CN107879733A - 一种高炉出铁沟用快干自流浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高炉出铁沟用快干自流浇注料。以重量百分含量表示，所述高炉出铁沟用快干自流浇注料主要由原料致密刚玉65～70％、黑碳化硅14～18％、氮化硅3～7％、复合减水剂1～2％、复合防爆剂1～2％、纯铝酸钙水泥1～3％、氧化硅微粉1～3％、活性氧化铝微粉2～4％和硅微粉2～4％组成。将各种原料加入带有强力型搅拌桨的混合反应釜中进行强力搅拌，搅拌后包装，得到产品高炉出铁沟用快干自流浇注料。本发明产品具有耐铁水、熔渣的侵蚀，耐冲刷能力强，抗热震性好，抗剥落性强，抗氧化能力强，容易施工，可快速烘烤不爆裂，不产生有害气体，不粘渣铁和寿命长等优点。

Description

一种高炉出铁沟用快干自流浇注料
一、技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉出铁沟用快干自流浇注料。
二、背景技术：
耐火材料已广泛应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力和军工等国民经济的各个技术领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。尤其在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。耐火材料的发展在国民工业生产的应用中有着举足轻重的地位。高温工业尤其是钢铁冶炼技术的新发展，促进了耐火材料工业的技术进步。耐火材料工业的技术进步又保证了高温工业新技术的实施。高温工业的快速发展，带动了我国耐火材料工业的迅猛发展，我国已成为世界上耐火材料产量第一和消耗第一的国家。
炼铁系统包括高炉、烧结和炼焦及其附属设备。高炉是炼铁的主要设备，它具有产量大、生产率高和成本低等优点，这是其它炼铁方法所无法相比的。随着世界各国钢铁工业的进步，高炉朝着大型化、高效化和长寿化的方向发展。高炉出铁沟是高温铁水或熔渣流经的通道，其衬体主要受铁水、熔渣及微量元素的冲刷侵蚀及浸润。因此要求出铁沟用耐火材料不仅抗渣铁水侵蚀性强，而且抗高温性能更好。由于不定形耐火材料具有生产周期短、节约能源、整体性好、适应性强和综合使用效果好等优点。因此，在相当长的时间里，国内外都采用不定形耐火材料作为高炉出铁沟用耐火材料。
高炉出铁沟的使用条件十分苛刻，沟衬材料在使用过程中受到流动高温铁水和熔渣的剧烈冲刷作用、高炉炉渣的化学侵蚀作用和间歇出铁的剧烈热震作用。因此，出铁沟沟衬材料应满足以下要求：a、耐铁水和熔渣的侵蚀和冲刷能力强；b、抗热震性好，重烧体积变化小；c、抗氧化能力强；d、容易施工，可快速烘烤不爆裂，便于修理和拆除；e、使用时，不产生有害气体，不粘渣铁，寿命长。以上几个特征是相辅相成的，互为兼容。高炉出铁沟用耐火材料主要有两类：一是捣打料，二是浇注料。我国高炉出铁沟过去一般用黏土熟料、焦粒、软质黏土和焦油沥青捣制而成；该捣打料使用过程中通铁量少、修补频繁、劳动强度大、污染环境；上世纪60年代，采用Al2O3-SiC-C质捣打料，通铁量显著提高，但劳动强度大；到80年代后期，开发了Al2O3-SiC-C质超低水泥耐火浇注料。该类浇注料一般用致密白刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、优质高铝熟料、碳化硅和鳞片石墨等材料，再掺加超微粉、结合剂和外加剂配制而成，显著提高了出铁沟的使用寿命。
由于振动式浇注料存在施工环境差、劳动强度大、浇注料的耐用性受人为施工质量的影响的弊端。随着科技的进步，高炉出铁沟用耐火材料由振动浇注料发展为自流浇注料。自流浇注料在施工时无需振动，依靠材料自重和位能差使浇注料产生自流而达到脱气、摊平和密实。它是依据流变学原理开发而成的一种屈服值较低，具有一定塑性粘度的粘塑性材料。配置自流浇注料的技术关键在于骨料颗粒的大小与分布、骨料颗粒的形状、骨料与基质的比值、固+液之间的体积比以及混合方式等。与振动浇注料相比较，自流浇注料脱气效果好，气孔少且孔径小，可用泵灌与高压泵送施工。
