CN108975927A

CN108975927A - 一种快速自流补炉料及其制备方法

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Publication number: CN108975927A
Application number: CN201810988645.9A
Authority: CN
Inventors: 丁玉芬; 王石林; 王利江
Original assignee: PANZHIHUA SHUNTENG GROUP METALLURGICAL MATERIALS CO Ltd
Current assignee: PANZHIHUA SHUNTENG GROUP METALLURGICAL MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: CN108975927B

Abstract

本发明公开了一种快速自流补炉料及其制备方法，所述快速自流补炉料包括以下组分：电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂、第一添加剂、第二添加剂，其中所述第一添加剂包括以下组分：偏硅酸盐、磷酸盐、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶。本发明的补炉料烧结时间短，使用寿命长，快速自流平效果好，安全无害。

Description

一种快速自流补炉料及其制备方法

技术领域

本发明涉及补炉料的技术领域。

背景技术

转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，在不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉提钒是含钒铁水炼钢之前先用转炉将其中的钒氧化成钒渣分离出来的铁水提钒工艺，是众多铁水提钒工艺中被广泛采用的一种重要方法。

在转炉炼钢及转炉提钒的过程中所用到的转炉通常包括金属的炉壳及炉壳内砌筑的炉衬，转炉炉衬通常为耐火耐高温材料，材料要求能够耐受高温及温度的剧烈波动，并且能够耐炉渣的化学侵蚀、能抵抗钢水的机械冲击和磨损。

用作转炉炉衬的耐火材料种类十分广泛，通常分为定形制品和不定形材料，或分为烧成制品和不烧成耐火材料。其中定形制品包括烧成砖和打结成形砖，不定形材料是指散状的耐火材料，可在砌炉时填充于特殊部位或打结成整个炉衬。在具体材料上，转炉炉衬可为中性、碱性、酸性，其中碱性耐火材料目前应用最为普遍，如碱性耐火氧化物MgO和CaO，根据其比例的不同有白云石、高镁白云石和方镁石等类别。

在转炉炼钢及转炉提钒的过程中，转炉在长期的应用中，会出现突发性局部破坏或损坏、部分位置因长期侵蚀还会出现老化脱落，当上述现象出现时，炉衬则需在停炉或不停炉的情形下进行修补。

补炉材料一般采用不定型耐火材料，在修补前先将炉温适当降低或停火，将待修补部位进行清扫，去除杂物，也可进一步剥出基层，再用与基体成分相近的耐火材料修补填充，完成填充后将表面充分抹平，经60~90 min烧结后，即完成补炉。

早期的补炉材料主要是以焦油沥青作为结合剂的镁白云石质混合料，因这种产品生产工艺烦琐，使用过程中会产生大量的烟雾、烧结时间长，使用效果差，现已被逐年被淘汰。取代的是现有技术中大量使用的以改性沥青或酚醛树脂作为结合剂的产品，但这类产品中改性沥青或酚醛树脂在烧结前后都会产生一定的挥发分，对工人带来危害，同时其成本相对较高，在烧结后表面易出现气泡、凹陷等现象，平整性不足。

发明内容

本发明的目的在于提出一种烧结时间短，使用寿命长，具有快速自流平效果的补炉料。

本发明的技术方案如下：

一种快速自流补炉料，其特征在于：所述补炉料包括以下组分：电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂、第一添加剂、第二添加剂，其中所述第一添加剂包括以下组分：偏硅酸盐、磷酸盐、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶，且其中：MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%。

在上述方案中所述MgO含、C含量及CaO含量是指的其分别在补炉料中的总含量。

发明人发现，进一步的，当所述补炉料应用于炼钢转炉中，其优选为MgO含量≥70.0wt%，C含量≥8.0wt%，不含CaO含量。当所述补炉料应用于提钒转炉中，其优选为MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%。

