CN109336622A - 一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法。其技术方案是，先将1~4wt%二氧化硅微粉、3~6wt%活性氧化铝微粉和2~5wt%硅微粉置于锥形搅拌机，外加占原料0.04~0.06wt%金属铝粉和0.3~0.5wt%聚羧酸系减水剂，搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度为0.088~1mm和粒度≤0.088mm的碳化硅各10~150wt%、3~6wt%的CA‑70水泥、2~5wt%球沥青、50~70wt%的电熔棕刚玉颗粒用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。电熔棕刚玉颗粒级配是：8~5mm为15~25wt%；5~3mm为15~20wt%；3~1mm为20~25wt%。本发明抗不仅冲刷、抗氧化和抗热震性好，且不粘渣、使用寿命长和一次通铁量高。
Description
技术领域
本发明属于出铁沟浇注料技术领域。具体涉及一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法。
背景技术
在冶炼钒钛磁铁矿过程中，由于矿石品味低，铁含量小于50%，炉前渣铁量大，每吨铁约产生大于700公斤的炉渣，远高于普通矿高炉冶炼的渣量，且含钛高炉渣对浇注料的侵蚀较也较一般高炉渣严重。含钛高炉渣本身熔化性温度高，高炉冶炼过热度低，而渣中含有较多高熔点易结晶的矿物，浇注料与渣之间会相互渗透，靠近铁沟材料渣的粘度提高，致使含钛渣易于粘附在主沟耐火材料上，且若不及时清理粘附在铁沟耐材上渣铁会越积越厚，严重影响正常生产出铁。清理粘附在铁沟浇注料表面的炉渣时较易将浇注料破损，影响了铁沟的使用寿命，增加了生产成本。
目前冶炼钒钛矿的高炉出铁沟的通铁量普遍偏低，一次通铁量为8~10万吨左右，经过1次修理后通铁量可达到13万吨左右。因此，研制开发出一种合适的出铁沟浇注料，有效提高出铁沟的使用寿命，已经成为目前冶炼钒钛矿急需研究解决的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种抗冲刷、抗氧化、抗热震、不粘渣和一次通铁量高的高炉用出铁沟浇注料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一、所述高炉用出铁沟浇注料的原料及其含量是：
粒度8~5mm的电熔棕刚玉为15~25wt%；
粒度5~3mm的电熔棕刚玉为15~20 wt%；
粒度3~1mm的电熔棕刚玉为20~25 wt%；
粒度0.088~1mm的碳化硅为10~15 wt%；
粒度≤0.088mm的碳化硅为10~15 wt%；
球沥青为2~5 wt%；
二氧化硅微粉为1~4wt%；
活性氧化铝微粉为3~6wt%；
硅微粉为2~5wt%；
CA-70水泥为3~6wt%。
以下为制备浇注料所采用的外加剂：
金属铝粉为所述原料0.04~0.06 wt%；
聚羧酸系减水剂为所述原料0.3~0.5wt%。
二、高炉用出铁沟浇注料的制备方法是，按上述原料及其百分含量和外加剂及其百分含量：
先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、硅微粉、金属铝粉和聚羧酸系减水剂用锥形搅拌机搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度8~5mm的电熔棕刚玉、粒度5~3mm的电熔棕刚玉、粒度3~1mm的电熔棕刚玉、粒度0.088~1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的碳化硅、CA-70水泥和球沥青用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。
所述电熔棕刚玉的主要成分是：Al2O3含量>95wt% ；TiO2含量<1wt%；Fe2O3含量<0.5wt%。
所述碳化硅中的SiC含量>97wt%。
所述球沥青的粒度<0.2mm。
所述二氧化硅微粉中的SiO2含量>97wt%，粒度≤0.074mm。
所述活性氧化铝微粉的D50<1.5μm，Al2O3含量＞99wt%。
所述CA-70水泥的主要成分是：CaO含量<31wt%；Al2O3含量＞68wt%。
所述金属铝粉中的Al含量>99wt%，粒度≤0.088mm。
所述硅粉中的Si含量>97wt%，粒度≤0.088mm。
本发明的使用方法是：在所述浇注料中加入占浇注料3.5~4.5wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2~3天，脱模，烘烤。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明将电熔棕刚玉作为高炉用出铁沟浇注料（以下简称“浇注料”）的骨料部分，显著提高了浇注料的抗冲刷性能及降低渣铁的粘附性能；将碳化硅作为浇注料的骨料和基质，能明显提高浇铸料的抗氧化和抗侵蚀性能。
