CN107903047B - 一种含70%以上高铝骨料的铁沟浇注料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于不定形耐火材料领域，具体涉及一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料。所述铁沟浇注料各组分按质量百分比计为：高铝骨料70～74％；球沥青2～3％；纯铝酸钙水泥1.6～2％；氧化铝微粉5.5～7.5％；复合二氧化硅微粉2.5～3.5％；复合碳化硅粉12～13％；复合防氧化剂1～1.2％；防爆纤维0～0.1；分散剂0.12～0.2％。本发明结合多种改进手段，可有效提升高铝矾土骨料的添加量(添加量可达70％以上)，并降低制备浇注料时的加水量；实际工业应用证明，所述铁沟浇注料在主沟非冲击区使用效果达到普通刚玉质铁沟浇注料的使用效果，可以大幅度降低铁沟浇注料的生产成本和铁沟整体承包成本。

Description

一种含70%以上高铝骨料的铁沟浇注料
技术领域
本发明属于不定形耐火材料领域，具体涉及一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料。
背景技术
高炉出铁场是炼铁工艺的重要一环，也是钢铁公司降本增效的重要环节，激烈的市场竞争使铁沟整体承包的价格一降再降，供货商几乎处于零利润状态。尤其是近两年来，随着耐火原料的一路上涨，许多供货商开始出现亏损状态。如何在保证安全使用的前提下，降低原料成本成为各铁沟承包企业的首要生存条件之一。以价格较低的高铝骨料替代浇注料中的价格昂贵的刚玉骨料和碳化硅骨料是各供货商的重要选择。
然而，国内虽然也有少量以高铝骨料替刚玉用于铁沟浇注料的报道，但其受到高铝原料性能的影响，加入量很难突破50％。尤其是在3mm以下高铝颗粒替代刚玉的时候，浇注料加水量大增，使浇注料的致密性和高温性能受到严重影响，是制约高铝骨料加入比例的瓶颈。因此，如何解决高铝质铁沟浇注料的加水量问题、在保证铁沟浇注料使用性能的基础上大幅提高高铝骨料的添加量，成为铁沟浇注料降本增效的一个重要课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，该铁沟浇注料可有效提升高铝矾土骨料的添加量，并降低制备浇注料时所需加水量，有效保证其致密性、耐高温等使用性能，具有重要的经济和环境效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分按质量百分比计为：
Figure BDA0001464556560000011
上述方案中，所述高铝骨料为88高铝矾土骨料，其中所含Al2O3＞88wt％、Fe2O3＜1.5wt％，其粒径为0-12mm；所述88高铝矾土骨料应选择吸水率低、纯度高、最好用巴马克破碎出来的颗粒，颗粒形状偏圆型最好，良好的高铝骨料原料是制得高性能高铝质铁沟浇注料的前提。
上述方案中，所述球沥青的粒度不大于1.5mm；本发明选用高温球沥青，该高残炭含量的沥青有利于提升铁沟浇注料的抗渣性能。
上述方案中，所述纯铝酸钙水泥可有效提升水泥低温、中温和高温强度及热机械性能，该铝酸钙水泥中主要化学成分为Al2O3 68.5-70.5wt％，CaO 28.5-30.5wt％，几乎不含其它杂质。
上述方案中，所述氧化铝微粉的细度小于1.2微米，质量纯度大于99％；其主要化学成分为：Al2O3＞99wt％，Na2O＜0.2wt％；原晶的晶体直径控制在0.5um左右，晶体直径波动范围为0.05um以内，活性非常稳定，α相转化率达到95％以上，具有更好的减水性能，流动性好，强度发展好。
上述方案中，所述复合二氧化硅微粉由二氧化硅微粉和高纯硅微粉按(0.5-2):1的质量比混合而成；本发明采用的复合二氧化硅微粉具有优异的填充性和减水性，而且具有独特的自结合性能，是浇注料降低加水量并且提高强度的核心技术方法。
优选的，所述二氧化硅微粉中二氧化硅含量为96wt％以上；所述高纯硅微粉中二氧化硅含量为99wt％以上。
上述方案中，所述防氧化剂由金属铝粉和金属硅粉按1:(6-10)的质量比混合而成；其中金属铝粉的粒度≤88μm，Al含量＞99wt％；金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98wt％。本发明采用的金属铝粉起到中温抗氧化的作用，也起到常温引气防止浇注料爆裂的作用。
上述方案中，所述复合碳化硅粉由碳化硅粉和碳化硅抽尘粉按(5-7):1的质量比混合而成；其中碳化硅粉中SiC含量≥98wt％，细度为≤88um；碳化硅抽尘粉中SiC含量≥96wt％，细度＜5um；碳化硅本身具有极佳的抗渣性，细度≤88um的98碳化硅粉具有优异的质量稳定性且性价比高；96碳化硅抽尘粉不但价格不高，而且粒度超细，填充在基质空隙结构中及包裹在球沥青周围，可有效提高浇注料的抗渣性和抗氧化性；本发明将碳化硅粉和碳化硅抽尘粉进行复配，可有效提高基质的高温性能；同时，基质中碳化硅的大比例应用可以使普通铁沟浇注料中0-1mm颗粒的碳化硅完全被高铝骨料替代，从而提高了高铝骨料的利用比率。
上述方案中，所述防爆纤维为聚丙烯纤维，其熔点为170±10℃、长度为5～3mm。
