CN106396712B - 一种钢包烘烤器烧嘴用浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于散状耐火材料技术领域，具体涉及一种耐用型钢包烘烤器烧嘴用浇注料及其制备方法。本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种耐用型钢包烘烤器烧嘴用浇注料。该耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料，由以下重量百分比的原料混合而成：焦宝石45～60％、电熔莫来石20～30％、特级矾土粉3～8％、微硅粉2～4％、α‑三氧化二铝微粉3～8％、铝酸钙水泥4～6％、广西白泥2～4％；额外加入占上述原料总重量0.2％六偏磷酸钠、0.03％防爆纤维、0.5～1％不锈钢纤维。本发明配方所制备的烘烤器烧嘴浇注料能够很好地修复烧嘴，具有使用寿命长、成本低等优点。

Description

一种钢包烘烤器烧嘴用浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于散状耐火材料技术领域，具体涉及一种钢包烘烤器烧嘴用浇注料及其制备方法。

背景技术

目前国内外钢铁冶炼过程中均采用红包出钢工艺，因此需要使用钢包烘烤器对修砌好的钢包或者周转中待用的钢包进行烘烤，以保证钢包耐材的使用寿命和炼钢工序的顺行。在钢包烘烤器这种设备中，烧火的喷嘴(简称烧嘴)是最核心的零部件，其使用寿命直接影响到钢包烘烤器的使用以及炼钢的工艺节奏，而烧嘴这个零部件中耐火浇注料部分是极易损坏的部分，主要是因为其使用环境极其恶劣，一是使用环境高温800～1200℃，二是频繁冷热交替，导致烧嘴浇注料脱落、掉料。

以国内某钢厂为例，新购置的烧嘴浇注料部分使用寿命在半年左右(平均每天烘烤时间为18小时)，第一个使用周期中浇注料脱落后，采用传统的耐火浇注料进行修复，其使用寿命基本在2个月左右，基本上修复2次左右整个烧嘴便不能再修复使用，这种频繁的修复作业不仅影响了炼钢生产工艺节奏，增加了检修作业人员的劳动强度，而且大大的降低了整个烧嘴的使用寿命，使得生产成本增加。针对这一情况，本发明人通过不断地试验研究开发出了一种耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料，用于修复浇注料脱落的烧嘴，其使用寿命能够达到与新购置烧嘴相当，大大的提供烧嘴的使用寿命，降低了检修工人劳动强度和生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高钢包烘烤器烧嘴用浇注料的使用寿命，以保证炼钢生产工艺顺行，降低生产成本及工人劳动强度。

本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种新的钢包烘烤器烧嘴用浇注料。该钢包烘烤器烧嘴用浇注料，由以下重量百分比的原料混合而成：焦宝石45～60％、电熔莫来石20～30％、特级矾土粉3～8％、微硅粉2～4％、α-三氧化二铝微粉3～8％、铝酸钙水泥4～6％、广西白泥2～4％；额外加入占上述原料总重量0.2％六偏磷酸钠、0.03％防爆纤维、0.5～1％不锈钢纤维。

优选的，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述焦宝石由1＜粒度≤3mm、3＜粒度≤5mm、5＜粒度≤10mm三种规格组成。

优选的，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述电熔莫来石分为骨料和粉料两种，骨料的粒度为0＜粒度≤2mm，粉料的粒度为-180目。

优选的，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料，由以下重量百分比的原料混合而成：5＜粒度≤10mm焦宝石20～23％、3＜粒度≤5mm焦宝石15～22％、1＜粒度≤3mm焦宝石10～15％、0＜粒度≤2mm电熔莫来石10～15％、粒度-180目电熔莫来石10～15％、特级矾土粉3～8％、微硅粉2～4％、α-三氧化二铝微粉3～8％、铝酸钙水泥4～6％、广西白泥2～4％；额外加入占上述原料总重量0.2％六偏磷酸钠、0.03％防爆纤维、0.5～1％不锈钢纤维。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述焦宝石按重量计含有Al₂O₃≥44％、Fe₂O₃≤1.5％；体积密度≥2.45g/cm³、吸水率≤3％、耐火度≥1750℃。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述电熔莫来石按重量计含有Al₂O₃≥70％、Fe₂O₃≤1.0％；体积密度≥2.8g/cm³。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述特级矾土粉按重量计含有Al₂O₃≥90％、Fe₂O₃≤2.0％；体积密度≥3.4g/cm³；粒度为-320目。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述微硅粉按重量计含有SiO₂≥94％；粒度为-200目。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述α-三氧化二铝微粉按重量计含有Al₂O₃≥99％；粒度为-180目。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述铝酸钙水泥为CA-70铝酸钙水泥。