本发明以活性氧化铝微粉为浇注料的基质，当浇注料大于1000℃时能使孔隙充分填充，并与固相反应并形成陶瓷结合，不仅使得该浇注料致密，且提高了浇注料的高温强度。本发明添加二氧化硅微粉，不仅能提高浇注料的初始流动性，且能填充浇注料的缝隙，并利用其700℃烧结的特性提高了浇注料的常温与中温的强度。CA-70水泥作为浇注料的结合剂，能与浇注料产生水化反应，使浇注料具有较高的常温强度，同时CA-70水泥中的CA与活性氧化铝微粉发生固相反应，形成高熔点的CA2与CA6晶相，能有效提高浇注料的中高温强度。故本发明将活性氧化铝粉、二氧化硅微粉和CA-70水泥作为添加剂，能显著提高浇注料的中、高温强度，还能有效提高浇注料的抗冲刷性能。
球沥青与渣铁具有优良的抗侵润性能，而且导热系数高，能使浇注料内部热量均匀分布，热应力减小，能够显著提高浇注料的热震稳定性和耐剥落性，使得浇注料表面不易粘附渣铁，渣铁较易清理且不损伤浇注料。
金属硅粉为本浇注料的抗氧化剂，具有抗氧化的作用，能够有效保护浇注料不易被氧化，间接地提高了材料的抗侵蚀性能。
本发明的减水剂采用聚羧酸系减水剂，使料浇注加水量低，减水效果提高25%；气孔少且能均匀分布，能有效降低浇注料的气孔率，使得结构更加致密，且能有效抵挡渣铁侵蚀与渗透，进一步提高浇铸料不粘附渣铁的性能。
由于本发明采用优化的原料选择、质量控制和颗粒级配，所制备的浇注料的通铁量达到17万吨以上，相同情况下的使用寿命比一般浇注料高30%。经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.98 g/cm3，耐压强度≥39.5MPa，抗折强度≥7.1 MPa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.78 g/cm3；耐压强度≥46.7MPa，线变化率为0~0.18%，抗折强度≥8.9MPa 。
因此，本发明不仅具有抗冲刷、抗氧化、抗侵蚀性和抗热震性好的特点，还具有不粘渣、使用寿命长和一次通铁量高的特点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的说明，但是本发明不仅限于这些例子。
为避免重复，先将本具体实施方式中原料和外加剂统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述电熔棕刚玉的主要成分是：Al2O3含量>95wt% ；TiO2含量<1wt%； Fe2O3含量<0.5wt%。
所述碳化硅中的SiC含量>97wt%。
所述球沥青的粒度<0.2mm。
所述二氧化硅微粉中的SiO2含量>97wt%，粒度≤0.074mm。
所述活性氧化铝微粉的D50<1.5μm，Al2O3含量＞99wt%。
所述CA-70水泥的主要成分是：CaO含量<31wt%；Al2O3含量＞68wt%。
所述金属铝粉中的Al含量>99wt%，粒度≤0.088mm。
所述硅粉中的Si含量>97wt%，粒度≤0.088mm。
实施例1
一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法，其具体步骤是：
一、所述高炉用出铁沟浇注料(以下简称“浇注料”)的原料及其含量是：
粒度8~5mm的电熔棕刚玉为15~18wt%；
粒度5~3mm的电熔棕刚玉为18~20 wt%；
粒度3~1mm的电熔棕刚玉为24~25 wt%；
粒度0.088~1mm的碳化硅为10~11 wt%；
粒度≤0.088mm的碳化硅为13~15 wt%；
球沥青为2~3 wt%；
二氧化硅微粉为1 ~2wt%；
活性氧化铝微粉为5~6wt%；
硅微粉为2~3 wt%；
CA-70水泥为5 ~6wt%。
以下为制备浇注料所采用的外加剂：
金属铝粉为所述原料0.04~0.06 wt%，
聚羧酸系减水剂为所述原料0.3~0.5wt%。
二、高炉用出铁沟浇注料的制备方法是，按上述原料和外加剂的百分含量：
先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、硅微粉、金属铝粉和聚羧酸系减水剂用锥形搅拌机搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度8~5mm的电熔棕刚玉、粒度5~3mm的电熔棕刚玉、粒度3~1mm的电熔棕刚玉、粒度0.088~1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的的碳化硅、CA-70水泥和球沥青用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。
三、本实施例的使用方法是：在所述浇注料中加入浇注料3.5~3.8wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2~3天，脱模，烘烤。
本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.05 g/cm3，耐压强度≥46.3MPa，抗折强度≥8.3MPa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.89 g/cm3；耐压强度≥58.9MPa，线变化率为0~0.18%，抗折强度≥10.7MPa。