上述方案中，所述分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按1:1的质量比复合而成；本发明将三聚磷酸钠和六偏磷酸钠进行复合，该分散剂市场价格低廉，在高铝体系中具有优异的减水效果，并有利于提升本铁沟浇注料的烘干强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明采用超低水泥与精选复合微粉的方法，大幅度降低了高铝骨料铁沟浇注料的加水量：一方面利用微粉填充气孔、增加致密度，通过复合微粉的自结合性降低水泥加入量来减少低熔相的产生，另一方面通过在微粉体系中加入96碳化硅抽尘粉提高基质的抗渣性，使所得浇注料获得优良的物理性能和高温性能；
2)本发明所述铁沟浇注料采用多种改进技术手段，解决了高铝骨料在铁沟浇注料中应用不足的问题，铁沟浇注料中高铝骨料加入比例达到70％以上，最高可达74％，从技术层面讲，铁沟浇注料一般都是用质量更好，氧化铝含量更高的棕刚玉作为骨料，而我们采用大量高铝骨料与基质进行优化组合，最大化发挥高铝骨料的优点；从经济层面来讲，高铝骨料价格相对低廉，而铁沟浇注料由于使用环境恶劣，材料直接接触铁水，受铁水冲刷严重，使用一定周期就必须将旧料挖除，采用高铝骨料制备的本铁沟浇注料成本低廉，可以大幅度降低使用成本；工业应用证明所述铁沟浇注料在主沟非冲击区使用效果达到普通刚玉质铁沟浇注料的使用效果，可以大幅度降低铁沟浇注料的生产成本和铁沟整体承包成本，具有重要的经济和环境效益。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，所述高铝骨料采用88高铝骨料，其尺寸为0-12mm；不同粒径颗粒占对应的铁沟浇注料配方中各组分总质量的百分比为：8-12mm 13％，5-8mm 17％，3-5mm17％， 1-3mm 13.5％，0-1mm 12-13.5％；其化学成分为：Al2O3＞88wt％、Fe2O3＜1.5wt％。
所述的球沥青的粒度不大于1.5mm。
所述的纯铝酸钙水泥为山东圣川公司的vical71水泥，其主要化学成分为：Al2O368.5-70.5wt％，CaO 28.5-30.5wt％。
所述氧化铝微粉是一种细度小于1.2μm、质量纯度大于99％的精选活性氧化铝微粉；其主要化学成分为：Al2O3＞99wt％、Na2O＜0.2wt％。
所述复合二氧化硅微粉(二氧化硅含量为96wt％)由二氧化硅微粉和高纯硅微粉(二氧化硅含量为99wt％)按1:1的质量比混合而成。
其特征在于，所述防氧化剂由金属铝粉和金属硅粉混合而成；其中金属铝粉的粒度≤88μ m，Al含量＞99wt％；金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98wt％。
所述复合碳化硅粉由碳化硅粉和碳化硅抽尘粉按(5-7):1的质量比混合而成；其中碳化硅粉中SiC含量≥98％，细度≤88um；碳化硅抽尘粉中SiC含量≥96wt％，细度≤5um。
所述防爆纤维是聚丙烯纤维，其熔点为170±10℃、长度为5～3mm。
所述分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按1:1的质量比复合而成。
实施例1
一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：将88高铝骨料74％、复合碳化硅粉12％、球沥青2％、纯铝酸钙水泥1.83％、氧化铝微粉5.5％、复合二氧化硅微粉3.5％、复合防氧化剂1％(金属硅粉0.88％、金属铝粉0.12％)、防爆纤维0.05％、分散剂0.12％(三聚磷酸钠0.06％、六偏磷酸钠0.06％)；将各原料按上述配比称取并充分混合；再加入水(水的质量为各原料总质量的4.6％)搅拌均匀后振动成型；成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得含74％高铝骨料的铁沟浇注料试样。
将本实施例所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样进行性能检测，结果如表1 所示；其中采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。
表1 实施例1所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样的性能检测结果
Figure BDA0001464556560000041
实施例2
一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：将88高铝骨料72％、复合碳化硅粉12.5％、球沥青2.5％、纯铝酸钙水泥1.64％、氧化铝微粉7.5％、复合二氧化硅微粉2.5％、复合防氧化剂1.1％(金属硅粉1％、金属铝粉0.1％)、防爆纤维0.1％、分散剂0.16％(三聚磷酸钠0.08％、六偏磷酸钠0.08％)；将各原料按上述配比称取并充分混合；再加入水(水的质量为各原料总质量的4.7％)搅拌均匀后振动成型；成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得含72％高铝骨料的铁沟浇注料试样。
将本实施例所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样进行性能检测，结果如表2 所示；其中采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果(以下同)。
表2 实施例2所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样的性能检测结果
Figure BDA0001464556560000051
