CN106083075A - 高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身上部内衬的修复方法 - Google Patents

高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身上部内衬的修复方法 Download PDF

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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上部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身上部内衬的修复方法。喷涂料包括：粒度在5‑8mm的电熔莫来石为4～8wt％，粒度在3‑5mm的电熔莫来石为10～20wt％，粒度在1‑3mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度在0.088‑1mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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0.3‑0.5wt％。喷涂料使用寿命可以达到24个月以上，与现有技术中的喷涂料的使用寿命相比有较大提升，不仅具有施工时间长、中温物理性能优异、烘烤时间短及具有一次修补使用寿命高的特点，其成本更低、抵抗温度变化引起破裂的能力更强。

Description

高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身上部内 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上部内衬用湿法喷涂料、其应用及高炉炉身上部内衬的修复方法。
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。
目前高炉炉身上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，易与材料中的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上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上部内衬的使用寿命。中国发明专利CN 105110800 A公开了一种高炉炉身上部内衬用湿法涂料，其可一定程度解决现有技术中存在的问题，并初步达到上述的技术效果，但是其仍有如下不足：1)该喷涂料配方中使用了大量的矾土，而矾土中的氧化铁含量较多，其在高温环境下易与高炉中的CO发生还原反应而侵蚀，限制了高炉炉身上部内衬的使用寿命；2)该涂料配方中使用了电熔刚玉及SiC等价格较高的原料，导致其成本增加，同时SiC在高炉内的超高温度和低氧分压的条件下易转化为挥发性SiO而快速氧化腐蚀，进而影响高炉炉身内衬的使用寿命；3)该涂料配方中含有矾土、电熔刚玉和碳化硅等多种骨料，当温度变化时其膨胀收缩率不一致，易导致以其制备的高炉炉身内衬开裂。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种成本更低且使用寿命更长的高炉炉身上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上部内衬用湿法喷涂料，由以下重量百分含量的各个组份组成：粒度在5-8mm的电熔莫来石为4～8wt％，粒度在3-5mm的电熔莫来石为10～20wt％，粒度在1-3mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度在0.088-1mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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0.3～0.5wt％。
在上述技术方案中，完全使用不同粒度级配的电熔莫来石作为高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料(以下简称“湿法喷涂料”)的骨料部分，因骨料部分为同种材质，故高炉内温度变化时其膨胀及收缩变化均匀，不易开裂，显著提高了湿法喷涂料的抗开裂能力，同时电熔莫来石是一种价格适中且性能良好的耐火材料，其具有膨胀均匀、热震稳定性好、硬度大、抗化学腐蚀性好的特点，以其作骨料的湿法喷涂料的抗冲刷性能、抗侵蚀性并有效降低渣铁的粘附；电熔莫来石原料中Fe2O3含量较低，抗CO腐蚀的性能较好；不含有矾土，而是以硬度较大且性能稳定的电熔莫来石为骨料，可不添加硬度大、价格高的碳化硅，同时因不含碳化硅，故外加剂中也不需要抗氧化剂，有效控制了成本。
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，所述电熔莫来石中：Al2O3含量>65wt％，Fe2O3含量<0.5wt％。
优选的，所述二氧化硅微粉中：SiO2含量>97wt％，粒径≤0.074mm。
优选的，所述活性氧化铝微粉中：Al2O3含量＞99wt％，D50<1.5μm，其中D50指的是平均粒径。
具体的，所述外加剂包括0.3～0.5wt％的高效减水剂，高效减水剂为聚羧酸系减水剂。
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上部内衬用湿法喷涂料的应用，该湿法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上部内衬的修复方法，包括如下步骤：按上述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；再将所述预混合料与粒度5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm、≤0.088mm的电熔莫来石一起用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料；在室温下将结合剂与湿法喷涂料混合均匀得涂料液，使用湿法喷涂机将混合好的涂料液通过管道泵送至高炉炉身上部内衬修补区域，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上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上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。
按照本发明提供的配方及方法制备的湿法喷涂料使用寿命可以达到24个月以上，与现有技术中的以纯铝酸钙水泥制备的湿法喷涂料及含有矾土、电熔刚玉的湿法喷涂料相比，有显著提升。经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.7g/cm3，耐压强度≥40MPa，抗折强度≥7.5Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.65g/cm3；耐压强度≥100MPa，线变化率为-0.08～0.08％，抗折强度≥16Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6MPa。
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，高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔莫来石为4～6wt％，
粒度3～5mm的电熔莫来石为15～20wt％，
粒度1～3mm的电熔莫来石为15～20wt％，
粒度0.088～1的电熔莫来石为15～20wt％，
粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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(高效减水剂)0.3wt％；
结合剂为上述湿法喷涂料重量的12～16wt％；
固化剂为上述湿法喷涂料重量的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、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、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm、≤0.088mm的电熔莫来石的电熔莫来石用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得一种高炉炉身上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混合均匀得涂料液，使用湿法喷涂机将混合好的涂料液通过管道泵送至高炉炉身上部内衬修补区域，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，从而对高炉炉身上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≥2.7g/cm3，耐压强度≥40MPa，抗折强度≥8.1Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.65g/cm3；耐压强度≥103MPa，线变化率为-0.08～0.08％，抗折强度≥17.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6.2MPa。
本实施例所制备的湿法喷涂料修补高炉炉身上部内衬后，其使用寿命可以达到24个月以上，与现有技术中的以纯铝酸钙水泥制备的湿法喷涂料及含有矾土、电熔刚玉的湿法喷涂料，有显著提升。
实施例2
基于本发明所提供的技术方案，高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔莫来石为6～8wt％，
粒度3～5mm的电熔莫来石为10～15wt％，
粒度1～3mm的电熔莫来石为20～25wt％，
粒度0.088～1的电熔莫来石为20～25wt％，
粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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(高效减水剂)0.5wt％；
结合剂为上述湿法喷涂料重量的12～16wt％；
固化剂为上述湿法喷涂料重量的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≥2.72g/cm3，耐压强度≥45MPa，抗折强度≥8.6Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.68g/cm3；耐压强度≥112MPa，线变化率为-0.06～0.06％，抗折强度≥18.3Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥6.6MPa。
对比例1
基于本发明所提供的技术方案，高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔莫来石为4～6wt％，
粒度3～5mm的电熔莫来石为15～20wt％，
粒度1～3mm的电熔莫来石为15～20wt％，
粒度0.088～1的电熔莫来石为5-10wt％，
粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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(高效减水剂)0.3wt％；
结合剂为上述湿法喷涂料重量的12～16wt％；
固化剂为上述湿法喷涂料重量的1.0wt％。
本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.73g/cm3，耐压强度≥43.5MPa，抗折强度≥7.6Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.71g/cm3；耐压强度≥97MPa，线变化率为-0.06～0.06％，抗折强度≥13.2Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥5.5MPa。
对比例2
基于本发明所提供的技术方案，高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料的原料及其含量选择如下：
粒度5～8mm的电熔莫来石为6～8wt％，
粒度3～5mm的电熔莫来石为10～15wt％，
粒度1～3mm的电熔莫来石为20～25wt％，
粒度0.088～1的电熔莫来石为30-35wt％，
粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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(高效减水剂)0.3wt％；
结合剂为上述湿法喷涂料重量的12～16wt％；
固化剂为上述湿法喷涂料重量的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≥2.75g/cm3，耐压强度≥44.2MPa，抗折强度≥7.8Mpa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.70g/cm3；耐压强度≥95MPa，线变化率为-0.06～0.06％，抗折强度≥14.1Mpa；1400℃×1h热态抗折强度≥5.9MPa。
本实施例所制备的湿法喷涂料修补高炉炉身上部内衬后，其使用寿命可以达到24个月以上，与现有技术中的以纯铝酸钙水泥制备的湿法喷涂料及含有矾土、电熔刚玉的湿法喷涂料，有显著提升。
实施例1、2及对比例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及对比例1、2中浇注料性能指标见表2。
表2
通过上述实施例及对比例可以看出，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上部内衬后，均能够达到前述的各种优异性能，同时还可见本发明请求保护的湿法喷涂料各组分的含量多少对其性能的影响非常明显，只有各组分的含量均在要求保护的范围内时，该湿法喷涂料的性能才能具有较好表现，如表1及表2中数据所示(实施例1与对比例1相比、实施例2与对比列2相比)，粒度为0.088-1mm的电熔莫来石的含量低于或超过其在本申请要求保护的范围时，相应的湿法喷涂料的各项性能均有所下降。
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)