进一步的，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述CA-70铝酸钙水泥为赛卡71铝酸钙水泥。

更进一步的，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述赛卡71铝酸钙水泥为凯诺斯(中国)铝酸盐技术有限公司生产的赛卡71纯铝酸钙水泥，要求Al₂O₃≥70％。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述广西白泥按重量计含有SiO₂ 45～50％，Al₂O₃ 26～36％；粒度为-180目。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述六偏磷酸钠技术标准执行国标HG/2519－1993。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述防爆纤维技术标准按照以下要求执行：材质为聚丙烯；外观为白色；比量为0.9～0.92；熔点为155～162℃；酌减量为100％；含水量≤5％；直径为10～18旦尼尔，长度为4～6mm。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料中，所述不锈钢纤维要求不锈钢材质，直径1mm，长度5～15mm。

本发明还提供了上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料的制备方法，包括以下步骤：

a、将原料按重量配比进行称量；

b、将步骤a中称量好的物料进行混合搅拌，制成钢包包底工作层浇注料；

c、搅拌完成后，按照使用要求进行称量包装，检测合格入库。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴浇注料的制备方法步骤b中，先对3mm以上的骨料部分进行搅拌混合，再加入3mm以下粉料进行混合。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴浇注料的制备方法步骤b中，3mm以上骨料混合搅拌时间和加入3mm以下粉料搅拌混合时间均不低于3min。

其中，上述钢包烘烤器烧嘴浇注料的制备方法步骤b中，最大粒度控制在15mm以下。

由上述方法混合而成的钢包烘烤器烧嘴浇注料可通过常规方法浇注、修复得到烧嘴。

本发明配方制备得到的烘烤器烧嘴浇注料能够很好地修复烧嘴，使烧嘴具有使用寿命长、成本低等优点。

具体实施方式

一种钢包烘烤器烧嘴用浇注料，由以下重量百分比的原料混合而成：焦宝石45～60％、电熔莫来石20～30％、特级矾土粉3～8％、微硅粉2～4％、α-三氧化二铝微粉3～8％、赛卡71铝酸钙水泥4～6％、广西白泥2～4％；额外加入占上述7种原料总重量0.2％的六偏磷酸钠、额外加入占上述7种原料总重量0.03％的防爆纤维、额外加入占上述7种原料总重量0.5～1％的不锈钢纤维。

优选的，所述焦宝石由1＜粒度≤3mm、3＜粒度≤5mm、5＜粒度≤10mm三种规格组成。

优选的，所述电熔莫来石分为骨料和粉料两种，骨料的粒度为0＜粒度≤2mm，粉料的粒度为-180目。

作为本发明的优选方案，上述钢包烘烤器烧嘴用浇注料，由以下重量百分比的原料混合而成：5＜粒度≤10mm焦宝石20～23％、3＜粒度≤5mm焦宝石15～22％、1＜粒度≤3mm焦宝石10～15％、0＜粒度≤2mm电熔莫来石10～15％、粒度-180目电熔莫来石10～15％、特级矾土粉3～8％、微硅粉2～4％、α-三氧化二铝微粉3～8％、铝酸钙水泥4～6％、广西白泥2～4％；额外加入占上述10种原料总重量0.2％的六偏磷酸钠、额外加入占上述10种原料总重量0.03％的防爆纤维、额外加入占上述10种原料总重量0.5～1％的不锈钢纤维。

