时后的显气孔率为16～22%，体积密度为2.70～2.75g/cm³，抗折强度为7.5～8.5MPa，耐压强度为60～67MPa，加热永久线变化率为0～0.05%。1400℃高温保温3小时后的显气孔率为15～20%，体积密度为2.73～2.80g/cm³，抗折强度为18～22MPa，耐压强度为180～200MPa，加热永久线变化率为0～0.05%。

本泵送料采用特级矾土与棕刚玉复合骨料，以硅溶胶为结合剂，兼顾了材料的各温度段所需强度，促凝剂的引入保证了施工性能要求，合理的粒度组成与添加剂的使用，使得材料的整体性能优良，该材质体系与现行高炉炉衬具有广泛的相容性，使得其具备了良好的常温力学强度，保证了脱模顺利进行，同时缩短了烘干过程的时间。

硅溶胶外观为乳白色半透明的胶体溶液，无嗅无毒，多呈稳定的碱性，少数呈酸性，硅溶胶中SiO₂的质量分数一般为10%～35%，高时可达50%。粒径范围一般在5～100nm，粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此与其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。硅溶胶可以用作各种耐火材料的粘结剂，它具有粘结力强、耐高温(1500～1600℃)等特点。硅溶胶用作耐火浇注料结合剂可以赋予浇注料以凝聚结合，失水温度范围较宽，允许快速干燥，同时在失水过程中不会破坏浇注料的结合强度。

由于采用矾土和棕刚玉为复合骨料，以硅溶胶作为主要结合剂，硅溶胶更容易渗透到骨料的气孔中，经过加热转变，在材料内部形成了良好的结合，强化了其力学性能。以硅溶胶替代传统水泥结合剂，弥补了材料中温强度下降的不足，并辅以促凝剂，保证了其快干和速凝的实现，材料整体性能良好，施工方便。本方法制备的泵送料既可用于新建高炉炉缸施工，也可用以高炉维修时重新在炉缸部位造衬，且材料成本较低，理化性能指标良好，具备可泵送，快干速凝等优良施工性能。

Claims (10)

1.一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：本泵送料包括特级矾土6～12wt%、棕刚玉25～35wt%、碳化硅10～20wt%、白刚玉粉20～30wt%、蓝晶石粉2～8wt%、单质Si粉1～7wt%、活性α-Al₂O₃微粉1～6wt%、硅微粉0.5～3.5wt%、球状沥青0.5～3.5wt%。

2.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述特级矾土的粒度为5～3mm，其Al₂O₃含量不小于88%；所述棕刚玉的颗粒级配是3～1mm为40～60%、1～0.088mm为40～60%，其Al₂O₃含量不小于95%。

3.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述碳化硅的SiC含量不低于97%，其颗粒级配是1～0.088mm为50～70%、小于0.088mm为30～50%。

4.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述白刚玉粉和蓝晶石粉的粒度不大于0.074mm，其中，所述白刚玉粉的Al₂O₃含量不小于98.5%，所述蓝晶石粉的Al₂O₃含量为60～65%。

5.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述单质Si粉的粒度不大于0.074mm，其Si含量不小于98%。

6.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述活性α-Al₂O₃微粉和硅微粉的粒度为1～3μm，其中，所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量不小于98.5%，所述硅微粉的SiO₂含量不小于94%。

7.根据权利要求1所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料，其特征在于：所述球状沥青的粒度为0.5～1mm，其残炭量不小于50%。

8.一种速凝快干的高炉内衬修补泵送料的制备方法，其特征在于：按照权利要求1至10的任一项所述的泵送料原料，外加所述泵送料原料0.1～2wt%的金属铝粉和0.5～1.2wt%促凝剂，先干混30s，然后加入9～15wt%的硅溶胶后再混合4～8min，制得泵送料。

9.根据权利要8所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料的制备方法，其特征在于：所述金属铝粉的粒度不大于0.074mm，其Al含量不小于97%；所述硅溶胶的固含量不小于30%。

10.根据权利要8所述的速凝快干的高炉内衬修补泵送料的制备方法，其特征在于：所述促凝剂为铝酸钙水泥，其Al₂O₃含量不小于70%。