CN108610062A - 镁钙质耐火材料喷补料 - Google Patents

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何平显
高华
甘菲芳
王峰
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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Abstract

本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种喷补料。一种镁钙质耐火材料喷补料，以质量百分比计，包括镁砂75～85％、石灰石10～20%、生石灰粉2～6％和氧化钛粉体0.5～3％的主原料；以及加入量为主原料3～6%的结合剂和加入量为主原料0.1～0.2%的增稠剂。本发明大量引入碳酸钙粉和生石灰粉等含氧化钙原料结合磷酸钠反应生成高熔点的Na2O﹒2CaO﹒P2O5(Na2Ca2 P2O 8)和3 CaO﹒P2O5，并通过氧化钛微粉促进喷补料在高温下烧结，提高材料的致密度和抗渣渗透性能，它具有较高的高温强度和快速凝结的性能，它在用于转炉、电炉和RH精炼炉易冲刷部位，使用寿命相当长，降低了喷补料的消耗，能广泛应用于炼钢工业的转炉、电炉、RH精炼炉等高温工业炉的炉衬及炉衬损坏部位的修补。

Description

镁钙质耐火材料喷补料
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种喷补料。
背景技术
目前转炉、电炉和RH精炼炉使用的喷补料主要为镁质，例如中国专利CN92101715.4述及一种电炉喷补料，大多由电熔镁砂为骨料，以三聚磷酸钠、氯化镁和消石灰为结合剂，并添加由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和藻酸丙二酸等有机促凝剂中的一种或二种以上。骨料与结合剂的重量配比为：电熔镁砂100份，三聚磷酸钠0.5～2.5份，氯化镁1.5～2.5份，消石灰1.5～2.5份。中国专利CN93111992.8述及一种用于生产镁质喷补料的多元复合结合剂，中有磷酸盐、硅酸盐、蒙脱石、高效分散剂GM、硼酸盐。用本发明结合剂与不同档次的镁砂原料有机配合，可生产高、中、低档的镁质喷补料，用于炼钢转炉、电炉、盛钢桶和出钢槽内衬的半干法喷补。中国专利CN200910061416.3述及一种半干法喷补中转炉或电炉用镁碳质喷补料。该喷补料的组份重量百分比为：烧结镁砂75～90％、粘土1～5％、碳5～10％、改质沥青1～5％、复合添加剂0～5％；其中，复合添加剂为超细石墨粉、电熔镁砂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和石灰粉中的一种或一种以上的组合。中国专利CN03115604.5述及一种转炉出钢口喷补料，含有85－95％的镁矿，2－5％的磷酸盐，0.5－4％的消石灰，0.5－5％的铬绿和0.1－3％的烧结剂。中国专利CN200910097752.3述及一种转炉用喷补料配方，由以下成份组成(重量百分比)：40-60％粒度为0.1-5mm的镁橄榄石，10-30％粒度为0.1-3mm白云石，10-20％粒度为0.01-0.088mm烧结中档镁砂，0.5-5％的促烧促凝剂，1-5％的结合剂。以上这类用磷酸盐结合的镁质喷补料存在使用寿命低的问题，因为磷酸钠与氧化镁的反应产物为3MgO﹒P2O5，其熔点为1357℃，它同MgO的最低共熔点温度仅为1325℃，因而会降低喷补料的耐用性。
另外还有中国专利CN201210147831.2述及一种新型RH喷补料，属于耐火材料领域；该喷补料以重量百分比的原料组成包括：电熔镁砂粗粉50～60%、电熔镁砂细粉15～30%、铬矿砂10～25%、消石灰0.5～2%、轻质碳酸钙1～5%、六偏磷酸钠1～4%、硼砂2～5%、硅微粉2～4%、三聚磷酸钠0.5～4%、羧甲基纤维素0.005～0.1%，将原料于搅拌设备中混匀即得成品。该喷补料由于氧化钙含量低（小于5%），而且引入了低温烧结材料硼砂，导致高温强度低，使用寿命难以满足钢厂的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镁钙质耐火材料喷补料，该喷补料大量引入碳酸钙粉和生石灰粉等含氧化钙原料，克服了传统镁钙喷补料采用镁钙砂颗粒存在的保存期短，性能不稳定的缺点。
本发明是这样实现的：一种镁钙质耐火材料喷补料，以质量百分比计，包括镁砂75～85％、石灰石10～20%、生石灰粉2～6％和氧化钛粉体0.5～3％的主原料；以及加入量为主原料3～6%的结合剂和加入量为主原料0.1～0.2%的增稠剂。
该喷补料内还包括加入量为主原料0.05～0.07%的防爆剂。
所述结合剂选自磷酸二氢钠、六偏磷酸钠或以上两种任意比例的混合物。
所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
所述防爆剂为有机纤维。
所述镁砂要求氧化镁含量大于92%，粒度为0.045mm～3mm。
所述氧化钛粉体的粒度为D50<2μm。
