CN110615688A

CN110615688A - 一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法

Info

Publication number: CN110615688A
Application number: CN201810632239.9A
Authority: CN
Inventors: 张永忠; 姜伟忠; 夏欣鹏; 甘菲芳
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-27
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: CN110615688B

Abstract

一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法，其成分按重量百分比计为：粒度10～5mm的再生Al₂O₃‑SiC‑C质料25～40％；粒度5～0mm的再生高铝质料32～50％，粒度≤0.074mm的碳化硅粉3～7％，粒度≤10um的莫来石微粉10～20％，高铝水泥3～5％，耐热不锈钢纤维2～6％。制备泥套时外加总干粉料总量的+5～8％水，在模具内振动浇注成型，经过常温养护、脱模、500～700℃烘烤12～24h，即为泥套预制件成品。应用时直接安装使用，不需要再烘烤。本发明制成的泥套成本低，综合性能优异：强度高、韧性好、热震性好、稳定性好。应用时方便、安全、高效、可靠，寿命比原来提高了2倍以上。

Description

一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法

技术领域

本发明涉及炼铁工艺耐火材料领域，尤其涉及一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法。

背景技术

出净渣铁是高炉炉前工作的主要任务，铁口区域泄露煤气影响出铁，使铁口容易造成喷溅、或污染环境，危及作业人员安全。铁口泥套是铁口与泥炮接触的端面，要求泥套要完整，堵口时炮头与泥套严密吻合。在实际出铁作业中，若泥套质量不好会造成堵口时冒泥，铁口喷溅，甚至造成高炉减风、休风堵口，从而影响铁口正常工作和高炉的正常生产。

最初泥套制作选用的材料是捣打料，用捣打料制作的泥套寿命短，基本上使用7天左右就必须更新。后改进为用高档原料制作浇注料，在现场采用泥炮挤压法进行施工。首先是高炉现场配备搅拌机，对泥套材料加水后进行搅拌，搅拌后材料在铁口浇注完毕；然后是用泥炮咀在铁口的材料处挤压，要做到既要把材料压紧，使材料成致密整体，又不能把料压碎，尤其是烘烤后试压，炮头和泥套体接触时不能呈冲击状。干燥铁口泥套小火、中火、大火各2h，以便新泥套达到最佳烘烤状态。这样的泥套比捣打料强度高。但是这样的施工方式也存在一些弊病：铁口泥套经煤气火烘烤后会出现变形，泥套易粉化剥落，造成铁口冒泥且铁水喷溅现象增多。现场固化后的泥套存在细小的气隙，在铁口孔道频繁堵泥填充及泥炮的反复挤压下，泥套出现裂缝并剥落，最终导致出现冒泥及铁口喷溅现象，并且随着生产的不断进行，这种现象会越来越严重。新泥套试压或初次堵口时压炮过猛，压崩泥套造成冒泥。或现场新泥套制作完后，烘烤时间不足，泥套强度不足，出铁过程中局部脱落或堵口时压崩造成堵口跑泥。还有现场制作泥套可能未严格按标准操作(钻进深度不足或浇注料拌料不匀)。现有技术中的泥套材料虽然为浇注料，但根据现有的施工方式，为材料先装入铁口经泥炮头挤压成型，实际是带有可塑料或捣打料的性质，所以很难保证挤压、干燥、烘烤过程中保持泥套的完整性。因此铁口泥套技术还需要不断优化，一减轻炉前施工劳动强度与工作量；二提高泥套的综合性能，如强度、完整性、精准性；三提高使用寿命，降低低生产成本、提高安全作业性。达到出铁口泥套安全、稳定、简便、高效、长寿的应用效果。

中国专利CN107298580A公开了一种高炉出铁口泥套浇注料，主要采用棕刚玉、碳化硅、氧化铝粉、石墨、沥青、纯铝酸钙水泥、金属硅粉等各种高档原料制成的泥套浇注料。该技术比原有的捣打料泥套寿命长，从30天提高到45～60天。该技术应用的材料成本都非常高，但并没有达到预期的高寿命，这和该材料在现场需要在线施工这种方式是相关的，实际降低了泥套的物理技术性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法，采用再生耐火原料制备出浇注成型的泥套预制件，不用高温烧成，节能环保，成本低廉；应用时不用在线施工，直接安装在铁口，应用过程中安全可靠、简便；使用寿命比原来提高2倍以上。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低成本高寿命高炉出铁口泥套及其制备方法，采用再生Al₂O₃-SiC-C质料、再生高铝质料为主要原料，其余由其它耐火原料配料组成；按重量百分比计，泥套材料的组成为：