其中，所述焦宝石按重量计含有Al₂O₃≥44％、Fe₂O₃≤1.5％；体积密度≥2.45g/cm³、吸水率≤3％、耐火度≥1750℃。

其中，所述电熔莫来石按重量计含有Al₂O₃≥70％、Fe₂O₃≤1.0％；体积密度≥2.8g/cm³。

其中，所述特级矾土粉按重量计含有Al₂O₃≥90％、Fe₂O₃≤2.0％；体积密度≥3.4g/cm³；粒度为-320目。

其中，所述微硅粉按重量计含有SiO₂≥94％；粒度为-200目。

其中，所述α-三氧化二铝微粉按重量计含有Al₂O₃≥99％；粒度为-180目。

其中，所述铝酸钙水泥为CA-70铝酸钙水泥。所述CA-70铝酸钙水泥为赛卡71铝酸钙水泥。所述赛卡71铝酸钙水泥为凯诺斯(中国)铝酸盐技术有限公司生产的赛卡71纯铝酸钙水泥，要求Al2O3≥70％。

其中，所述广西白泥按重量计含有SiO₂ 45～50％，Al₂O₃ 26～36％；粒度为-180目。

其中，所述六偏磷酸钠技术标准执行国标HG/2519－1993。所述防爆纤维技术标准按照以下要求执行：材质：聚丙烯；外观：白色；比量：0.9～0.92；熔点：155～162℃；酌减量：100％；含水量≤5％；直径：10～18旦尼尔；长度：4～6mm。所述不锈钢纤维要求不锈钢材质，直径1mm，长度5～15mm。

本发明钢包烘烤器烧嘴用浇注料选取焦宝石作为骨料主要原因是焦宝石具有良好的耐热性能和烧结性能，焦宝石经过高温烧结后强度高、吸水率低，具有良好的体积稳定性和抗热震性能，这样就能很好的保证烧嘴浇注料在频繁高、低温变化情况下不易脱落。同样的，选取电熔莫来石作为基料，主要由于莫来石是Al₂O₃-SiO₂系中唯一稳定的化合物，耐火温度高，抗热震性能强，强度高，抗剥落性能良好。而且电熔莫来石具有较高的纯度，杂质含量非常低。

本发明钢包烘烤器烧嘴用浇注料加入粒度为-320目特级矾土粉料的主要原因是采用添加超细粉提高浇注料的密实程度，且特级矾土粉具有很高的耐火度。

本发明钢包烘烤器烧嘴用浇注料采用微硅粉、α-三氧化二铝微粉、赛卡71纯铝酸钙水泥和广西白泥作为浇注料的结合剂，其中微硅粉和α-三氧化二铝微粉在高温下烧结能够形成莫来石相，其不仅具有良好的抗热震性能，且能够很好的提高浇注料的高温烧结强度，微硅粉的引入还能提高浇注料的施工流动性能；赛卡71纯铝酸钙水泥是采用电熔工艺生产高纯度耐火水泥，能够很好保证浇注料低温、中温下的强度，而且稳定性高；广西白泥作为浇注料的结合剂是浇注料具有可塑性好，结合强度高，施工流动性能良好等优点。

本发明钢包烘烤器烧嘴用浇注料额外加入六偏磷酸钠主要起到分散剂的作用，以减少施工加水量和提高浇注料的施工流动性；额外加入防爆纤维主要由于该种防爆纤维在高温下产生挥发，形成细小的通道，便于烘烤时水蒸气的外排，放置浇注料中水分遇热体积迅速膨胀导致浇注料爆裂；额外加入不锈钢纤维主要是为了提高浇注料的抗剥落性能。

上述钢包烘烤器烧用嘴浇注料的制备方法，包括以下步骤：

a、采用自动称量设备将原料按重量配比进行称量；

b、将称量好的原料通过配料小车按照将3mm以上的骨料输送至搅拌机进行搅拌，搅拌一定时间后，再通过配料小车将3mm以下粉料输送至搅拌机，继续进行搅拌，按照这种顺序进行搅拌的原因主要防止搅拌时扬尘，并且能够保证搅拌的均匀程度，节约搅拌时间。

其中，钢包烘烤器烧嘴用浇注料的制备方法的步骤b中，所述3mm以上骨料混合搅拌时间和加入3mm以下粉料搅拌混合时间均不低于3min，但是混合搅拌时间也不能过长，以免影响生产节奏。