本发明镁钙质耐火材料喷补料大量引入碳酸钙粉和生石灰粉等含氧化钙原料结合磷酸钠反应生成高熔点的Na2O﹒2CaO﹒P2O5(Na2Ca2 P2O 8)和3 CaO﹒P2O5，并通过氧化钛微粉促进喷补料在高温下烧结，提高材料的致密度和抗渣渗透性能，它具有较高的高温强度和快速凝结的性能，它在用于转炉、电炉和RH精炼炉易冲刷部位，使用寿命相当长，降低了喷补料的消耗，能广泛应用于炼钢工业的转炉、电炉、RH精炼炉等高温工业炉的炉衬及炉衬损坏部位的修补。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种镁钙质耐火材料喷补料，以质量百分比计，包括镁砂75～85％、石灰石10～20%、生石灰粉2～6％和氧化钛粉体0.5～3％的主原料；以及加入量为主原料3～6%的结合剂和加入量为主原料0.1～0.2%的增稠剂。
该喷补料中石灰石主要成分为碳酸钙CaCO3,碳酸钙理论上氧化钙含量56%，天然石灰石氧化钙含量在44-55%之间，石灰石在常温下不易水化，比较稳定，在800℃左右开始分解生成活性氧化钙。在喷补料使用条件下石灰石分解出的活性氧化钙同磷酸钠反应形成高熔点的磷酸钙，其次天然石灰石价格便宜，有利于降低喷补料的成本。
该喷补料中生石灰粉主要成分为氧化钙CaO,在高温下氧化钙与磷酸钠反应生成高熔点的磷酸钙,氧化钙同时是高效促凝剂,但加入量要控制，否则影响喷补料的致密度。其次生石灰粉价格便宜，有利于降低喷补料的成本。
为了防止喷补料所含水分未能及时排出而造成炸裂， 该喷补料内还包括加入量为主原料0.05～0.07%的防爆剂；在本实施例中，作为优选，选用有机纤维作为防爆剂，有机纤维的防爆机理是：随着烘烤温度不断升高，并达到一定温度时90℃～150℃有机纤维即开始软化、收缩、融化，最后形成气孔并碳化，在施工体内分布成微小狭长网络气孔，并能打开水气通道，减轻内部应力，防止爆裂。
在本发明中，所述结合剂选自磷酸二氢钠、六偏磷酸钠或以上两种任意比例的混合物。磷酸二氢钠有无水物，一水物和二水物三种。无水物为白色结晶粉末，微吸湿，极易溶于水。无水物系无色斜方晶系结晶体，易溶于水，水溶液呈酸性反应，PH=4.5，作为镁钙喷补料的结合剂具有促凝快，附着率高，高温强度高的特点。六偏磷酸钠熔点616℃分解，相对密度2.484g/cm3（20℃），易溶于水，水溶液呈酸性反应（PH=6.5）。缺点是吸湿性很强，露置于空气中能逐渐吸收水分而呈粘胶状物。六偏磷酸钠作为镁钙喷补料的结合剂具有促凝快，高温强度高的特点。
在本实施例中，选用常规的羧甲基纤维素钠作为增稠剂起到提高喷补料的粘稠度效果和增加喷补料的附着率。羧甲基纤维素钠具有用量小、增稠明显、使用方便、价格便宜等特点。
为了降低成本，满足大规模生产的原料需求，所述镁砂要求氧化镁含量大于92%，粒度为0.045mm～3mm之间。
为了提高喷补料高温下的烧结性能，加入氧化钛微粉，所述氧化钛粉体的粒度为D50<2μm。
表1为实施例1～6的组分和性能表
通过表1的对比可知本发明的喷补料使用寿命和在高温下的使用性能明显优于现用的镁钙喷补料。本发明中，采用镁砂、石灰石、生石灰为主要原料，磷酸二氢钠和/或六偏磷酸钠为结合剂所制备的镁钙质喷补料，具有较高的高温强度和快速凝结的性能。选用石灰石、生石灰和镁砂为原料还具有价格低廉的特点。本发明的镁钙质喷补料抗冲刷性能好，使用寿命相当长，保证了转炉、电炉和RH精炼炉的安全使用。
在本发明中，大量引入石灰石粉和生石灰粉等含氧化钙原料，克服了传统镁钙喷补料采用镁钙砂颗粒存在的保存期短，性能不稳定的缺点。从材料设计来看，磷酸钠结合剂和氧化钙反应生成高熔点的Na2O﹒2CaO﹒P2O5(Na2Ca2P2O8)和3CaO﹒P2O5，其熔点分别为1580°C和1670°C，因而尽可能多加入含氧化钙的原料。在本发明中，加入氧化钛微粉是为了促进喷补料在高温下烧结，提高材料的致密度和抗渣渗透性能，是基于氧化钛和氧化镁、氧化钙均形成高熔点的钛酸镁和钛酸钙。

Claims (7)

1.一种镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：以质量百分比计，包括镁砂75～85％、石灰石10～20%、生石灰粉2～6％和氧化钛粉体0.5～3％的主原料；以及加入量为主原料3～6%的结合剂和加入量为主原料0.1～0.2%的增稠剂。
2.如权利要求1所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：该喷补料内还包括加入量为主原料0.05～0.07%的防爆剂。
3.如权利要求1或2所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：所述结合剂选自磷酸二氢钠、六偏磷酸钠或以上两种任意比例的混合物。
4.如权利要求3所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
5.如权利要求3所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：所述防爆剂为有机纤维。
6.如权利要求3所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：所述镁砂要求氧化镁含量大于92%，粒度在0.045mm～3mm之间。
7.如权利要求3所述的镁钙质耐火材料喷补料，其特征是：所述氧化钛粉体的粒度为D50<2μm。
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