1.一种高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，由以下重量百分含量的各个组份组成：粒度在5-8mm的电熔莫来石为4～8wt％，粒度在3-5mm的电熔莫来石为10～20wt％，粒度在1-3mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度在0.088-1mm的电熔莫来石为15～25wt％，粒度≤0.088mm的电熔莫来石为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0.3～0.5wt％。
2.根据权利要求1所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述电熔莫来石中：Al2O3含量>65wt％，Fe2O3含量<0.5wt％。
3.根据权利要求1所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所选活性氧化铝微粉中：D50<1.5μm，Al2O3含量＞99wt％。
4.根据权利要求1所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所选二氧化硅微粉的SiO2含量>97wt％，粒度≤0.074mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述外加剂为高效减水剂。
6.根据权利要求5所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料，其特征在于，所述高效减水剂为聚羧酸系减水剂。
7.一种根据权利要求1至6任一项所述的高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料的应用，其特征在于：该湿法喷涂料用于高炉内衬的热态喷涂修复或冷态喷涂修复。
8.一种高炉炉身上部内衬的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：按照权利要求1至6任一项所述的重量比例称取各个组份；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；再将所述预混合料与粒度5～8mm、3～5mm、1～3mm、0.088-1mm、≤0.088mm的电熔莫来石一起用行星搅拌机搅拌8～12分钟，制得高炉炉身上部内衬用湿法喷涂料；在室温下将结合剂与湿法喷涂料混合均匀得涂料液，使用湿法喷涂机将混合好的涂料液通过管道泵送至高炉炉身上部内衬修补区域，并在管道的出口处加入固化剂。
9.根据权利要求8所述的高炉炉身上部内衬的修复方法，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上部内衬用湿法喷涂料的重量的12～16wt％。
10.根据权利要求8或9所述的高炉炉身上部内衬的修复方法，其特征在于，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上部内衬用湿法喷涂料的重量的0.8～1.5wt％。
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Denomination of invention: Wet spray coating for upper lining of blast furnace body, its application, and repair method for upper lining of blast furnace body

Effective date of registration: 20230905

Granted publication date: 20181123

Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Wuhan branch

Pledgor: WUHAN WINNING TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980055314