其中，钢包烘烤器烧嘴用浇注料的制备方法的步骤b中，所述耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料的最大粒度控制在15mm以下。

c、搅拌完成后，按照使用要求进行称量包装，检测合格入库。

其中上述钢包烘烤器烧嘴浇注料的制备方法的步骤c中，钢包烘烤器烧嘴浇注料的合格标准按照下表执行：

表1耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料合格标准

按照以上原材料配比和制备方法生产的钢包烘烤器烧嘴浇注料具有优良的抗热震性能和抗剥落性能，而且具有较高耐火度和强度，施工便捷、施工流动性能良好等优点。

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明实施例中所采用的原料理化指标检测情况见下表。

表2原料理化指标检测情况

另外的赛卡71纯铝酸钙水泥、六偏磷酸钠、防爆纤维、不锈钢纤维均按照其技术指标采购，上表中原材料也均由市场购得。

实施例1

通过自动配料系统按照以下配比对原材料进行称量：5＜粒度≤10mm焦宝石20％、粒度为3＜粒度≤5mm焦宝石15％、1＜粒度≤3mm焦宝石10％、0＜粒度≤2mm电熔莫来石10％、粒度为-180目的电熔莫来石15％、特级矾土粉8％、微硅粉4％、α-三氧化二铝微粉8％、赛卡71铝酸钙水泥6％、广西白泥4％；额外加入六偏磷酸钠0.2％、防爆纤维0.03％、不锈钢纤维0.5％。

将称量好的原料通过配料小车按照现将3mm以上的骨料输送至搅拌机内进行混合搅拌3min，再通过配料小车将3mm以下粉料和外加原料输送至搅拌机内继续搅拌3min，搅拌完成后采用自动定量包装机进行包装，对包装好后的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料进行取样检测，检测结果见下表。

表3实施例1中钢包烘烤器烧嘴浇注料理化检测指标

项目	指标要求	检测值
			Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,％	≥40	42.3
体积密度(110℃×24h)，g/cm<sup>3</sup>	≥2.5	2.65
			耐火度，℃	≥1700	1733
常温耐压强度(110℃×3h)，MPa	≥20	22.3
			常温抗折强度(110℃×3h)，MPa	≥4	5.6
高温耐压强度(1500℃×3h)，MPa	≥45	47.3
			高温抗折强度(1500℃×3h)，MPa	≥6	8.4
重烧线变化率(1500℃×3h)，％	±0.3	-0.1

从上表检测结果来看，实施例1中生产的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料属于合格产品，将其入库备用。

将实施例1中生产的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料在某炼钢厂A钢包烘烤器烧嘴上进行修复使用，此次共修复钢包烘烤器烧嘴5个，施工加水量按照8％左右控制，浇注施工流动性能良好，平均每个烧嘴浇注料消耗量1.2吨，共消耗耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料6吨。浇注完成后自然养护时间48h，110℃烘烤24h，1250℃烘烤24h，烘烤完成后投入使用。

使用情况如下：

1、一次修复平均使用寿命为216天(平均每天工作时间18h)即7.2个月，比原用浇注料寿命平均提高了141天(4.7个月)；

2、按照每个烧嘴修复次数2次计算，使用耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料可提高烧嘴寿命9.4个月。

从使用情况看，不仅烧嘴浇注料的寿命大大提高，而且整个烧嘴使用寿命也随之提高，这样不仅降低了生产成本，而且减少了钢包烘烤器的维护工作量，保证了炼钢成生产的工艺顺行。

实施例2

通过自动配料系统按照以下配比对原材料进行称量：5＜粒度≤10mm焦宝石23％、3＜粒度≤5mm焦宝石22％、1＜粒度≤3mm焦宝石15％、0＜粒度≤2mm电熔莫来石15％、粒度为-180目的电熔莫来石11％、特级矾土粉3％、微硅粉2％、α-三氧化二铝微粉3％、赛卡71铝酸钙水泥4％、广西白泥2％；额外加入六偏磷酸钠0.2％、防爆纤维0.03％、不锈钢纤维1％。

将称量好的原料通过配料小车按照现将3mm以上的骨料输送至搅拌机内进行混合搅拌3min，再通过配料小车将3mm以下粉料和外加原料输送至搅拌机内继续搅拌3min，搅拌完成后采用自动定量包装机进行包装，对包装好后的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料进行取样检测，检测结果见下表。