所述再生Al₂O₃-SiC-C质料25～45％，粒度10～5mm，其化学成分：Al₂O₃＞65％、SiC+C＞15％、Fe₂O₃＜1.2％；

所述再生高铝质料32～50％，粒度5～0mm，其化学成分Al₂O₃＞80％，Fe₂O₃＜1.5％；

莫来石微粉10～20％，粒度≤10um；

碳化硅细粉3～7％，粒度≤0.074mm；

高铝水泥3～5％，粒度≤0.88mm；

耐热不锈钢纤维2～6％规格10～20mm长；

分散剂外加，0.05～0.20％。

本发明所述低成本高寿命高炉出铁口泥套的制备方法，将以上原材料准确称量后经过干混搅拌均匀，外加总干粉料总量的+5～8％水，在模具内振动浇注成型，经过常温养护、脱模、500～700℃烘烤12-24h，即为泥套预制件成品。

所述再生Al₂O₃-SiC-C质原料是用后的高炉主沟料、铁水包用后砖、混铁车内衬用后砖经过去除杂质，破粉碎后所得。

所述再生高铝质原料是用后耐火材料经过加工提炼出来的致密刚玉、白刚玉、烧结刚玉或棕刚玉、矾土的高铝质再生耐火原料。

我国钢铁行业消耗耐火材料占总消耗量的80％以上，约1200万吨，需要大量的耐火原材料制成。而这些耐火原材料在生产过程中又需要消耗大量的能源，并造成一定的环境污染。加上现在环保政策越来越严格，象刚玉、碳化硅这些合成原料价格越来越高，而且有时还买不到。因此在资源愈来愈匮乏的今天，使用后耐火材料再利用技术尤为重要。

本发明利用再生耐火原料制备高炉泥套材料采用的再生耐火原料是再生的Al₂O₃-SiC-C质原料、再生高铝质原料。这两类材料中的化学成分都是铁水系统中常用的耐火材料主成分，对抗铁水、熔渣的侵蚀很有优势，同时又可以大大减少刚玉、碳化硅这些高成本正规原料的应用。

在本发明成分设计中，相对致密纯净的再生高铝质原料作为细颗粒及细粉用，尽量减少浇注时的加水量，并可加强基质的抗侵蚀性能。相对致密度较差的Al₂O₃-SiC-C质再生料作为大颗粒用，尽量降低采用再生原料的负面影响；再通过采用莫来石微粉、碳化硅细粉进一步加强基质功能，弥补再生料再烧结性能较差的影响，保证泥套产品强度、致密度和抗侵蚀性能。由于泥套是应用在铁口最外面，实际使用温度不高，但抗热震性及抗压力冲击性要求非常高，所以又采用了不同于原有技术的耐热不锈钢纤维加入来加强泥套的强度、韧性和抗热震性。这样的精细化设计可最大程度上避免各种再生原料应用带来的的负面影响，从而最大限度地利用各种废料和低成本料，同时又达到泥套材料最佳的综合性能和寿命要求。

本发明制备的泥套预制件强度高、韧性好、热震性好、稳定性好，不逊色用高档原料生产的泥套产品。

本发明泥套材料组成搭配合理，考虑到了再生原料的化学成分及颗粒性能特点，配合其他耐火原料进行有机的搭配，再利用不锈钢纤维增韧的优点，使泥套在应用时抗冲击性能好、热震性能好。预制件在应用时直接安装在铁口上使用，避免了以前在高炉铁口高温、煤气量大的环境下工人直接施工的不其安全性，利用炮咀挤压泥套材料成型的不可靠性等弊端。

本发明产品应用时不需要烘烤；而原有技术在炮咀挤压泥套材料成型后还不能直接使用，需要利用煤气火进行小火、中火、大火烘烤，时间要6～12小时，增加了能源成本和时间成本。本发明制成的泥套预制件不仅降低了生产成本，而且节省了耐火资源，寿命是原来的2倍以上，大大减少固废了排放；而且减少了现场在线制作泥套的时间，提高了高炉生产效率，同时避免了现场施工的不安全性和不可靠性，减轻了炉前工人劳动强度。