上述方案中，所述电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂可为块状原料，也可为粉状。

上述方案中所述电熔镁砂是指的将天然菱镁矿、轻烧氧化镁(含天然的或海(卤)水的)或烧结镁砂经电弧炉熔融而成的原料。

所述烧结镁砂是指的主要由菱镁矿、水镁矿或从海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成的原料。

所述镁碳砂是指的以氧化镁和碳素材料及炭质结合剂结合而成的不烧炭复合耐火材料，在具体实施本方案时，该原料可自行制备或在市面上购买现有产品。

上述方案中所述多聚磷酸盐是指的双聚以上程度的聚和磷酸盐，如三聚磷酸盐、四聚磷酸盐等。

在一种具体实施方式中，所述磷酸盐选自磷酸二氢铝、磷酸二氢镁、磷酸二氢钙中的一种或多种。

在另一种具体实施方式中，所述偏硅酸盐选自偏硅酸铝镁、偏硅酸钠、偏硅酸钙中的一种或多种。

在另一种具体实施方式中，多聚磷酸盐选自多聚磷酸钠、多聚磷酸钙中的一种或两种。

在另一种具体实施方式中，所述第一添加剂中所述偏硅酸盐、磷酸盐与硅藻土的质量比为5.5~1.5:1：0.3~0.6。

在另一种具体实施方式中，所述第二添加剂中多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶的质量比为3.2~1:1.5~0.5:1.45~0.33。

在另一种具体实施方式中，所述第一添加剂的质量为补炉料总质量的5~15%。

在另一种具体实施方式中，所述第二添加剂的质量为补炉料总质量的0.5~5%。

本发明进一步提出了上述技术方案及其任一种具体实施方式的制备方法，其包括以下过程：

（1）将原料中的大块组分粉碎至0.08~10mm；

（2）向粉碎后的成分中加入所述第一添加剂加入搅拌机进行混合；

（3）向经步骤（2）混合后的混合料中加入所述第二添加剂进行混合，混合时间为步骤（2）混合时间的0.5~1.5倍，混合后定量包装，即得到产品。

上述过程中，步骤（1）所述大块组分是指的粒径大于10mm的组分。

进一步的，在具体实施该制备方法时，所述步骤（1）在粉碎后还可以通过颗粒分级设备，将原料分级为0.08~1.00 mm、1.00~2.00 mm、2.00~3.00 mm、3.00~5.00 mm、5.00~8.00 mm，这5个粒级，并分别贮存，在后续的混合过程中，可按照大粒径-小粒径的输送顺序，将原料依次输送至混料机中进行搅拌混合，搅拌时间可按粒径大小进行选择。

优选的是，经上述制备过程制得的产品的粒度为小于10mm粒级的量不少于80%。

本发明的补炉料可在停炉或不停炉的情况下进行应用，如通过以下的过程应用：

在转炉出钢后，根据需要修补位置的具体情况备好该补炉料用量，将其置于料斗或其它容器中，转动炉子，使需要修补的位置处于下方，其后投入该补炉料，利用其快速自流和烧结的特性，在炉内余热的作用下与炉体产生结合，并快速达到强度，完成修补工作。

本发明具备以下有益效果：

（1）本发明的补炉料不含有焦油沥青、改性沥青或酚醛树脂等成分，并且大部分组分为无机物，在应用时无明显挥发分，安全无害；

（2）本发明的补炉料可在3~9min内完成烧结，相对于现有技术中大部分60~90min才能烧结完成的补炉料，极大地提高了工作效率，降低了生产成本，节省了能源与时间；

（3）本发明的补炉料与炉体的附着力强，耐钢水、渣液的侵蚀，在长期使用中，不会与炉体其他部分脱离；

（4）本发明的补炉料使用寿命长，在一次补炉后可持续使用20炉次以上；

（5）本发明的补炉料在置于待修补位置处后可在烧结的同时，快速自流平，最终得到的修补节目平整光滑，不会出现针孔、鱼眼、起皱、出现裂纹等现象；

（6）本发明的补炉料在完成修补后，经测试其常温抗折强度可达11.3Mpa，高温抗折强度可达7.9Mpa。

具体实施方式

以下通过具体实施方式及实施例，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明可通过以下过程制备快速自流补炉料：