表4实施例2中钢包烘烤器烧嘴浇注料理化检测指标

项目	指标要求	检测值
			Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,％	≥40	50.9
体积密度(110℃×24h)，g/cm<sup>3</sup>	≥2.5	2.73
			耐火度，℃	≥1700	1733
常温耐压强度(110℃×3h)，MPa	≥20	22.3
			常温抗折强度(110℃×3h)，MPa	≥4	5.6
高温耐压强度(1500℃×3h)，MPa	≥45	47.3
			高温抗折强度(1500℃×3h)，MPa	≥6	8.4
线变化率(1500℃×3h)，％	±0.3	﹢0.2

从上表检测结果来看，实施例2中生产的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料属于合格产品，将其入库备用。

将实施例2中生产的耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料在某炼钢厂B钢包烘烤器烧嘴上进行修复使用，此次共修复钢包烘烤器烧嘴7个，施工加水量按照8％左右控制，浇注施工流动性能良好，平均每个烧嘴浇注料消耗量1.1吨，共消耗耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料7.7吨。浇注完成后自然养护时间48h，110℃烘烤24h，1250℃烘烤24h，烘烤完成后投入使用。

使用情况如下：

1、一次修复平均使用寿命为198天(平均每天工作时间20h)即6.6个月，比原用浇注料寿命平均提高了114天(3.8个月)；

2、按照每个烧嘴修复次数2次计算，使用耐用型钢包烘烤器烧嘴浇注料可提高烧嘴寿命7.6个月。

从使用情况看，不仅烧嘴浇注料的寿命大大提高，而且整个烧嘴使用寿命也随之提高，这样不仅降低了生产成本，而且减少了钢包烘烤器的维护工作量，保证了炼钢成生产的工艺顺行。

根据本发明的技术背景以及实施例内容可以得出：本发明提供的钢包烘烤器烧嘴浇注料，在钢包烘烤器烧嘴的修复施工中使用，能够大大提高钢包烘烤器烧嘴浇注料的使用寿命，并且能够提高钢包烘烤器整体的使用寿命，从而减少钢包烘烤器的维护工作量，降低生产成本，并且该种浇注料具有良好的施工性能，因此本发明提供的钢包烘烤器烧嘴浇注料是一种优质的钢包烘烤器烧嘴修复用散状耐火材料，值得推广应用。

Claims (9)

1.钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：由以下重量百分比的原料混合而成：5＜粒度≤10mm焦宝石20～23%、3＜粒度≤5mm焦宝石15～22%、1＜粒度≤3mm焦宝石10～15%、0＜粒度≤2mm电熔莫来石10～15%、粒度-180目电熔莫来石10～15%、特级矾土粉3～8%、微硅粉2～4%、α-三氧化二铝微粉3～8%、铝酸钙水泥4～6%、广西白泥2～4%；额外加入占上述原料总重量0.2%六偏磷酸钠、0.03%防爆纤维、0.5～1%不锈钢纤维；所述电熔莫来石分为骨料和粉料两种，骨料的粒度为0＜粒度≤2mm，粉料的粒度为-180目。

2.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述焦宝石按重量计含有Al₂O₃≥44％、Fe₂O₃≤1.5%；体积密度≥2.45g/cm³、吸水率≤3%、耐火度≥1750℃。

3.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述电熔莫来石按重量计含有Al₂O₃≥70％、Fe₂O₃≤1.0%；体积密度≥2.8g/cm³。

4.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述特级矾土粉按重量计含有Al₂O₃≥90%、Fe₂O₃≤2.0%；体积密度≥3.4g/cm³；粒度为-320目。

5.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述微硅粉按重量计含有SiO₂≥94%；粒度为-200目。

6.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述α-三氧化二铝微粉按重量计含有Al₂O₃≥99%；粒度为-180目。

7.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述铝酸钙水泥为CA-70铝酸钙水泥。

8.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述铝酸钙水泥要求Al₂O₃≥70%。

9.根据权利要求1所述的钢包烘烤器烧嘴用浇注料，其特征在于：所述广西白泥按重量计含有SiO₂ 45～50%，Al₂O₃ 26～36%，粒度为-180目。