本实施例所制备的浇注料的通铁量达到17万吨以上，相同情况下的使用寿命比一般浇注料高30%。
实施例2
一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法，其具体步骤是：
一、所述高炉用出铁沟浇注料(以下简称“浇注料”)的原料及其含量是：
粒度8~5mm的电熔棕刚玉为18~22wt%；
粒度5~3mm的电熔棕刚玉为16~18 wt%；
粒度3~1mm的电熔棕刚玉为22~24 wt%；
粒度0.088~1mm的碳化硅为11~13 wt%；
粒度≤0.088mm的碳化硅为11~13 wt%；
球沥青为3~4 wt%；
二氧化硅微粉为2 ~3wt%；
活性氧化铝微粉为4~5wt%；
硅微粉为3~4 wt%；
CA-70水泥为4~5wt%。
以下为制备浇注料所采用的外加剂：
金属铝粉为所述原料0.04~0.06 wt%，
聚羧酸系减水剂为所述原料0.3~0.5wt%。
二、高炉用出铁沟浇注料的制备方法是，按上述原料和外加剂的百分含量：
先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、硅微粉、金属铝粉和聚羧酸系减水剂用锥形搅拌机搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度8~5mm的电熔棕刚玉、粒度5~3mm的电熔棕刚玉、粒度3~1mm的电熔棕刚玉、粒度0.088~1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的的碳化硅、CA-70水泥和球沥青用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。
三、本发明的使用方法是：在所述浇注料中加入浇注料3.8~4.1wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2~3天，脱模，烘烤。
本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥3.01 g/cm3，耐压强度≥42.8MPa，抗折强度≥7.5MPa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.84g/cm3；耐压强度≥51.3MPa，线变化率为0~0.09%，抗折强度≥10.1MPa。
本实施例所制备的浇注料的通铁量达到17万吨以上，相同情况下的使用寿命比一般浇注料高30%。
实施例3
一种高炉用出铁沟浇注料及其制备方法，其具体步骤是：
一、所述高炉用出铁沟浇注料(以下简称“浇注料”)的原料及其含量是：
粒度8~5mm的电熔棕刚玉为22~25wt%；
粒度5~3mm的电熔棕刚玉为15~16wt%；
粒度3~1mm的电熔棕刚玉为20~22wt%；
粒度0.088~1mm的碳化硅为13~15wt%；
粒度≤0.088mm的碳化硅为10~11wt%；
球沥青为4~5 wt%；
二氧化硅微粉为3 ~4wt%；
活性氧化铝微粉为3~4wt%；
硅微粉为4~5 wt%；
CA-70水泥为3 ~4wt%。
以下为制备浇注料所采用的外加剂：
金属铝粉为所述原料0.04~0.06 wt%，
聚羧酸系减水剂为所述原料0.3~0.5wt%。
二、高炉用出铁沟浇注料的制备方法是，按上述原料和外加剂的百分含量：
先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、硅微粉、金属铝粉和聚羧酸系减水剂用锥形搅拌机搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度8~5mm的电熔棕刚玉、粒度5~3mm的电熔棕刚玉、粒度3~1mm的电熔棕刚玉、粒度0.088~1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的的碳化硅、CA-70水泥和球沥青用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。
三、本发明的使用方法是：在所述浇注料中加入浇注料4.1~4.5wt%的水，搅拌均匀，成型，养护2~3天，脱模，烘烤。
本实施例所制备的浇注料经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.98 g/cm3，耐压强度≥39.5MPa，抗折强度≥7.1MPa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.78 g/cm3；耐压强度≥46.7MPa，线变化率为0~0.3%，抗折强度≥8.9MPa。
本实施例所制备的浇注料的通铁量达到17万吨以上，相同情况下的使用寿命比一般浇注料高30%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式将电熔棕刚玉作为高炉用出铁沟浇注料（以下简称“浇注料”）的骨料部分，显著提高了浇注料的抗冲刷性能及降低渣铁的粘附性能；将碳化硅作为浇注料的骨料和基质，能明显提高浇铸料的抗氧化和抗侵蚀性能。