目前，快干自流浇注料是国内外高炉出铁沟用耐火材料的发展趋势，它既具有自流浇注料的所有优点，又具有快干的优势。它可以快速脱模，节省烘炉时间，为钢铁企业赢得宝贵的生产时间。目前市场上出现的高炉出铁沟用自流浇注料多是以刚玉、碳化硅、沥青为主要原料的低水泥Al2O3-SiC-C为主要体系的快烘烤铁沟浇注料。但众所周知，沥青在热态施工和加热干燥过程中，挥发分气化，并释放出烟尘和难闻的气味，而这些都是对人体和环境有害的物质。采用新的快干剂、防爆剂研究生产长寿、高效、无沥青环保快干自流浇注料成为国内外耐火材料科研机构和生产厂家的主要研究目标。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：根据现有高炉出铁沟对长寿、高效、无沥青环保的快干自流浇注料的迫切需求，本发明提供一种综合使用性能好、长寿高效、环保的快干自流浇注料，即本发明提供一种高炉出铁沟用快干自流浇注料。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种高炉出铁沟用快干自流浇注料，以重量百分含量表示，所述高炉出铁沟用快干自流浇注料主要由原料致密刚玉65～70％、黑碳化硅14～18％、氮化硅3～7％、复合减水剂1～2％、复合防爆剂1～2％、纯铝酸钙水泥1～3％、氧化硅微粉1～3％、活性氧化铝微粉2～4％和硅微粉2～4％组成。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述高炉出铁沟用快干自流浇注料主要由原料致密刚玉67％、黑碳化硅16％、氮化硅5％、复合减水剂1％、复合防爆剂1％、纯铝酸钙水泥2％、氧化硅微粉2％、活性氧化铝微粉3％和硅微粉3％组成。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述复合减水剂是由改性密胺和三聚磷酸钠按照重量比为1：1的比例混合而成。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述改性密胺的制备方法为：首先称取84.52g密胺、43.2g脲、75g NaHSO3和300g质量百分浓度为40％的甲醛溶液；将称取的密胺、脲和甲醛溶液加入水100mL进行混合，混合后在80℃水浴中加热15min；加热后降至室温，然后加入称取的NaHSO3，升温至80℃下反应2h；反应后降至室温，所得反应物中加入100mL水，在53℃水浴中加热3h，最后进行冷却，冷却至室温，得到改性密胺。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述复合防爆剂是由聚苯乙烯纤维和碱式乳酸铝按照重量比为1：1的比例混合而成。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述致密刚玉的粒度为1mm～9mm，黑碳化硅的粒度为0mm～1mm，氮化硅的粒度≤1mm，氧化硅微粉的粒度≤60μm，活性氧化铝微粉的粒度≤60μm，硅微粉的粒度为300目。
根据上述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，所述快干自流浇注料的制备方法为：按照上述的快干自流浇注料配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入带有强力型搅拌桨的混合反应釜中进行强力搅拌，强力搅拌2～3h，搅拌后包装，得到产品高炉出铁沟用快干自流浇注料。
本发明采用的骨料致密刚玉的粉碎：致密刚玉依次经颚式破碎机一级破碎、对辊破碎机二级破碎、强力双辊磁选机进行磁选、震动分样筛进行筛选，最后选取粒径小于9mm致密刚玉作为骨料。