本发明的高炉泥套与现有技术相比，有以下优点：

1)采用了Al₂O₃-SiC-C质再生耐火原料。这种再生原料是用后的高炉主沟料、铁水包用后砖、混铁车内衬用后砖经过去除杂质，破粉碎后所得。Al₂O₃-SiC-C材质广泛地用于铁水系统应用的耐火材料中，具有良好的抗侵蚀性能，可以替代原高档泥套材料中应用的刚玉、优质矾土及部分碳化硅、碳质材料，这样不仅降低了泥套的生产成本，同时也节省了大量的耐火资源，减少了废旧耐材的排放。

2)采用了再生高铝质原料。这种再生高铝料可以是用后用后耐材经过加工提炼出来的致密刚玉、白刚玉、烧结刚玉或棕刚玉、矾土等再生耐火原料。正规的刚玉、特级矾土原料价格昂贵，是抗铁水和渣侵蚀抗冲刷最好的耐火原料之一。本发明中选用再生高铝质作为细颗粒或粗粉料，因为它致密性比其他再生原料好，可以减少加水量，使泥套材料致密度好、强度高，保持材料优异综合性能。

3)本发明与中国专利CN107298580A相比，首先采用低成本的再生耐火原料为颗粒与细粉料，再采用热震性能、抗侵蚀性能非常优异的莫来石微粉加强材料的基质功能，同时采用不锈钢纤维来增韧、增强泥套材料，预先浇注、烘烤成结构完整、材料均匀的泥套预制件。应用时直接安装在铁口，缩短了施工时间；避免了现有技术中的缺陷。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的实施例参见表1。

表1实施例的材料组成(wt％)

将以上原材料准确称量后经过干混搅拌均匀，制成泥套耐火材料半成品。制作泥套时外加以上干粉料总量的+5～8％水，在专用模具内振动浇注成型，经过常温养护、脱模、500～700℃烘烤12-24h，即为泥套预制件成品。可应用于大中型高炉出铁口。

本发明实施例的物理性能和比较例的物理性能如表2所示。

表2泥套的物理性能

从表2可以看出，采用本发明技术方案制备的泥套的技术指标不低于采用正常原料制成的比较例材料，综合性能优良，成本下降了50％以上，使用寿命是原来的2倍以上，现场应用更加安全简便。

Claims

1.一种低成本高寿命高炉出铁口泥套，其成分按重量百分比计为：

再生Al₂O₃-SiC-C质料，25～45％，粒度10～5mm，其含Al₂O₃＞65％、SiC+C＞15％、Fe₂O₃＜1.2％；

再生高铝质料32～50％，粒度5～0mm，其含Al₂O₃＞80％，Fe₂O₃＜1.5％；

莫来石微粉10～20％，粒度≤10um；

碳化硅细粉3～7％，粒度≤0.074mm；

高铝水泥3～5％，粒度≤0.88mm；

耐热不锈钢纤维2～6％规格10～20mm长；

分散剂外加，0.05～0.20％。

2.如权利要求1所述的低成本高寿命高炉出铁口泥套，其特征是：所述再生Al₂O₃-SiC-C质原料是用后的高炉主沟料、铁水包工作层用后砖、混铁车工作层用后砖经过去除杂质，破粉碎后所得。

3.如权利要求1所述的低成本高寿命高炉出铁口泥套，其特征是：所述再生高铝质原料是用后耐火材料经过加工提炼出来的致密刚玉、白刚玉、烧结刚玉或棕刚玉、矾土的高铝质再生耐火原料。

4.如权利要求1所述的低成本高寿命高炉出铁口泥套的制备方法，其特征是：将以上原材料准确称量后经过干混搅拌均匀，外加总干粉料总量的+5～8％水，在模具内振动浇注成型，经过常温养护、脱模、500～700℃烘烤12～24h，即为泥套预制件成品。

5.如权利要求4所述的低成本高寿命高炉出铁口泥套的制备方法，其特征是：所述再生Al₂O₃-SiC-C质原料是用后的高炉主沟料、铁水包工作层用后砖、混铁车工作层用后砖经过去除杂质，破粉碎后所得。

6.如权利要求4所述的低成本高寿命高炉出铁口泥套的制备方法，其特征是：所述再生高铝质原料是用后耐火材料经过加工提炼出来的致密刚玉、白刚玉、烧结刚玉或棕刚玉、矾土的高铝质再生耐火原料。