本具体实施方式以活性氧化铝微粉为浇注料的基质，当浇注料大于1000℃时能使孔隙充分填充，并与固相反应并形成陶瓷结合，不仅使得该浇注料致密，且提高了浇注料的高温强度。本具体实施方式添加二氧化硅微粉，不仅能提高浇注料的初始流动性，且能填充浇注料的缝隙，并利用其700℃烧结的特性提高了浇注料的常温与中温的强度。CA-70水泥作为浇注料的结合剂，能与浇注料产生水化反应，使浇注料具有较高的常温强度，同时CA-70水泥中的CA与活性氧化铝微粉发生固相反应，形成高熔点的CA2与CA6晶相，能有效提高浇注料的中高温强度。故本具体实施方式将活性氧化铝粉、二氧化硅微粉和CA-70水泥作为添加剂，能显著提高浇注料的中、高温强度，还能有效提高浇注料的抗冲刷性能。
球沥青与渣铁具有优良的抗侵润性能，而且导热系数高，能使浇注料内部热量均匀分布，热应力减小，能够显著提高浇注料的热震稳定性和耐剥落性，使得浇注料表面不易粘附渣铁，渣铁较易清理且不损伤浇注料。
金属硅粉为本浇注料的抗氧化剂，具有抗氧化的作用，能够有效保护浇注料不易被氧化，间接地提高了材料的抗侵蚀性能。
本具体实施方式的减水剂采用聚羧酸系减水剂，使料浇注加水量低，减水效果提高25%；气孔少且能均匀分布，能有效降低浇注料的气孔率，使得结构更加致密，且能有效抵挡渣铁侵蚀与渗透，进一步提高浇铸料不粘附渣铁的性能。
由于本具体实施方式采用优化的原料选择、质量控制和颗粒级配，所制备的浇注料的通铁量达到17万吨以上，相同情况下的使用寿命比一般浇注料高30%。经检测：110℃×24h烘烤后的体积密度≥2.98 g/cm3，耐压强度≥39.5MPa，抗折强度≥7.1 MPa；1450℃×3h烧成后的体积密度≥2.78 g/cm3；耐压强度≥46.7MPa，线变化率为0~0.18%，抗折强度≥8.9MPa 。
因此，本具体实施方式不仅具有抗冲刷、抗氧化、抗侵蚀性和抗热震性好的特点，还具有不粘渣、使用寿命长和一次通铁量高的特点。
Claims (10)
1.一种高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于，1）所述铁沟浇注料的原料及其含量是：粒度8~5mm的电熔棕刚玉为15~25wt%，粒度5~3mm的电熔棕刚玉为15~20wt%，粒度3~1mm的电熔棕刚玉为20~25wt%，粒度0.088~1mm的碳化硅为10~15wt%，粒度≤0.088mm的碳化硅为10~15wt%，球沥青为2~5wt%，二氧化硅微粉为1~4wt%，活性氧化铝微粉为3~6wt%，硅微粉为2~5wt%，CA-70水泥为3~6wt%；以下为外加剂：金属铝粉为所述原料0.04~0.06wt%，聚羧酸系减水剂为所述原料0.3~0.5wt%；2）高炉用出铁沟浇注料的制备方法是，按上述原料及其百分含量和外加剂及其百分含量：先将二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、硅微粉、金属铝粉和聚羧酸系减水剂用锥形搅拌机搅拌20~30分钟，制得预混合料；再将所述预混合料、粒度8~5mm的电熔棕刚玉、粒度5~3mm的电熔棕刚玉、粒度3~1mm的电熔棕刚玉、粒度0.088~1mm的碳化硅、粒度≤0.088mm的的碳化硅、CA-70水泥和球沥青用行星搅拌机搅拌8~12分钟，制得高炉用出铁沟浇注料。
2.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述电熔棕刚玉的主要成分是：Al2O3含量>95wt% ；TiO2含量<1wt%；Fe2O3含量<0.5wt%。
3.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法， 其特征在于所述碳化硅中的SiC含量>97wt%。
4.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述球沥青的粒度<0.2mm。
5.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉中的SiO2含量>97wt%，粒度≤0.074mm。
6.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述活性氧化铝微粉的D50<1.5μm，Al2O3含量＞99wt%。
7.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述CA-70水泥的主要成分是：CaO含量<31wt%；Al2O3含量＞68wt%。
8.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述金属铝粉中的Al含量>99wt%，粒度≤0.088mm。
9.根据权利要求1所述高炉用出铁沟浇注料的制备方法，其特征在于所述硅粉中的Si含量>97wt%，粒度≤0.088mm。
10.一种高炉用出铁沟浇注料，其特征在于所述出铁沟浇注料是根据权利要求1~9项中任一项所述的高炉用出铁沟浇注料的制备方法所制备的高炉用出铁沟浇注料。
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