实施例3
一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：将88高铝骨料70％、复合碳化硅粉13％、球沥青3％、纯铝酸钙水泥2％、氧化铝微粉7.5％、复合二氧化硅微粉3％、复合防氧化剂1.2％(金属硅粉1.06％、金属铝粉0.14％)、防爆纤维0.1％、分散剂0.2％(三聚磷酸钠0.1％、六偏磷酸钠0.1％)；将各原料按上述配比称取并充分混合；再加入水(水的质量为各原料总质量的4.6％)搅拌均匀后振动成型；成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得含70％高铝骨料的铁沟浇注料试样。
将本实施例所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样进行性能检测，结果如表3 所示；其中采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果。
表3 实施例3所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样的性能检测结果
Figure BDA0001464556560000052
实施例4
一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分及其所占质量百分比为：将88高铝骨料71.7％、复合碳化硅粉12.5％、球沥青3％、纯铝酸钙水泥1.6％、氧化铝微粉6.5％、复合二氧化硅微粉3.5％、复合防氧化剂1.04％(金属硅粉0.9％、金属铝粉0.14％)、防爆纤维0％、分散剂0.16％(三聚磷酸钠0.08％、六偏磷酸钠0.08％)；将各原料按上述配比称取并充分混合；再加入水(水的质量为各原料总质量的4.6％)搅拌均匀后振动成型；成型后所得试样经自然干燥24h后在110℃下再进行热处理24h，制得含70％高铝骨料的铁沟浇注料试样。
将本实施例所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样进行性能检测，结果如表4 所示；其中采用的性能检测方法按照现行国家标准或行业标准进行，所得检测结果为3次平均检测结果。
表4 实施例4所制得的含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料试样的性能检测结果
Figure BDA0001464556560000061
上述结果表明，本发明所得含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，具有加水量低、致密性好、抗渣性好、适用范围广、性价比高等特点。
将本发明所述铁沟浇注料应用于承德建龙钢厂1350m3高炉，在主沟沟底及后半段，支沟、渣沟等非冲击区进行大面积试用，结果表明其使用效果完全满足现场使用要求，与传统刚玉质铁沟浇注料相比没有明显差别，但原材料综合成本降低1500-2000元/吨。本发明所述铁沟浇注料可广泛应用于中小型高炉主沟的非冲击区、支沟、渣沟等部位，具有重要的经济和环境效益。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含70％以上高铝骨料的铁沟浇注料，各组分按质量百分比计为：
Figure FDA0002912424280000011
所述复合二氧化硅微粉由二氧化硅硅微粉和高纯硅微粉按(0.5-2):1的质量比混合而成；
所述二氧化硅微粉中二氧化硅含量为96wt％以上；所述高纯硅微粉中二氧化硅含量为99wt％以上；
所述高铝骨料为88高铝矾土骨料，其粒径为0-12mm，0-1mm 12-13.5％；其中所含Al2O3＞88wt％，Fe2O3＜1.5wt％。
2.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述球沥青的粒度不大于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述纯铝酸钙水泥的主要化学成分为：Al2O3 68.5-70.5wt％，CaO 28.5-30.5wt％。
4.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述氧化铝微粉的细度小于1.2微米，质量纯度大于99％；其主要化学成分为：Al2O3＞99wt％，Na2O＜0.2wt％。
5.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述防氧化剂由金属铝粉和金属硅粉按1:(6-10)的质量比混合而成；其中金属铝粉的粒度≤88μm，Al含量＞99wt％；金属硅粉的粒度≤45μm，Si含量＞98wt％。
6.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述复合碳化硅粉由碳化硅粉和碳化硅抽尘粉按(5-7):1的质量比混合而成；其中碳化硅粉中SiC含量≥98wt％，细度为≤88um；碳化硅抽尘粉中SiC含量≥96wt％，细度≤5um。
7.根据权利要求1所述的铁沟浇注料，其特征在于，所述分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按1:1的质量比复合而成。
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