（1）将原料中的大块组分粉碎至0.08~10mm；

（2）向粉碎后的成分中加入第一添加剂加入搅拌机进行混合；

（3）向经步骤（2）混合后的混合料中加入第二添加剂进行混合，混合时间为步骤（2）混合时间的0.5~1.5倍，混合后定量包装，即得到产品。

上述过程中，步骤（1）的大块组分是指的粒径大于10mm的组分。

在实际操作时，步骤（1）的粉碎过程可以在多种现有设备中进行，如颚式破碎机等，该粉碎过程也可采取一次粉碎或多次粉碎，单级粉碎或多级粉碎等多种方式，只要能达到步骤（1）的粉碎要求均可。

上述过程中，第一和第二添加剂可另行先各自进行混料，混料时间可在混合均匀的前提下自由选择，混料结束后可按后续与其它成分的配比定量包装，以方便步骤（2）、（3）中添加剂的投放。

经上述过程制得的产品应为松散、干燥、均匀、无杂质混入的散料，在完成包装后，应在非高温环境下定点堆放管理。

在具体实施该制备方法时，所述步骤（1）在粉碎后还可以通过颗粒分级设备，将原料分级为0.08~1.00 mm、1.00~2.00 mm、2.00~3.00 mm、3.00~5.00 mm、5.00~8.00 mm，这5个粒级，并分别贮存，在后续的混合过程中，可按照大粒径-小粒径的输送顺序，将原料依次输送至混料机中进行搅拌混合，搅拌时间可按粒径大小进行选择。

经上述制备过程制得的产品的粒度优选为小于10mm粒级的量不少于80%。其可以通过GB/T2007.7的方法测得。

且，其中所述原料包括以下组分：电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂、第一添加剂、第二添加剂，其中所述第一添加剂包括以下组分：偏硅酸盐、磷酸盐、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶，且其中：MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%。

所述MgO含、C含量及CaO含量是指的其分别在补炉料中的总含量。其可以通过GB/T16555的方法测得。

当需要将该补炉料应用于炼钢转炉中时，补炉料优选MgO含量≥70.0wt%，C含量≥8.0wt%，不含CaO含量。

当需要将该补炉料应用于提钒转炉中时，其优选MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%。

实际操作时，所述电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂可为块状原料，也可为粉状原料，可自行制备，也可在市面上购买现有产品。

下面结合实施例对本发明做出进一步的说明，下述实施例中产品中化学成分的含量均按照GB/T16555的方法进行测试，粒径均按照GB/T2007.7的方法进行测试，且所得本发明的补炉料均满足粒度小于10mm粒级的量不少于80%。

实施例1

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（1）将小块状的电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂及部分电熔镁砂粉加入颚式破碎机中进行粉碎，将粉碎后的粉料按0.08~1.00 mm、1.00~2.00 mm、2.00~3.00 mm、3.00~5.00 mm、5.00~8.00 mm，分为5个粒级分别运送至各贮料罐中备用；

（2）将第一添加剂组分偏硅酸铝镁、磷酸二氢铝、硅藻土按质量比为5.5:1：0.3~0.投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分三聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为3.2:1.5:1.45投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装，其中；

（4）根据补炉料配方组织所需原料，每种原料均通过自动称量系统自动称量，其中经步骤（1）得到的原料按大粒径——小粒径的输送顺序，依次经过自动给料设备输送到强力搅拌机内，其后将第一添加剂按量加入强力搅拌机内进行混合3~5min；

（5）将第二添加剂按量加入同一强力搅拌机内，搅拌1.5~7.5min后停止，将产品通过自动包装系统，自动称量并包装，定点堆放即可；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的5%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的0.5%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样检测，本实施例中测得MgO 80.32%、C 8.80%，不含CaO。

实施例2

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸钠、磷酸二氢镁、硅藻土按质量比为1.5:1：0.6投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钙、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为1: 0.5:0.33投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的15%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的~5%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 75.13%、C7.20%、CaO4.50%。

实施例3

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸钙、磷酸二氢钙、硅藻土按质量比为3.5:1：0.5投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为1.5:0.75:1.2投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的10%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的3%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 77.40%、C7.80%，CaO3.50%。

实施例4

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸铝镁、磷酸二氢镁、硅藻土按质量比为1.5:1：0.3投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为3.2:1.5:1.45投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的15%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的5%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 83.60%、C 8.15%，不含CaO。