黑碳化硅粉料的制备：将黑碳化硅经对辊破碎机破碎，立式悬辊磨机制备成粉料。
本发明技术方案采用致密刚玉作为骨料，黑碳化硅作为粉料，非氧化物氮化硅代替碳，改性密胺和三聚磷酸钠的混合物作为复合减水剂，聚苯乙烯纤维和碱式乳酸铝的混合物作为复合防爆剂，纯铝酸钙水泥作为结合剂，硅微粉、氧化硅微粉和活性氧化铝微粉作为外加剂，通过各种物料的混合制备成本发明产品出铁沟用快干自流浇注料。
本发明的积极有益效果：
1、本发明配料中采用致密刚玉作为骨料，使出铁沟衬具有很强的抗冲刷和耐磨损能力；采用非氧化物氮化硅代替碳(现有出铁沟用自流浇注料，基本都是采用沥青作为碳素原料，沥青在热态施工和加热干燥过程中，挥发分气化，并释放出烟尘和难闻的气味，这些物质对人体和环境都会造成危害)，使其制备的快干自流浇注料在实施过程中，使出铁沟浇注料无沥青化成为现实，从而保护了自然环境和人类健康，有利于环保，具有显著的社会效益。
2、本发明配料中采用改性密胺和三聚磷酸钠的混合物作为复合减水剂，该复合减水剂具有明显的分散和减水作用，减水率可达50％，比现有减水剂减水率提高20～30％，气孔率降低5％左右，体积密度提高6％左右，抗折强度和耐压强度也有大幅度提高。
现有减水剂大都通过增加贯通气孔的量来达到快速干燥的目的，缺点是浇注料的寿命降低，凝固时间难以确定；而本发明采用的复合减水剂克服了这些缺点。
3、本发明技术方案是将快干技术和自流浇注料相结合而开发的一种高性能自流快干浇注料，本发明产品自流值高，只需要烘烤1小时就可以出铁，达到了自流和快干的目的。本发明产品具有耐铁水、熔渣的侵蚀，耐冲刷能力强，抗热震性好，抗剥落性强，抗氧化能力强，容易施工，可快速烘烤不爆裂，不产生有害气体，不粘渣铁和寿命长等优点。利用本发明产品作为高炉出铁沟浇注料，能够降低下游企业的生产成本，是高炉出铁沟用耐火材料的新型升级换代产品，市场前景十分广阔。
4、本发明配料中共同采用硅微粉和复合减水剂，一方面由于Si-O-Si的作用，另一方面形成针状莫来石；从而能够使材料一直保持较高的耐压强度，使出铁沟浇注料具有较好的抗剥落性和抗冲刷性。
5、本发明配料中采用的氮化硅具有耐火度高、抗侵蚀性好的特点，氮化硅氧化后生成的SiO2与Al2O3等反应形成玻璃膜，覆盖于所得浇注料表面，能起到抗氧化作用，使浇注料的抗氧化性增强。同时氮化硅和渣铁不易润湿，使得浇注料的抗渣性能增强。
6、本发明采用聚苯乙烯纤维和碱式乳酸铝的混合物作为复合防爆剂，使所得浇注料的抗爆裂性能够完全能满足出铁沟现场烘烤条件。
7、本发明产品性能优越，产品自流值可达201，只需要烘烤1小时就可以出铁，达到了自流和快干的目的。
8、本发明产品的主要技术指标检测数据为：Al2O3≥65％；SiC≥15％；体积密度(110℃，烘干)≥2.9g/cm3，体积密度(1450℃×3h)≥2.8g/cm3；抗折强度(110℃×24h)≥8.0Mpa，抗折强度(1450℃×3h)≥9.0Mpa；自流值为170～210。
四、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。
以下实施例中采用的复合减水剂是由改性密胺和三聚磷酸钠按照重量比为1：1的比例混合而成；所述改性密胺的制备方法为：首先称取84.52g密胺、43.2g脲、75g NaHSO3和300g质量百分浓度为40％的甲醛溶液；将称取的密胺、脲和甲醛溶液加入水100mL进行混合，混合后在80℃水浴中加热15min；加热后降至室温，然后加入称取的NaHSO3，升温至80℃下反应2h；反应后降至室温，所得反应物中加入100mL水，在53℃水浴中加热3h，最后进行冷却，冷却至室温，得到改性密胺。
采用的复合防爆剂是由聚苯乙烯纤维和碱式乳酸铝按照重量比为1：1的比例混合而成；采用的致密刚玉的粒度为1mm～9mm，黑碳化硅的粒度为0mm～1mm，氮化硅的粒度≤1mm，氧化硅微粉的粒度≤60μm，活性氧化铝微粉的粒度≤60μm，硅微粉的粒度为300目。
实施例1：