实施例5

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土按质量比为5.5:1：0.3投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸盐（含质量比为1:1的多聚磷酸钠、和多聚磷酸钙）、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为1: 0.5: 0.33投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的10%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的1.0%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO70.02%、C6.80%，CaO3.22%。

实施例6

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸铝镁、磷酸二氢钙、硅藻土按质量比为5.0:1：0.5投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为2.0:1.0:1.0投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的12%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的3%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 76.45%、C 6.21%，CaO3.28%。

实施例7

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸钙、磷酸二氢镁、硅藻土按质量比为3.5:1：0.5投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为3.0:1.2:1.25投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的8%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的4%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 75.84%、C 6.02%，CaO2.90%。

实施例8

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分偏硅酸盐（其中偏硅酸铝镁与偏硅酸钠的质量比为1:2）、磷酸二氢镁、硅藻土按质量比为5.5:1：0.6投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶按质量比为3.2:0.5: 0.33投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的15%；第二添加剂的质量为补炉料总质量的0.50%；总补炉料按MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%进行配制，并在完成补炉料制备后取样按GB/T16555的方法进行配制，本实施例中测得MgO 78.68%、CaO8.80%，不含CaO。

实施例9对比实施例

通过以下过程制备快速自流补炉料：

（2）将第一添加剂组分投入小型混料机，混料1~2h后定量包装备用；

（3）将第二添加剂组分投入小型混料机，混料0.5~1h后定量包装；

其中第一添加剂的质量为补炉料总质量的5~15%，第二添加剂的质量为补炉料总质量的0.5~5%。

原料中第一添加剂及第二添加剂按对比配方设置为：

对比配方1：第一添加剂包括以下组分：偏硅酸铝钠、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶；

对比配方2：第一添加剂包括以下组分：磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶；

对比配方3：第一添加剂包括以下组分：偏硅酸钠、磷酸二氢铝，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶；

对比配方4：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠；

对比配方5：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：羟乙基纤维素；

对比配方6：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：羟丙基瓜尔胶；

对比配方7：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠、羟乙基纤维素；

对比配方8：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶；

对比配方9：偏硅酸钠、磷酸二氢铝、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸钠、羟丙基瓜尔胶。

实施例10

取实施例1~8所得产品（以下分别简称试验品1~8）及实施例9所得产品（以下分别简称试验品1~8）分别进行实际应用和高温/常温抗折强度测试（按GB/T 3002-2004及GB/T3001-2007检测），所得结果如下：

从上述对比中可以看出，试验品相对于对比品具有明显更短的烧结时间、更高的常温及高温抗折强度、更好的自流效果，并且相对于现有技术具有更长的使用寿命。

可以理解的是，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

Claims

1.一种快速自流补炉料，其特征在于：所述补炉料包括以下组分：电熔镁砂、烧结镁砂、镁碳砂、第一添加剂、第二添加剂，其中所述第一添加剂包括以下组分：偏硅酸盐、磷酸盐、硅藻土，所述第二添加剂包括以下组分：多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶，且其中：MgO含量≥60.0wt%，C含量≥6.0wt%，CaO含量≤5.0wt%。

2.根据权利要求1所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述磷酸盐选自磷酸二氢铝、磷酸二氢镁、磷酸二氢钙中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述偏硅酸盐选自偏硅酸铝镁、偏硅酸钠、偏硅酸钙中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的快速自流补炉料，其特征在于：多聚磷酸盐选自多聚磷酸钠、多聚磷酸钙中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述第一添加剂中所述偏硅酸盐、磷酸盐与硅藻土的质量比为5.5~1.5:1：0.3~0.6。

6.根据权利要求1所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述第二添加剂中多聚磷酸盐、羟乙基纤维素、羟丙基瓜尔胶的质量比为3.2~1:1.5~0.5:1.45~0.33。

7.根据权利要求1~6任一项所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述第一添加剂的质量为补炉料总质量的5~15%。

8.根据权利要求1~6任一项所述的快速自流补炉料，其特征在于：所述第二添加剂的质量为补炉料总质量的0.5~5%。

9.根据权利要求1~8任一项所述的快速自流补炉料的制备方法，其特征在于：包括以下过程：

（1）将原料中的大块组分粉碎至0.08~10mm；

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述产品的粒度为小于10mm粒级的量不少于80%。