本发明高炉出铁沟用快干自流浇注料，以重量百分含量表示，由原料致密刚玉67％、黑碳化硅16％、氮化硅5％、复合减水剂1％、复合防爆剂1％、纯铝酸钙水泥2％、氧化硅微粉2％、活性氧化铝微粉3％和硅微粉3％组成。
实施例2：
本发明高炉出铁沟用快干自流浇注料，以重量百分含量表示，由原料致密刚玉65％、黑碳化硅18％、氮化硅3％、复合减水剂2％、复合防爆剂2％、纯铝酸钙水泥3％、氧化硅微粉1％、活性氧化铝微粉2％和硅微粉4％组成。
实施例3：
本发明高炉出铁沟用快干自流浇注料，以重量百分含量表示，由原料致密刚玉70％、黑碳化硅14％、氮化硅4％、复合减水剂1％、复合防爆剂1％、纯铝酸钙水泥1％、氧化硅微粉3％、活性氧化铝微粉4％和硅微粉2％组成。
实施例4：
本发明高炉出铁沟用快干自流浇注料，以重量百分含量表示，由原料致密刚玉68％、黑碳化硅15％、氮化硅7％、复合减水剂1％、复合防爆剂1％、纯铝酸钙水泥2％、氧化硅微粉2％、活性氧化铝微粉2％和硅微粉2％组成。
本发明实施例1-4高炉出铁沟用快干自流浇注料的制备方法为：
按照任一实施例所述的快干自流浇注料配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入带有强力型搅拌桨的混合反应釜中进行强力搅拌，强力搅拌2h，搅拌后包装，得到产品高炉出铁沟用快干自流浇注料。

Claims (7)

1.一种高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于：以重量百分含量表示，所述高炉出铁沟用快干自流浇注料主要由原料致密刚玉65～70％、黑碳化硅14～18％、氮化硅3～7％、复合减水剂1～2％、复合防爆剂1～2％、纯铝酸钙水泥1～3％、氧化硅微粉1～3％、活性氧化铝微粉2～4％和硅微粉2～4％组成。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于：所述高炉出铁沟用快干自流浇注料主要由原料致密刚玉67％、黑碳化硅16％、氮化硅5％、复合减水剂1％、复合防爆剂1％、纯铝酸钙水泥2％、氧化硅微粉2％、活性氧化铝微粉3％和硅微粉3％组成。
3.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于：所述复合减水剂是由改性密胺和三聚磷酸钠按照重量比为1：1的比例混合而成。
4.根据权利要求3所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于，所述改性密胺的制备方法为：首先称取84.52g密胺、43.2g脲、75g NaHSO3和300g质量百分浓度为40％的甲醛溶液；将称取的密胺、脲和甲醛溶液加入水100mL进行混合，混合后在80℃水浴中加热15min；加热后降至室温，然后加入称取的NaHSO3，升温至80℃下反应2h；反应后降至室温，所得反应物中加入100mL水，在53℃水浴中加热3h，最后进行冷却，冷却至室温，得到改性密胺。
5.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于：所述复合防爆剂是由聚苯乙烯纤维和碱式乳酸铝按照重量比为1：1的比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于：所述致密刚玉的粒度为1mm～9mm，黑碳化硅的粒度为0mm～1mm，氮化硅的粒度≤1mm，氧化硅微粉的粒度≤60μm，活性氧化铝微粉的粒度≤60μm，硅微粉的粒度为300目。
7.根据权利要求1所述的高炉出铁沟用快干自流浇注料，其特征在于，所述快干自流浇注料的制备方法为：按照权利要求1所述的快干自流浇注料配比比例称取各种原料，将称取的各种原料加入带有强力型搅拌桨的混合反应釜中进行强力搅拌，强力搅拌2～3h，搅拌后包装，得到产品高炉出铁沟用快干自流浇注料。
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